Masterarbeit - Physics informed Machine Learning for Optimizing District Heating Substations

Fraunhofer; Kassel; Hybrid; EUR 8,900 - 12,000; Part time

Benefits offered by this job

Home-Office möglich

Flexible Arbeitszeiten

Mögliche Weiterbeschäftigung

Job summary

Fraunhofer IEE Kassel sucht eine engagierte*r Masterandin/Masteranden zur Entwicklung physikalisch informierter Machine-Learning-Ansätze zur Vorhersage von Raum- und Vorlauftemperaturen in Fernwärmesystemen.

Die Position ist auf 12 Monate befristet, mit Optionen zur Weiterbeschäftigung. Flexible Arbeitszeiten, Home-Office-Möglichkeiten und die Zusammenarbeit mit führenden Expertinnen und Experten der Energiewirtschaft bieten eine praxisnahe Forschungsumgebung.

Qualifications

• Laufendes Masterstudium in Ingenieurswissenschaften (z. B. Maschinenbau, Energieinformatik, Informatik oder vergleichbar).
• Analytisches Denken und Freude an eigenständiger, experimenteller Arbeit.
• Gutes Deutsch und Englisch in Wort und Schrift (mind. B2).

Responsibilities

• Analyse relevanter Einflussgrößen auf das thermische Verhalten von Gebäuden und Heizkennlinien.
• Identifikation physikalischer Zusammenhänge wie Wärmebilanzen und -verluste.
• Integration physikalischer Nebenbedingungen in Loss-Funktionen von ML-Modellen.
• Entwicklung, Training und Evaluation eines physikalisch informierten ML-Modells.
• Untersuchung des Einflusses verschiedener Nebenbedingungen auf Vorhersagegenauigkeit und Trainingsdatenbedarf.

Skills

Masterstudium Ingenieurswissenschaften

Analytisches Denkh

Sprachkenntnisse Deutsch/Englisch B2

Selbstständiges Arbeiten

Education

Masterstudium Ingenieurswissenschaften

Job description

Wählen Sie aus, wie oft (in Tagen) Sie eine Benachrichtigung erhalten möchten:

Masterarbeit - Physics informed Machine Learning for Optimizing District Heating Substations

Die Fraunhofer-Gesellschaft ( www.fraunhofer.de ) ist eine der weltweit führenden Organisationen für anwendungsorientierte Forschung. 74Institute entwickeln wegweisende Technologien für unsere Wirtschaft und Gesellschaft - genauer: 30000 Menschen aus Technik, Wissenschaft, Verwaltung und IT. Sie wissen: Wer zu Fraunhofer kommt, will und kann etwas verändern. Für sich, für uns und die Märkte von heute und morgen.

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 38 Mio. Euro Erträge pro Jahr.

Die Abteilung Energieinformatik und Informationssysteme am Fraunhofer IEE forscht und entwickelt innovative Lösungen im Kontext der Digitalisierung der Energiewende. Durch die Digitalisierung der Wärmeversorgung und im speziellen der Fernwärme, entstehen neue Möglichkeiten die Versorgungssysteme effizienter, sicherer, flexibler und nachhaltiger zu gestalten. Daher beschäftigen wir uns mit der effizienten Erschließung, Monitoring sowie Steuerung von Energieanlagen für die Wärmeversorgung von Gebäuden, Quartieren und der Industrie. Wir erarbeiten in Kooperation mit unseren Partnern innovative Softwarelösungen und Beratungsdienstleistungen an der Schnittstelle zwischen Informations- und Kommunikationstechnologien und der Wärmewirtschaft.

Hier sorgst Du für Veränderung

Deine Masterarbeit

Hausübergabestationen übernehmen eine zentrale Rolle bei der Wärmeversorgung von Gebäuden in Fernwärmesystemen. Entscheidend für einen effizienten Betrieb ist unter anderem die Heizkennlinie, deren Parameter häufig nicht optimal auf die jeweiligen Gebäudeeigenschaften abgestimmt sind. Die Folge sind unnötig hohe Vor- und Rücklauftemperaturen, die zu erhöhten Wärmeverlusten und Energiekosten führen können.

Eine bedarfsgerechte Optimierung der Heizkennlinie bietet daher großes Potenzial, die Energieeffizienz zu verbessern, ohne den thermischen Komfort der Bewohner*innen zu beeinträchtigen.

Im Rahmen Deiner Masterarbeit untersuchst Du, wie sich physikalisches Wissen in Machine-Learning-Modelle integrieren lässt, um Raum- und/oder Rücklauftemperaturen zuverlässig vorherzusagen. Ziel ist es, physikalisch informierte Machine-Learning-Ansätze zu entwickeln und deren Potenzial zur Optimierung von Heizkennlinien sowie zur Reduzierung des Bedarfs an umfangreichen Simulations- und Messdaten zu bewerten.

Deine Aufgaben im Rahmen der Masterarbeit:

Analyse relevanter Einflussgrößen auf das thermische Verhalten von Gebäuden, insbesondere Heizkennlinienparameter, Außentemperatur, solare Einstrahlung sowie Vorlauf-, Rücklauf- und Raumtemperaturen

Identifikation geeigneter physikalischer Zusammenhänge, beispielsweise Wärmebilanzen und Wärmeverluste über die Gebäudehülle

Integration physikalischer Nebenbedingungen in die Loss-Funktion eines Machine-Learning-Modells

Entwicklung, Training und Evaluation eines physikalisch informierten Machine-Learning-Modells zur Vorhersage von Raum- und/oder Rücklauftemperaturen

Untersuchung des Einflusses unterschiedlicher physikalischer Nebenbedingungen auf die Vorhersagegenauigkeit und den erforderlichen Umfang an Trainingsdaten

Bewertung des Potenzials zur Optimierung von Heizkennlinien und zur Reduzierung von Rücklauftemperaturen unter Berücksichtigung des thermischen Komforts

Hiermit bringst Du Dich ein

• Laufendes Masterstudium der Ingenieurswissenschaften (z.B. Maschinenbau), Energieinformatik, Informatik oder vergleichbare Fachrichtungen
• Bereitschaft und Fähigkeit sich in neue und komplexe Themen einzuarbeiten
• Analytisches Denken und Freude am experimentellen und selbständigen Arbeiten
• Gutes Deutsch und Englisch in Wort und Schrift (mind. B2 Niveau)

Was wir für Dich bereithalten

• 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. Unsere Aufgaben sind vielfältig und anpassbar – für Bewerber*innen mit Behinderung finden wir gemeinsam Lösungen, die ihre Fähigkeiten optimal fördern.

Im Rahmen der Masterarbeit besteht außerdem die Möglichkeit als wissenschaftliche Hilfskraft, mit einem dir passenden Stundenumfang (40 bis 80 Stunden) 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.

Fragen zu dieser Position beantwortet Dir gerne:

Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE

Kennziffer:86058 Bewerbungsfrist:25.11.2026

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