Neue Forschungsgruppe für integrierte Gebäudeenergietechnik

Prof. Dr. Michael Rath leitet das Competence Center Integrierte Gebäudeenergietechnik am Fraunhofer IEG
Bild: privat/Fraunhofer IEG

Auf dem Weg zur Klimaneutralität nimmt der Anteil der erneuerbaren Energie im Energiemix stetig zu. Um wetterabhängigen Wind- und Sonnenstrom zuverlässig in das Energiesystem zu integrieren, braucht es flexible Abnehmer, die ihre Nachfrage regeln oder mit Speichern überbrücken können. Gebäude und Quartiere – als Schnittstelle der Sektoren Strom, Wärme und Elektromobilität – sind passende Standorte für systemdienliche und versorgungssichere Energietechnologien. Sie stehen im Fokus der neuen Forschungsgruppe am Fraunhofer IEG, die Michael Rath nun leitet.

»Das Energiesystem der Zukunft wird auf Basis volatiler, erneuerbarer Energien aufgebaut sein«, erklärt Rath, der nun die Leitung des Competence Center Gebäudeenergieversorgung am Fraunhofer IEG übernommen hat. »Auf der Nachfrageseite arbeiten dann intelligente, prognosebasierte Energieanlagen in den Gebäuden daran, Flexibilitätspotenziale zu heben und Dienstleistungen für die Netzstabilität zu erbringen«, so seine Vision für die Zukunft.

Dezentrale, netzdienliche Anlagen sind fähig, ihre Stromnachfrage zu flexibilisieren und den Betrieb an aktuelle Mess- und Prognosedaten anzupassen. Technologien wie Solaranlagen, Blockheizkraftwerke, Kältemaschinen, Wärmepumpen oder Batterien können sich in einem Anlagenkomplex gegenseitig ergänzen und so Energie auf die ökologisch und ökonomisch sinnvollste Art und Weise im Gebäude oder Quartier bereitstellen. Sie ermöglichen Energieeffizienz durch Automation und können die Betriebskosten relevant senken – und zwar umso mehr, je volatiler der Energiemarkt ist.

Für den optimalen Betrieb solcher Anlagen entwickelt Rath Steuerungszentralen, die nicht nur das Zusammenspiel der Teile optimieren, sondern auch externe Faktoren wie Wetter, Nachfrage und volatile Energiepreise berücksichtigen. Idealerweise nutzen die Schaltzentralen Methoden des maschinellen Lernens, um aus vergangenen Entscheidungen für die zukünftige Optimierung zu lernen. Die Kombination von Sektorkopplung und Digitalisierung, schafft intelligente, prognosebasiert gesteuerte Energieanlagen, die netzdienlich und nachhaltig agieren.

Parallel zu seiner Arbeit am Fraunhofer IEG lehrt Rath auch an der Hochschule Bochum. Dort vertritt er das Fach Gebäudeenergietechnik insbesondere in Lehrveranstaltungen zu den Themen Gebäudeautomation, Heizungs-, Raumluft- und Klimatechnik. Ebenso beteiligt er sich an der Lehre in den Bereichen Mess- und Regelungstechnik, Simulation und Maschinelles Lernen.