Masterarbeit zum Thema „Demand-Side-Management mit Gebäuden: Entwicklung einer netzreaktiven Regelung für die Beheizung und Kühlung von Nichtwohngebäuden“

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme | online seit: 03/21/2014 
Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE ist das größte Solarforschungsinstitut Europas. Mit unseren derzeit rund 1300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern betreiben wir anwendungsorientierte Forschung für die technische Nutzung der Solarenergie und entwickeln Materialien, Systeme und Verfahren für eine nachhaltige Energieversorgung.

Für unsere Abteilung „Solares Bauen“ suchen wir zum 01.04.2014 eine/n Mitarbeiter/in zur Erstellung einer
Die zunehmende Einspeisung fluktuierender regenerativer Energien wie Wind und PV ruft starke Schwankungen in den Stromnetzen hervor. Da Strom kaum speicherbar ist, stellt dies in Zukunft eine immer größere Herausforderung für das Energiesystem dar. Ein Lösungsansatz besteht darin, Gebäude „netzreaktiv“ zu gestalten, sodass sie ihren Strombezug der gegenwärtigen Stromproduktion anpassen. Dies gilt insbesondere für Gebäude, die Strom zur Wärme- und Kälteerzeugung mittels Wärmepumpen/elektrischen Kältemaschinen nutzen. Zur Lastverschiebung können technische (Wasser-) Speicher oder die thermische Speicherkapazität der Gebäudemasse genutzt werden.

Die Arbeit untersucht, auf welche Weise, in welchem Rahmen und mit welchen Einschränkungen sich die Strombezugscharakteristik von Gebäuden für die Wärme- und Kältebereitstellung optimieren lässt. Basierend auf existierenden Komponentenmodellen wird ein geeignetes Simulationsmodell mit Gebäudemodell, Anlagentechnik und der Systemhydraulik in der Simulationsumgebung Dymola erstellt. Anschließend wird ein modellprädikativer Regler implementiert, welcher den Strombezug in einem Betrachtungshorizont optimiert.

Insbesondere sollen folgende Forschungsfragen beantwortet werden:

  • Wie sieht eine netzreaktive, optimale Regelung aus? Welche Betriebsmuster liefert sie? Lassen sich einfache Regelalgorithmen ableiten?
  • Bewertung der zeitlichen Verbrauchsstruktur in Bezug auf verschiedene Stromnetzgrößen, Ermittlung von Schwächen und Erfolgsfaktoren im heutigen Gebäudebetrieb
  • Welche Optimierungsverfahren sind am besten geeignet? Wie robust und übertragbar sind sie?
  • Welche (technischen und finanziellen) Potentiale erschließen sich durch Lastverschiebung bei der Nutzung von Wasserspeichern?
  • Welche Potentiale erschließen sich bei der Nutzung der thermischen Gebäudemasse zur Lastverschiebung? Welche Speicherverluste und Komforteinbußen ergeben sich?

  • Sehr gute Studienleistungen in Maschinenbau, Energietechnik, CES, Physik o.ä.
  • Vorkenntnisse in Optimierung und/oder Simulation (Dymola) wünschenswert
  • Teamfähigkeit, Kreativität, selbstständige und engagierte Arbeitsweise
  • gute MS-Office-Kenntnisse
  • gute Englischkenntnisse in Wort und Schrift


Konstantin Klein, Tel.: +49 (0)761 45 88-5304
konstantin.klein@ise.fraunhofer.de
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