Masterarbeit: FEM Simulation eines Photovoltaik-/Solarthermie-(PV/T) Systems

Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)

Beschreibung: 
Die Friedrich-Alexander-Universität Nürnberg-Erlangen (im folgenden FAU genannt) ist die drittgrößte Universität in Bayern. Heute ist sie mit einem Drittmittelvolumen von 180 Mio. Euro (2015) eine der am stärksten geförderten Universitäten Deutschlands. Aufgrund ihrer Größe mit ca. 40.000 Studenten hat sie ein breites Forschungsspektrum. Die Universität besteht momentan aus fünf Fakultäten mit insgesamt 308 Lehrstühlen.Das vorliegende Projekt führt das Institut „Materialien der Elektronik und der Energietechnologie (Werkstoffwissenschaften 6, i-MEET)“ durch.

Das i-MEET an der FAU unter der Leitung von Professor Christoph Brabec beschäftigt sich mit der Entwicklung und Erforschung der Photovoltaik PV. Die Forschungssäulen am i-MEET sind die Entwicklung von Halbleitermaterialien und Leuchtstoffen, die Charakterisierung der optischen und elektrischen Eigenschaften von ungeordneten Halbleitern, die Entwicklung von opto-elektronischen Bauelementen (Energietechnologie, Solarzellen) und die Erforschung und Entwicklung von drucktechnische Prozessen für die Opto-Elektronik.

Die Gruppe PV-Systeme behandelt den Bereich der PV-Modulzuverlässigkeit für konventionelle PV-Technologien sowie der Outdoor-Analyse von PV-Systemen. Diese wird stets durch entsprechende Labormethoden komplimentiert.

Kennziffer FEM PV/T

Das Ziel dieser Arbeit ist es eine Finite-Elemente-Methode (FEM) Simulation für ein Photovoltaik-/Solarthermie-(PV/T) System zu erstellen und dieses System auf eine maximale Ausgangsleistung zu optimieren. Hierbei muss sich mit den Disziplinen Thermodynamik, Optik und Elektronik auseinander gesetzt werden.

Die eingesetzte Software (COMSOL Multiphysics) verfügt über eine grafische Benutzeroberfläche, sodass keinerlei traditionelle Programmierarbeiten nötig sind. Alle benötigten physikalischen Gesetze sind in der Softwaredatenbank hinterlegt. Nichtsdestotrotz bedarf es eines guten physikalischen Fachverständnisses, um sowohl individuelle Phänomene als auch deren Interaktionen zu verstehen. Die Sonne ist die Energiequelle, welche sowohl die Photovoltaik antreibt, als auch das Nutzwasser für den Haushalt aufwärmt. Beide dieser separaten Systeme sind kommerziell etabliert. Die Neuheit in dieser Herangehensweise ist allerdings die Optimierung der kollektiven (PV/T) Ausgangsleistung bei der Bedingung Heiss- statt nur Warmwasser zur Verfügung zu stellen. Aus diesen Grund wird hierbei weder der maximale Gesamtertrag optioiert.
Ziel der Simulation ist es, das Design eines Heißwasser PV/T-Systems zu optimieren. Dieses wird im Folgenden als Prototyp angefertigt, bevor der Wissenstransfer in die industrielle Fertigung stattfindet. Der entsprechende Industriepartner ist direkt in das Projekt integriert. Somit werden die situativen Ergebnisse aus dieser Arbeit direkt mit der technischen Umsetzung dieses Systems verknüpft.

Die Arbeit kann sowohl auf Deutsch als auch auf Englisch verfasst werden.
Die Arbeit kann sobald wie möglich begonnen werden.
Anforderungen: 
Qualifikationen:
  • Student der Physik, Materialwissenschaft, Prozessentwicklung o.ä.
  • Physikalisches und technisches Verständnis (Thermodynamik, Optik und Elektronik)
  • Erfahrung in COMSOL Multiphysics ist von Vorteil, aber nicht zwingend notwendig
  • Erfahrung in Photovoltaik und/oder Solarthermie ist von Vorteil, aber nicht zwingend notwendig
Anbieter: 
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Werkstoffwissenschaften 6 (WW6) / i-MEET
Martensstraße 7
91058 Erlangen
Deutschland
WWW: 
http://www.i-meet.ww.uni-erlangen.de
Ansprechpartner/in: 
Dr. Christian Camus
Telefon: 
+49 9131 9398-152
Fax: 
+49 9131 9398-199
E-Mail: 
Christian.Camus@fau.de
(Ursprünglich) veröffentlicht am: 
11.06.2018


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