Masterarbeit: Betriebsoptimierung von Windpark-Wasserstoff-Batteriesystemen unter Berücksichtigung von Alterung, Marktmechanismen und Unsicherheiten

Der Chair for Wind Power Drives erforscht das Verhalten von Antriebs-ystemen in modernen Multimegawatt-Windkraftanlagen. Forschungsziele sind die Steigerung der Verfügbarkeit, der Robustheit und der Energieeffizienz der Windenergieanlagen sowie die Senkung der Stromgestehungskosten. Hierzu werden Software- und Entwicklungswerkzeuge und moderne Systemprüfstände im Verbund eingesetzt.

Windenergie ist Deutschlands wichtigster Energieträger, zugleich aber von seiner hohen Volatilität geprägt. Batteriespeicher bieten die Chance, Stromangebot und dessen Nachfrage flexibel zu entkoppeln, Preisschwankungen auszunutzen und so neue Erlöspotenziale für Windparkbetreiber zu erschließen. In Kombination mit Elektrolyseuren können Windparks zudem grünen Wasserstoff produzieren und einen wichtigen Beitrag zur Sektorenkopplung leisten. Um solche hybriden Energiesysteme optimal auszulegen, ist ein tiefes Verständnis ihres Betriebsverhaltens unter Unsicherheiten entscheidend. Ziel dieser Arbeit ist es, ein bestehendes MILP-Optimierungsmodell weiterzuentwickeln, indem Alterungsprozesse, Marktmechanismen und Prognoseunsicherheiten realitätsnah integriert werden.

Aufgaben:

• Analyse des bestehenden Betriebsoptimierungsmodells und Einarbeitung und Literaturrecherche zu Alterungsprozessen, Marktmechanismen und Unsicherheitsmodellierung in hybriden Windparks.
• Implementierung von Alterungsprozessen der Komponenten (Batterie, Elektrolyseur) sowie Integration erweiterter Marktmechanismen.
• Unsicherheitsmodellierung: Berücksichtigung von Prognosefehlern in Windleistung und Strompreisen zur realistischeren Betriebsplanung.
• Bewertung und Analyse: Durchführung von Fallstudien und Sensitivitätsanalysen zur Bewertung des erweiterten Modells

Voraussetzung:

• Motivation zu selbstständigem und eigenverantwortlichem Arbeiten, Kommunikations- und Teamfähigkeit.
• Überdurchschnittliche Noten im Fachbereich Energietechnik oder Informatik
• Vorkenntnisse im Bereich der mathematischen Optimierung und im Umgang mit Python erforderlich.
• Grundlagen und Vorkenntnisse im Bereich Energiemärkte, Windenergie, Wasserstoffelektrolyse, Batteriespeichern sind wünschenswert, aber nicht zwingend erforderlich.

Wir bieten:

• Wissenschaftliches Arbeiten in einem hoch motivierten Team
• Enge Betreuung in Form von wöchentlichen Regelterminen
• Es besteht die Möglichkeit zur anschließenden Promotion im Zuge der Bearbeitung von Forschungsprojekten

Auf deine aussagekräftige Bewerbung per E-Mail freut sich:

Dustin Frings, M. Sc. RWTH
Chair for Wind Power Drives

Campus-Boulevard 61, 52074 Aachen
dustin.frings@cwd.rwth-aachen.de