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Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik - Bioverfahrenstechnik

 

Gebäude 30.44

Fritz-Haber-Weg 2

76131 Karlsruhe

Optimierung der Photobioreaktorausrichtung unter Einbezug eines Modells zur Beschreibung der Sonnenbewegung

Optimierung der Photobioreaktorausrichtung unter Einbezug eines Modells zur Beschreibung der Sonnenbewegung
Forschungsthema:Modellierung
Typ:Masterarbeit, Bachelorarbeit, Praktikum
Datum:abgeschlossen
Betreuer:

M.Sc. Artem Kalinin

Beschreibung der Abschlussarbeit

Bei der Kultivierung von Mikroalgen spielt das Lichtprofil innerhalb eines Photobioreaktors eine besonders wichtige Rolle, da es oftmals den limitierenden Faktor darstellt. Deshalb ist eine optimale Ausrichtung der Photobioreaktoren im Außenbereich essentiell. Um die optimale Ausrichtung eines Photobioreaktors zu bestimmen, ist es notwendig die Sonnenbewegung am jeweiligen Standort genau zu kennen. Die Modellierung der Sonnenbewegung und die Verknüpfung dieses Modells mit einem Modell, das den Lichteintrag in einem Photobioreaktor beschreibt, kann zur Optimierung der Reaktorausrichtung und somit zur Effizienzsteigerung beitragen.

 

Im Rahmen dieser Abschlussarbeit soll deshalb eine bestehende Sonnensimulation in Simulink® optimiert und erweitert sowie mit dem bestehenden Modell, das den Lichteintrag simuliert, verknüpft werden. Das endgültige Modell soll im nächsten Schritt genutzt werden, um open pond- und flat panel-Photobioreaktoren optimal auszurichten.

 

Aktuell wird der Lichteintrag durch die eindimensionale Lösung der radiative transfer equation (RTE) beschrieben. Hierbei werden diverse Parameter wie die Biotrockenmasse, die Biomassedichte, der Wasseranteil, die Zellgröße, der Zellwanddurchmesser, die Brechungsindizes des Zellinneren sowie der Zellwand und der Pigmentgehalt berücksichtigt. Aufgrund der hohen Anzahl der Eingangsgrößen und der komplexen Berechnungen innerhalb des Skriptes ist es nicht unmittelbar ersichtlich, welche Auswirkung die Parameter auf die Ausgangsgrößen haben. Deshalb soll zusätzlich eine globale Sensitivitätsanalyse durchgeführt werden, die die bestehende Frage aufklären soll.

 

Die Arbeit ist zunächst als eine rein theoretische Arbeit geplant. Es kann jedoch ein experimenteller Teil eingebaut werden.

 

 

Wir bieten:

  • Einarbeitung in MATLAB und Simulink
  • Möglichkeit zur eigenständigen, wissenschaftlichen Arbeit
  • Möglichkeit zum Einbringen eigener Ideen
  • angenehmes Arbeitsklima

 

Wir suchen:

  • motivierte Studierende der Fachrichtung Bio oder Chemieingenieurwesen, Biotechnologie oder einer verwandten Fachrichtung
  • verantwortungsbewusste und zuverlässige Arbeitsweise
  • Interesse an biologischen Systemen und Modellierung