Masterarbeit - Analyse, Simulation und Optimierung von Vehicle-to-Grid-Potenzialen in Wohnquartieren

Stellenbeschreibung:

Die Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien IEG forscht an sieben Standorten auf den Gebieten integrierter Energieinfrastrukturen, Geothermie und Sektorenkopplung für eine erfolgreiche Energiewende. Unsere Forschungseinrichtung betreibt angewandte Forschung, entwickelt innovative Technologien für öffentliche und industrielle Auftraggeber und setzt diese in marktfähige Produkte und Verfahren um.

Bei der Erreichung der Klimaziele kommt dem Energiesystem Stadt aufgrund seiner Dichte, Vielfältigkeit und Verschränkung eine besondere Bedeutung zu. Durch die Trägheit von Entwicklungen im Gebäudebereich müssen wir bereits jetzt jede Chance nutzen, um unsere Städte und Quartiere so sorgfältig, innovativ und emissionsarm zu gestalten wie irgend möglich. Um die Geschwindigkeit, Präzision und Zugänglichkeit in den dafür nötigen Planungsprozessen zu erhöhen, spielen Automatisierung, digitale Zwillinge, große und offene Datenbestände sowie mathematisch fortgeschrittene Analyse- und Optimierungsverfahren eine immer größere Rolle.

Das Fraunhofer IEG arbeitet an der Entwicklung neuartiger Methoden und Software, um die Integration Erneuerbarer Energien, die Sektorenkopplung, zukunftsweisende Infrastrukturen, Sanierungsmaßnahmen und Monitoring im Quartier voranzutreiben. Alle reden über die Energiewende – gehen Sie einen Schritt weiter und helfen Sie mit bei der Entwicklung der Werkzeuge, die es jetzt braucht, um unsere Städte von morgen zu gestalten. Wir suchen eine engagierte wissenschaftliche Hilfskraft am Standort Aachen.

Hier sorgst Du für Veränderung

Hintergrund

Die Elektrifizierung des Verkehrssektors stellt Kommunen, Netzbetreiber und Energieversorger vor neue Herausforderungen bei der Planung von Energieinfrastrukturen auf Quartiersebene. Gleichzeitig bieten Elektrofahrzeuge durch gesteuertes Laden (Smart Charging) sowie bidirektionales Laden (Vehicle-to-Grid, V2G) ein erhebliches Flexibilitätspotenzial für Energiesysteme mit hohem Anteil erneuerbarer Energien.

Im Rahmen eines integrierten Forschungsumfelds zur Modellierung, Simulation und Optimierung von Energieversorgungssystemen auf Gebäude- und Quartiersebene sollen Methoden zur Abbildung stochastischer Mobilitätsprofile, intelligenter Ladealgorithmen und netzdienlicher Betriebsstrategien weiterentwickelt und in praxisnahen Fallstudien angewendet werden.

Ziel der ausgeschriebenen Masterarbeit ist es, das Potenzial von Vehicle-to-Grid-Strategien in Wohnquartieren systematisch zu untersuchen und weiterzuentwickeln; sowohl aus technischer als auch aus planerischer, wirtschaftlicher und regulatorischer Perspektive.

Deine Aufgaben

Einarbeitung in eine bestehende Simulations- und Optimierungsumgebung für E-Mobilität auf Quartiersebene
Literaturrecherche zum Stand der Forschung zu:
- Smart Charging und Vehicle-to-Grid
- regulatorischen Rahmenbedingungen in Deutschland
- Pilotprojekten, Normen und verfügbaren Datensätzen
- Implementierung und Bewertung intelligenter Lade- und V2G-Strategien
Integrierte Simulation und Optimierung in Quartier von:
- Netzanschlussleistungen
- Lastprofile
- Eigenverbrauch erneuerbarer Energien
- Systemkosten und CO₂-Emissionen
Durchführung von Szenario- und Sensitivitätsanalysen (z. B. EV-Durchdringung, Batteriegrößen, Nutzerverhalten)
Ableitung von Handlungsempfehlungen für kommunale Energieplanung und Quartiersentwicklung
Wissenschaftliche Dokumentation und Aufbereitung der Ergebnisse

Hiermit bringst Du Dich ein

Studium im Bereich Energietechnik, Elektrotechnik, Wirtschaftsingenieurwesen, Informatik oder vergleichbar
Starkes Interesse an Energiewende, E-Mobilität und Quartiersenergiesystemen
Grundkenntnisse in Programmierung, idealerweise Python
Erfahrung in Datenanalyse oder Motivation, sich in komplexe Simulationsmodelle einzuarbeiten
Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise
Gute schriftliche und mündliche Ausdrucksfähigkeit in Deutsch oder Englisch

Vorteilhaft, aber nicht zwingend erforderlich

Kenntnisse in Optimierungsverfahren oder Energiesystemmodellierung
GIS-Kenntnisse
Erfahrung mit Zeitreihenanalysen oder Machine-Learning-Methoden

Was wir für Dich bereithalten

Eine Tätigkeit mit Sinn – du arbeitest mit Leidenschaft an Klimaschutz und Energiewende!
Du wirst zu einem vollwertigen Mitglied eines unserer agilen Scrum-Teams, in dem du mit Entwickler:innen und Forscher:innen auf Augenhöhe zusammenarbeitest.
Wir betreuen dich mit einer Aufgabe, die dich begeistert! Du hast die Möglichkeit, eigene Ideen in die Entwicklung einzubringen. Oder du programmierst selbst an Tools und Simulationen mit – je nach deinen Kenntnissen und Interessen finden wir einen Schwerpunkt für dich.
Eine praxisorientierte und studienergänzende Tätigkeit.
Ein freundliches, kreatives und unterstützendes Arbeitsumfeld.
Eine passgenaue Betreuung durch das Scrum-Team und eine:n Buddy.
Freiheit und Vertrauen, was Ort und Zeit deiner Arbeit angeht: Flexible Arbeitszeiten, die zu deinem Studium passen, und die Möglichkeit zum remote Arbeiten.
Eine anwendungsorientierte Masterarbeit in einem innovativen Forschungsumfeld.

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.

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.

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