Abschlussarbeit "GaN Umrichter für Wärmepumpen"

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg ist das größte Solarforschungsinstitut Europas. Unsere rund 1400 Mitarbeitenden arbeiten für ein nachhaltiges, wirtschaftliches, sicheres und sozial gerechtes Energieversorgungssystem auf Basis erneuerbarer Energien. Dazu tragen wir mit unseren Forschungsschwerpunkten Energiebereitstellung, Energieverteilung, Energiespeicherung und Energienutzung bei. Durch herausragende Forschungsergebnisse, erfolgreiche Industrieprojekte, Firmenausgründungen und globale Kooperationen gestalten wir die nachhaltige Transformation des Energiesystems.

Für unsere Gruppe "Stromrichtereinheiten" suchen wir zum nächstmöglichen Zeitpunkt eine studentische Hilfskraft mit der Gelegenheit zur Erstellung der Abschlussarbeit zum Thema "GaN Umrichter für Wärmepumpen".

Wärmepumpen können eine wichtige Rolle im Klimaschutz spielen. Mit ihnen können Häuser und Gebäude gewärmt und Warmwasser bereitgestellt werden. Nur etwa 1 / 3 der bereitgestellten Wärmeenergie muss der Wärmepumpe in Form elektrischer Energie zugeführt werden, der Rest wird aus der Umwelt aufgenommen (z.B. aus der Luft bei Luft-Wasser-Wärmepumpen). Wird eine Wärmepumpe mit Strom aus erneuerbaren Energien betrieben, so erzeugt sie daher Wärme vollständig CO²-neutral. Die Wärmepumpe ist aufgrund dessen ein wichtiges Puzzleteil auf dem Weg zur CO²-Neutralität.

Das Fraunhofer ISE will im Rahmen des Projektes InnoWP die Leistungselektronik für eine Wärmepumpe entwickeln. Dabei wollen wir das Wide-Bandgap-Material Galliumnitrid (GaN) einsetzen, um den benötigten Strom effizient umzuwandeln. Die Leistungselektronik hat die Aufgabe, zunächst den Wechselstrom aus dem Netz gleichzurichten und dabei die Anforderungen zu erfüllen, welche an die Verbraucher im Netz gestellt werden. Hierunter fällt z.B. die Begrenzung von Netzrückwirkungen, aber auch Themen wie die Powerfaktor-Korrektur. Außerdem soll es möglich sein, die Höhe der gleichgerichteten Spannung an den aktuellen Bedarf anpassen zu können. All diese Aufgaben erledigt der AC / DC-Wandler. Um den Elektromotor der Wärmepumpe betreiben zu können, muss die nun erzeugte DC-Spannung wieder in einen Drehstrom mit variabler Frequenz umgewandelt werden. Hierzu wird ein sogenannter Antriebsumrichter benötigt. Dieser ermöglicht die Variation der Drehgeschwindigkeit des Motors, wodurch die Leistung der Kompressorstufe an den gerade benötigten Bedarf angepasst und so die Wärmepumpe effizient betrieben werden kann.

Während Deiner Masterarbeit entwickelst Du einen Prototyp des AC / DC-Wandlers. Du erstellst ein Modell der Wandlerstufe mit Simulationssoftware, entwickelst den Schaltplan und das Layout, baust den Prototyp auf und nimmst ihn in Betrieb. Abschließend führst Du Messungen durch, um die Effizienz der Wandlerstufe zu bestimmen.

Was Du bei uns tust

Du arbeitest Dich in das Thema AC / DC-Wandler und Wide-Bandgap-Bauelemente ein.

Du entwickelst mit Hilfe der Software Plecs von Plexim ein Simulationsmodell des Wandlers.

Du erstellst Schaltplan sowie Layout mit der Software Altium Designer.

Du baust Deinen Prototyp, nimmst diesen in Betrieb und führst eine Wirkungsgradmessung durch.

Du dokumentierst und präsentierst Deine Arbeiten und Ergebnisse.

Was Du mitbringst

• Du studierst im Bereich der Elektrotechnik oder in einer vergleichbaren Fachrichtung.
• Es ist Dir wichtig, Dich in Dein Team einzubringen und auch in der Zusammenarbeit gemeinsam Ziele zu erreichen.
• Du planst und erledigst Aufgaben selbständig und mit hoher Qualität.
• Du arbeitest eigenverantwortlich und engagiert.
• Du kannst Dich sicher sowohl in deutscher als auch in englischer Sprache ausdrücken.

Was Du erwarten kannst

Exklusiver Einblick : In der gemeinsamen Arbeit mit den Wissenschaftler

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

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

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

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?