Postdoctoral Position in Process & Energy Systems Modeling 100% in Zürich

Die Geothermal Energy & Geofluids (GEG) Gruppe ist eine renommierte Forschungseinheit im Departement für Erd- und Planetarwissenschaften an der ETH Zürich in der Schweiz, die Prozesse des Massentransfers und der Energieübertragung im Untergrund sowie thermisch-fluiddynamische Energieumwandlung und Prozessanlagensysteme untersucht. Wir führen grundlegende und angewandte Forschung durch, die gesellschaftliche Herausforderungen im Zusammenhang mit der Erkundung, dem Abbau und der Nutzung von geothermischer Energie, geologischer CO₂-Speicherung, Untergrundenergie- und Fluidlagerung, direkter Lithiumextraktion aus Sole und gekoppelten Oberflächen- und Untergrundsystemen anspricht.

Wir suchen einen Ingenieur/Wissenschaftler für Prozess- und Energiesystemmodellierung, um unsere Gruppe als Postdoc im physikbasierten numerischen Modellieren, Softwareentwicklung und ingenieurtechnischen Analyse von konstruierten Energie- und Fluidsystemen zu verstärken, die von geothermischen Kraftwerken bis hin zu Fluid- (z.B. Wasser, Sole, CO₂, H₂, Kohlenwasserstoffe) und Mineralien (z.B. Lithium) Verarbeitungsanlagen reichen.

Ein Kernfokus dieser Position ist die Mitentwicklung eines Open-Source-Kraftwerks- und Bohrlochfluss-Simulators, der nativ in TANGO integriert ist, unserer Plattform für die techno-ökonomische Analyse einer breiten Palette von Geoenergiesystemen und in der Lage ist, eigenständige Simulationen durchzuführen. Als ingenieurtechnischer Partner unseres geothermischen Reservoirsimulators (RAFT) werden Sie dieses Werkzeug weiterentwickeln, es mit RAFT und anderen TANGO-Modulen koppeln und techno-ökonomische Bewertungen über geothermische Direktwärme- und Kraftwerke, Fernwärmesysteme, CO₂-Nutzung und -Speicherung, direkte Lithiumextraktion und natürliche Wasserstoffsysteme durchführen.

Diese einzigartige hybride Rolle umfasst die gesamte Entwicklungskette: Übersetzung physikalischer thermisch-fluiddynamischer Probleme in mathematische Modelle, Implementierung in robuste ingenieurtechnische und wissenschaftliche Softwaretools, Simulation komplexer Ingenieursysteme und Durchführung techno-ökonomischer Bewertungen.

Aufgaben:

• Physikbasierte Modellierung & Tool-Entwicklung: Formulieren, implementieren und pflegen numerische Modelle und maßgeschneiderte wissenschaftliche Modellierungssoftware für Energie- und Prozesskomponenten, wie Wärmetauscher, Expander, Turbinen, Pumpen, Kompressoren, Separatoren, Kondensatoren, Rohrleitungsnetze und Bohrlöcher.
• Systemsimulation & Optimierung: Simulieren, optimieren und analysieren integrierte Energieumwandlungssysteme, einschließlich geothermischer Kraftwerke, binärer/organischer Rankine-Zyklen (ORC), Flash-Dampfsysteme, thermische Nutzungssysteme, CO₂-Kompressions-/Injektionsanlagen und Prozessströme.
• Techno-ökonomische Bewertung: Integrieren physikalischer Prozessmodelle mit wirtschaftlichen Berechnungen zur Bewertung der Projektviabilität, Schätzung der Levelized Cost of Electricity (LCOE), Levelized Cost of Heat (LCOH), Levelized Cost of Lithium (LCOL), Kostenschätzungen für Ausrüstung (Kostenkorrelationen, Kostenindexskalierung, CAPEX/OPEX), Nettobarwert (NPV) und Sensitivitätsanalysen.
• Kopplung von Oberflächen- und Untergrundtechnik: Entwickeln und Anwenden von computergestützten Modellen für gekoppelte Oberflächen- und Untergrundfluidströmung, Wärmeübertragung und Druck-/Temperaturentwicklung über Oberflächenanlagen und Bohrlöcher.
• Wissenschaftliche Softwareimplementierung: Schreiben von sauberem, modularen und wiederverwendbarem wissenschaftlichem Code (hauptsächlich in Python) unter Berücksichtigung moderner Entwicklungspraktiken, einschließlich Versionskontrolle (Git), automatisierten Tests, Code-Stil/Linting und klarer technischer Dokumentation.

Profil:

Erforderliche Qualifikationen & Erfahrungen:

• Bildung: PhD in Maschinenbau, Verfahrenstechnik, Chemieingenieurwesen, Energietechnik, Thermotechnik, Computational Engineering oder einem verwandten Ingenieurfeld.
• Kerningenieurphysik: Starke technische Grundlagen in Ingenieurthermodynamik, Fluidmechanik, Wärmeübertragung und Energieumwandlungssystemen.
• Numerische Modellierung & Programmierung: Nachgewiesene Fähigkeit zur Entwicklung physikbasierter numerischer Simulatoren und Modelle von thermisch-fluiddynamischen oder Kraftwerksystemen aus den Governing Equations, Implementierung in wissenschaftlicher/ingenieurtechnischer Software (vorzugsweise Python, unter Verwendung wissenschaftlicher Bibliotheken) unter Verwendung von Versionskontrolle und Tests in einer kollaborativen Umgebung.
• Ingenieurdenken: Eine starke Leidenschaft sowohl für die konzeptionelle Modellentwicklung („Wie sollte dieses System modelliert werden?“) als auch für die praktische Softwareerstellung („Wie baue ich robuste numerische Werkzeuge, um reale Ingenieurprobleme zu lösen?“).

