Zukünftige Energiesysteme

  • Stellenausschreibung:
  • Stellenart:

    Promotion

  • Stellennummer:

    38-2021

  • Institut:

    IPE

  • Eintrittstermin:

    Nach Vereinbarung

     

  • Kontaktperson:

    Dr. Thomas Blank

  IPE_KIT

Promotionsstelle:

Planung und Optimierung der Nutzung und Verteilung erneuerbarer Energie für industriellen Produktionsprozessen in intelligenten Produktionsstätten

Die Umstellung der Energieversorgung auf erneuerbare Energien sowie die gleichzeitige Zunahme elektrisch angetriebener Fahrzeuge stellt eine große Herausforderung aber auch Chance für die Energiesysteme der Zukunft dar.  Ein großer Teil der Speicherkapazität von e-Fahrzeugen wird in der Regel nicht genutzt. Insbesondere während der Arbeitszeit können die Speicher genutzt werden, um Spitzenlasten in industriellen Produktionsprozessen oder bei kurzfristiger Unterproduktion (z.B. infolge der Verschattung von Solaranlagen) kompensiert werden. Daneben können die Produktionsprozesse durch die eine intelligente Produktionsplanung nachhaltiger gestaltet werden, indem Speicherzustände, Daten der kurz- und mittelfristigen Wetterprognose sowie eine modellbasierte Prädiktion des Energiebedarfs der Lasten (Produktionsprozesse) zur Steuerung der Produktionsprozesse genutzt werden.

Im Rahmen der Promotion im Graduiertenkolleg „Energiezustandsdaten“ entwickeln Sie ein „Custom“-Energiemanagementsystem (EMS) und vergleichen dieses in der Funktionalität mit „Open“-Energiemanagementsystemen. Dabei erforschen Sie neue Methoden zur Integration von bidirektional nutzbaren Fahrzeugspeichern in das EMS mit dem Fokus auf die Optimierung der Nutzung und Verteilung erneuerbarer Energie für industrielle Produktionsprozesse. Sie entwickeln datenbasierte Steuerungsalgorithmen für das EMS der Produktionsstätte unter Berücksichtigung von dynamischen Strompreisen, der Wetterprognose für die Energieproduktion, dem Speicherzustand sowie der Produktionsplanung und des produktspezifischen Energiebedarfs. Das Energiemanagementsystem wird exemplarisch in Hardware realisiert und in einem digitalen Zwilling der Produktionsstätte in einer Power-Hardware-in-the-Loop (PHiL) Umgebung getestet. Nach der Validierung der Funktionsfähigkeit des Energiemanagementsystems im digitalen Zwilling soll das System in einer realen industriellen Produktionsstätte unter Nutzung von Solarenergie und Batteriespeichern validiert werden.