Masterarbeit: Entwicklung eines Steuerung- und Überwachungssystems sowie Aufbau eines mathematischen Modells für einen Wärmespeicher-Prüfstand (m/w/d)

Die OWI Science for Fuels gGmbH ist eine unabhängige und gemeinnützige Forschungseinrichtung. In Zusammenarbeit mit Partnern aus Industrie und Forschung forscht und entwickelt OWI-Konzepte und Technologien auf den Gebieten der energieeffizienten Nutzung flüssiger konventioneller und alternativer Brenn- und Kraftstoffe sowie innovativer Effizienztechnologien. Das Ziel sind technisch ausgereifte, treibhausgas- und emissionsarme Lösungen für die Wärmeerzeugung und Mobilität von Morgen. OWI ist gemeinnützig und anerkanntes „An-Institut der RWTH Aachen“.

Im Rahmen eines öffentlich geförderten Forschungsprojekts werden potenzielle Speichermaterialien für thermische Energiespeicher (TES) im Leistungsbereich von 4–40 MW bei Betriebstemperaturen zwischen 300 °C und 800 °C untersucht.

Als Teil dieses Projekts wird bei OWI Science for Fuels gGmbH ein Prüfstand inklusive eines TES-Prototyps aufgebaut. Für den sicheren Betrieb, die Datenerfassung sowie die experimentelle Auswertung des Prüfstands ist ein zuverlässiges Automatisierungs- und Regelungssystem erforderlich.

Ziel dieser Masterarbeit ist die Implementierung einer maßgeschneiderten Steuerungs- und Automatisierungsarchitektur auf Basis eines
National-Instruments-Controller (NI-Controller). Das entwickelte System ermöglicht die Überwachung, Regelung und messtechnische Erfassung des Prüfstands und wird mittels Software-in-the-Loop (SIL)- und Hardware-in-the-Loop (HIL)-Verfahren verifiziert und validiert.

Darüber hinaus werden experimentelle Daten des Prototyps genutzt, um dimensionslose Strömungsanalyse durchzuführen und die Ergebnisse auf reale
TES-Systeme zu skalieren. Auf dieser Grundlage wird ein mathematisches Modell des großskaligen TES entwickelt und validiert.

Die Masterarbeit sollte folgende Punkte beinhalten:

• Implementierung eines Regelungsalgorithmus in MATLAB und SIMULINK, der auf die spezifischen betrieblichen und sicherheitstechnischen Anforderungen des TES-Prüfstands abgestimmt ist
• Anpassung und Implementierung der OWI-spezifischen Softwarearchitektur in NI-LabVIEW unter Einsatz eines NI-Controller zur Messung, Überwachung und Regelung des Prüfstands
• Verifikation und Validierung des Regelungssystems mittels Software-in-the-Loop (SIL) und Hardware-in-the-Loop (HIL) Tests
• Auswertung der experimentellen Daten des TES-Prototyps einschließlich dimensionsloser und kinetischer Analysen zur Entwicklung und Validierung eines mathematischen Modells des realmaßstäblichen TES
• Systematische Dokumentation des entwickelten Steuerungs- und Überwachungssystems sowie des mathematischen Modells.

• Immatrikulation in einem Masterstudiengang des Fachbereichs Mess- und Regelungstechnik, Mechatronik, Wirtschaftsingenieurwesen, Elektrotechnik oder eines vergleichbaren Studiengangs
• Erfahrung im Umgang mit Softwarewerkzeugen wie NI-LabVIEW, MATLAB und Simulink
• Erfahrung in der Regler-Überprüfungsmethode sowie mit Datenerfassungssystemen (DAQ) ist von Vorteil
• Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise sowie ein hohes Maß an Eigeninitiative
• Gute Englischkenntnisse in Wort und Schrift. Deutschkenntnisse sind von Vorteil

• Interessante und abwechslungsreiche Tätigkeit in einem zukunftsorientierten Forschungsbereich
• Flexible Zeiten, die sich gut mit Ihrem Studium vereinbaren lassen
• Die Möglichkeit, wertvolle Kontakte in der Forschungs- und Energiewirtschaft zu knüpfen
• Ein motiviertes und dynamisches Team, das Sie aktiv unterstützt
• Die Masterarbeit kann auf Deutsch oder Englisch geschrieben werden

Tätigkeitsbereich:

Forschung und Steuerungsentwicklung

Entwicklungsmöglichkeiten:

Am OWI gibt es vielseitige Fort- und Weiterbildungsmöglichkeiten für Studierende und Nachwuchswissenschaftler. Wir suchen laufend studentische Mitarbeiter, bieten Möglichkeiten und Themen zur Anfertigung wissenschaftlicher Arbeiten sowie Chancen zur Promotion