Abschlussarbeit "Optimierung einer sorptiven Trockenluftversorgung für die Batteriezellfertigung"

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE; Freiburg im Breisgau; Hybrid; EUR 30.000 - 50.000; Vollzeit

Zusammenfassung

Ein renommiertes Forschungsinstitut bietet eine spannende Gelegenheit für Studierende, die an innovativen Projekten im Bereich erneuerbare Energien arbeiten möchten. In dieser Rolle werden Sie ein Universal-Modell für die sorptive Lufttrocknung entwickeln und Optimierungsalgorithmen implementieren, um die Effizienz der Batteriezellenproduktion zu steigern. Sie profitieren von der Zusammenarbeit mit erfahrenen Wissenschaftlern und erhalten Einblicke in den Forschungsalltag. Flexibilität bei der Arbeitszeit und die Möglichkeit zur Telearbeit sind ebenfalls Teil dieses attraktiven Angebots.

Leistungen

Flexibles Arbeiten

Moderne Laborinfrastruktur

Betreuung durch Wissenschaftler

Teamarbeit und Austausch

After-Work Events

Qualifikationen

• Erfahrung in der Implementierung von Algorithmen und thermodynamischen Prozessen.
• Kenntnisse in objektorientierter Programmierung, idealerweise in Python.

Aufgaben

• Erstellung eines Universal-Modells für sorptive Lufttrocknung.
• Implementierung eines Optimierungsalgorithmus in Python.

Kenntnisse

Algorithmusimplementierung

Thermodynamik

Wärme- und Stofftransport

Objektorientierte Programmierung

Python-Programmierung

Literaturrecherche

Teamarbeit

Ausbildung

Studium der Verfahrenstechnik

Studium der Prozesstechnik

Studium der Mathematik

Studium der Computer Science

Tools

Modelica

Dymola

GitLab

Jobbeschreibung

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE mit Sitz in Freiburg nimmt mit seinen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten international eine führende Rolle im Bereich erneuerbarer Energiesysteme und -technologien ein. Die Sicherung der Lebensgrundlage heutiger und zukünftiger Generationen sowie der Erhalt unserer natürlichen Umwelt sind dabei unser Antrieb. Mit unseren derzeit rund 1.400 Mitarbeitenden gestalten wir die Transformation der Energieversorgung durch herausragende Forschungsergebnisse, erfolgreiche Projekte mit Industriepartnern, Firmenausgründungen und globale Kooperationen - hin zur ausschließlichen Nutzung von erneuerbaren Energien.

Für unser Team "Systemintegration und Energiekonzepte" suchen wir zum nächstmöglichen Zeitpunkt eine Studentische Hilfskraft mit der Gelegenheit zur Erstellung einer Bachelor-, Diplom- oder Masterarbeit.

Eines unserer Projekte mit Förderung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung beschäftigt sich mit der energieeffizienten Produktion von Batteriezellen. Ziel des Projektes ist es, eine kontrollierte Produktionsumgebung auszulegen, welche die Herstellungsprozesse mit einem möglichst kleinen Volumen umgibt und dabei sowohl Reinraum- als auch Trockenraumanforderungen erfüllt. Um diese Anforderungen zu erfüllen, sind in der kontrollierten Fertigungsumgebung sehr niedrige Restfeuchten erforderlich, da diese sonst die zukünftige Speicherkapazität der Batteriezellen beeinträchtigen würde. Daher werden zur Luftentfeuchtung Sorptionsräder eingesetzt, für deren Regenerierung enorme Energiemengen erforderlich sind. Um diesen Energieverbrauch und damit auch den CO₂-Fußabdruck der produzierten Batterien zu reduzieren, untersuchen wir mithilfe eines numerischen Simulationsmodells in Modelica/Dymola den Betrieb und die Verschaltung der Sorptionsräder und optimieren die Prozesse nach den gegebenen Anforderungen. Ziel ist es, hierzu basierend auf diversen erstellten Modellen, welche die Zielmarke von Taupunkten bis zu - 30 °C erreichen aufzubauen und daraus ein parametrierbares Universalmodell zu entwickeln. Anhand von diskreten und kontinuierlichen Parametern soll dieses Modell über ein "Functional Mock-up Interface" (FMI) der jeweils optimale Parametersatz mit einem in Python zu implementierenden Algorithmus gefunden werden.

