Kassel: Abschlussarbeit: "KI-gestützte Modellierung und Optimierung großer Wärmepumpen im Nahwärmenetz"

Das Fraunhofer IEE in Kassel forscht in den Bereichen Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik mit den Schwerpunkten: Energieinformatik, Energiemeteorologie und Geoinformationssysteme, Energiewirtschaft und Systemdesign, Energieverfahrenstechnik und -speicher, Netzplanung und Netzbetrieb, Netzstabilität und Stromrichtertechnik sowie thermische Energietechnik. Rund 450 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, Angestellte, Studentinnen und Studenten entwickeln Lösungen für die Energiewende und erwirtschaften rund 40 Mio. Euro Erträge pro Jahr.

Du möchtest die Umsetzung der Energiewende mitgestalten und an der Schnittstelle von Wissenschaft und Wirtschaft arbeiten?

In einem sektorengekoppelten Wärmeversorgungssystem besteht die Notwendigkeit, Effizienz und Wirtschaftlichkeit zu steigern. Die simulationsgestützte Entwicklung von KI- und optimierungsbasierten Betriebsführungsstrategien für große Wärmepumpen im Nahwärmenetz steht besonders im Fokus. Mithilfe künstlicher neuronaler Netze werden komplexe Zusammenhänge zwischen technischen Betriebsparametern wie die Außentemperatur, Vorlauftemperatur, Kompressordrehzahl und dem Wirkungsgrad (COP) der Wärmepumpe modelliert und laufend adaptiert. Diese lernbasierten Prognosemodelle ermöglichen eine optimierte Betriebsführung, eine präzise Anpassung an wechselnde Gebäudezustände im Quartiere. Ergänzend unterstützt ein neuartiges Analyse- und Optimierungswerkzeug Wirtschaftlichkeitsanalysen, die Bewertung von Betriebsstrategien und die strategische Planung für sektorengekoppelte Quartierswärmenetze und steht Akteuren zur Verfügung, die lokale Wärmenetze planen und betreiben.

Was Du bei uns tust

Ziel der Masterarbeit ist die Erweiterung einer Simulationsumgebung zur Potenzialanalyse und KI gestützten Optimierung von Wärmeversorgungssystemen auf Quartiersebene unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit beim Einsatz großer Wärmepumpen.
Aufgabenstellung:

• Analyse und Auswertung gemessener Gebäudedaten zur Bewertung des Betriebs großer Wärmepumpen.
• Anwendung der Simulationsumgebung auf ein reales Quartier.
• Evaluierung der Qualität und Repräsentativität der implementierten KI-Modelle.
• Veröffentlichung der entwickelten Modelle sowie Ausarbeitung der Dokumentation in Fach Repositorien.
• Präsentation der Ergebnisse und Erstellung der Masterarbeit.

Was Du mitbringst

• Studium der Fachrichtungen Ingenieurswissenschaften, Energiewirtschaft, Physik, Informatik, angewandte Mathematik oder vergleichbarer Studiengänge
• Kenntnisse in Data Analytics und/oder der Entwicklung und Anwendung von KI-Modellen zur Auswertung und Prognose technischer Systeme
• Vorkenntnisse in wissenschaftlicher Programmierung wünschenswert, vorzugsweise in Python
• Sicherer Umgang mit Office (Excel, Word, Power Point)

Was Du erwarten kannst

• Einblick in anwendungsorientierte Forschung der Energiebranche mit direkter Relevanz für Industrie und Gesellschaft
• Zugang zu Expertennetzwerken in der Energiewirtschaft und Forschung
• Verpflichtung zur Charta der Vielfalt – Wir fördern aktiv Vielfalt und Inklusion in allen Bereichen
• Option auf eine Weiterbeschäftigung (z. B. als wissenschaftliche Hilfskraft oder für eine Promotion)
• Flexible und individuelle Anpassung der Arbeitszeit an Vorlesungs- und Klausurzeiten sowie die Möglichkeit zur Arbeit im Home-Office oder im modernen Institutsgebäude mit New Work Konzept in zentraler Lage

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.

Im Rahmen der Masterarbeit besteht außerdem die Möglichkeit als wissenschaftliche Hilfskraft, mit einem dir passenden Stundenumfang (60 Stunden max.) tätig zu sein. Die Stelle ist zunächst auf 12 Monate befristet, wobei wir eine längerfristige Zusammenarbeit anstreben. Ausnahmen für eine kürzere Laufzeit sind grundlegende betriebliche Gründe, der persönliche Wunsch des Studierenden oder das Ende des Studiums. Die Vergütung richtet sich nach der Gesamtbetriebsvereinbarung zur Beschäftigung der Hilfskräfte.

Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien sowie auf die Verwertung der Ergebnisse in Wirtschaft und Industrie spielt die Fraunhofer-Gesellschaft eine zentrale Rolle im Innovationsprozess. Als Wegweiser und Impulsgeber für innovative Entwicklungen und wissenschaftliche Exzellenz wirkt sie mit an der Gestaltung unserer Gesellschaft und unserer Zukunft. 

Haben wir Dein Interesse geweckt? Dann bewirb Dich jetzt online mit Deinen aussagekräftigen Bewerbungsunterlagen (inkl. Lebenslauf, Anschreiben und Arbeitszeugnisse/Leistungsnachweis). Wir freuen uns darauf, Dich kennenzulernen! 

Fragen zu dieser Position beantwortet Dir gerne:

• Pedro Girón (Tel.: +49 (0) 561 7294-481)

Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE

Kennziffer: 81313                Bewerbungsfrist: 30.09.2025