Gewünschte Erfahrungen & zusätzliche Fähigkeiten:

• Berufserfahrung: Relevante Industrie- oder angewandte Ingen Erfahrung in der Kraftwerks-Engineering, Prozessanlagen oder thermisch-fluiddynamischen Systemen ist wünschenswert.
• Fachwissen: In geothermischer Stromerzeugung, ORC-Zyklen, geologischer Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS/CCUS), direkter Lithiumextraktion (DLE) aus Sole oder Untergrundgas-/Energiespeicherung.
• Simulationswerkzeuge: Vertrautheit mit gleichungsbasierten, thermodynamischen oder Prozesssimulationsumgebungen (z.B. TESPy, Aspen Plus, EES, Julia Modelling Toolkit oder Modelica) und Fluid-Eigenschaftsbibliotheken (z.B. CoolProp, REFPROP).
• Techno-Ökonomie: Erfahrung in techno-ökonomischer Modellierung, Kostenschätzungen für Ausrüstung, Unsicherheitsanalysen und physikalischer Prozessoptimierung.
• Untergrundintegration: Verständnis der Bohrlochdynamik, Mehrphasenströmung oder gekoppelte Reservoir-Oberflächeninfrastruktur.
• Fortgeschrittenes Rechnen: Kompetenz in kompilierten Sprachen (wie C++, Rust oder Julia) und Multi-Physics-Co-Simulationsstandards (z.B. FMI/FMUs) und Erfahrung in kollaborativer Softwareentwicklung (z.B. Git-Workflows, Code-Review).

Der ideale Kandidat ist ein Prozessmodellierungsingenieur, der Physik in Mathematik übersetzt, ein wissenschaftlicher Entwickler, der robusten Code schreibt, und ein Analyst, der die technische und wirtschaftliche Systemleistung bewertet. In dieser Rolle werden Sie sowohl auf das reiche multidisziplinäre Fachwissen innerhalb der GEG-Gruppe zurückgreifen als auch dazu beitragen. Dies umfasst die Zusammenarbeit mit unserem engagierten Computering-Team, derzeit sechs Experten für wissenschaftliches und ingenieurtechnisches Rechnen, KI und IT, sowie Forschern, die sich auf thermisch-hydraulisch-mechanisch-chemische (THMC) Prozesse, computergestützte Strömungsmechanik (CFD) und geothermische Kraftwerksysteme spezialisiert haben.

Wir bieten:

• Inspirierendes Umfeld & Einfluss: Werden Sie Teil der ETH Zürich, die weltweit konstant hoch eingestuft ist und im Bereich Ingenieurwesen & Technologie (QS World University Rankings by Subject 2026) den 3. Platz belegt. Die GEG-Gruppe ist im Departement für Erd- und Planetarwissenschaften (EAPS) der ETH Zürich untergebracht, das seit über 10 aufeinanderfolgenden Jahren den 1. Platz in den QS World University Rankings für Erd- und Meereswissenschaften hält. Als klimaneutrale Universität unterstützt die ETH Zürich Ihre berufliche Entwicklung und ermöglicht Forschung, die zentrale gesellschaftliche Herausforderungen angeht.
• Hochwirksame F&E-Projekte: Direkte Beteiligung am Horizon Europe FlexGeo-Projekt und verwandten Schweizer und europäischen Initiativen, mit Möglichkeiten zur sektorübergreifenden Zusammenarbeit mit Partnern aus der Prozess- und Energieindustrie und der Möglichkeit, in peer-reviewed Zeitschriften zu veröffentlichen.
• Vertrag & Vergütung: Zunächst handelt es sich um einen 1-Jahres-Vertrag (angestellt zu wettbewerbsfähigen ETH-Postdoc-Gehältern mit vollen Sozialleistungen), mit einer hohen Wahrscheinlichkeit der Verlängerung, basierend auf der Leistung.
• Fortschrittliche Infrastruktur: Zugang zu erstklassigen Rechenressourcen und spezialisierten Modellierungswerkzeugen innerhalb der Geothermal Energy & Geofluids (GEG) Gruppe.
• Umfassende ETH-Vorteile: Attraktive Arbeitsbedingungen mit zahlreichen Vorteilen, einschließlich großzügiger Pensionspläne, Rabatten auf öffentliche Verkehrstickets, Carsharing-Optionen, universitärer Kinderbetreuung und kostenlosen/vergünstigten Sportprogrammen durch ASVZ.

Wir schätzen Vielfalt und Nachhaltigkeit. Im Einklang mit unseren Werten fördert die ETH Zürich eine inklusive Kultur. Wir setzen uns für Chancengleichheit ein, schätzen Vielfalt und pflegen ein Arbeits- und Lernumfeld, in dem die Rechte und die Würde aller Mitarbeiter und Studierenden respektiert werden. Nachhaltigkeit ist ein Kernwert für uns - wir arbeiten kontinuierlich auf eine klimaneutrale Zukunft hin.

Neugierig? So sind wir auch. Weitere Informationen über die Geothermal Energy & Geofluids Gruppe finden Sie auf unserer Website. Fragen zur Position richten Sie bitte an Dr. Chad Baker (keine Bewerbungen).

Wir möchten darauf hinweisen, dass die Vorauswahl von den zuständigen Recruitern und nicht von künstlicher Intelligenz durchgeführt wird.

Flexibler Starttermin: 1. Januar 2027 oder so bald wie möglich danach.