Was Du bei uns tust

• Du erstellst in Anlehnung an dokumentierten , funktionierenden Modelica-Modellen für die sorptive Lufttrocknung ein Universal-Modell, welches durch Parametervariation jedes dieser Modelle abbilden kann.
• Du implementierst mindestens einen Optimierungsalgorithmus in Python, welcher über ein FMI die Parameteroptimierung des Modelica-Modells steuert.
• Zu Deinen Aufgaben gehört auch eine Literaturrecherche zu den Algorithmen. Insbesondere der Genetische Algorithmus kann die Rechenzeit zwar signifikant reduzieren führt jedoch nicht zuverlässig zu einer eindeutigen Lösung.
• Während Deiner Arbeit dokumentierst Du Deinen Erkenntnisprozess sowie Deine Ergebnisse, sodass Du diese letztlich auch für Deine Studienarbeit verwenden kannst. Ein Teil dieser Arbeit ist auch die Pflege und Organisation eines Repositories in GitLab.

Was Du mitbringst

• Du studierst Verfahrenstechnik, Prozesstechnik, Mathematik, Computer Science oder eine vergleichbare Fachrichtung.
• Du hast im Studium bereits erste Erfahrungen bei der Implementierung von Algorithmen, Thermodynamik sowie Wärme- und Stofftransport gesammelt.
• Außerdem bringst Du entsprechendes Grundlagenwissen im Bereich der objektorientierten Programmierung mit. Idealerweise bist Du sicher in der Programmierung von Python-Code oder zumindest einer der nahe verwandten Programmiersprachen.
• Es ist Dir wichtig, Dich in Dein Team einzubringen und auch in der interdisziplinären und internationalen Zusammenarbeit gemeinsam Ziele zu erreichen.
• Du planst und erledigst Aufgaben selbstständig und mit hoher Qualität.
• Du kannst anstehende Arbeitsschritte selbstständig und vorausschauend planen, Prioritäten zu setzen und verfügst über ein angemessenes Zeitmanagement.
• Du stellst gerne Deine Arbeitsergebnisse zur Verfügung und kannst sie überzeugend präsentieren.
• Du verfügst über gute Deutschkenntnisse (mind. B1) und hast Deine guten Englischkenntnisse (mind. B2) bereits erfolgreich unter Beweis gestellt.

Was Du erwarten kannst

• Exklusiver Einblick: In der gemeinsamen Arbeit mit den Wissenschaftler*innen unserer Arbeitseinheit gewinnst Du einen Einblick in den Alltag von Forschung und Entwicklung an einem Forschungsinstitut.
• Laborinfrastruktur: Am Fraunhofer ISE arbeiten wir an modernsten Anlagen und Geräten, sodass Forschungsprojekte auf dem neuesten Stand der Technik durchgeführt werden können.
• Forschungsmix: Du erhältst bei uns die Möglichkeit, experimentelle Arbeit mit der Theorie zu verbinden und so Dein Wissen aus dem Studium anzuwenden und zu erweitern.
• Betreuung: Bei Deiner Arbeit wirst Du durch Wissenschaftler*innen betreut und Du erhältst Feedback zu Deinen Fortschritten.
• Teamwork: Im Austausch mit den wissenschaftlichen und studentischen Mitarbeitenden sammelst Du Erfahrungen zur Arbeit im Team und kannst Deine bereits gemachten Erfahrungen einbringen.
• Arbeitszeit und -ort: Wir bieten Dir die Möglichkeit, Deine Arbeitszeit in Absprache flexibel an Deine Bedürfnisse anzupassen und ab und an von zuhause aus zu arbeiten.
• Chancengleichheit: Wir legen Wert auf Chancengerechtigkeit und geben Raum für Vielfalt.
• After Work: Feiere Dich und Deine Kolleg*innen bei After-Work Events oder unseren jährlichen Mitarbeitendenfesten, wie dem Wandertag.

Zusätzlich zu der Abschlussarbeit wird ein Vertrag als Wissenschaftliche Hilfskraft vereinbart. Die Vergütung richtet sich nach dem Abschlussgrad Deiner Hochschulbildung.

Wir wertschätzen und fördern die Vielfalt der Kompetenzen unserer Mitarbeitenden und begrüßen daher alle Bewerbungen - unabhängig von Alter, Geschlecht, Nationalität, ethnischer und sozialer Herkunft, Religion, Weltanschauung, Behinderung sowie sexueller Orientierung und Identität. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt.

Haben wir Dein Interesse geweckt? Dann bewirb Dich jetzt online mit Deinen aussagekräftigen Bewerbungsunterlagen (ink. Anschreiben, Lebenslauf, Leistungsnachweis/Arbeitszeugnis). Wir freuen uns darauf, Dich kennenzulernen!

Fragen zu dieser Position beantwortet Dir gerne:

Sven Auerswald

Tel.-Nr: [phone]

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

www.ise.fraunhofer.de

Kennziffer: 78105 Bewerbungsfrist: