2026
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Rettig, Mark Analyse der Machbarkeit einer zentralen Erzeugerparkregelung für ein Low-Exergie-Netz (Masters Thesis) TU Berlin, 2026. @mastersthesis{Rettig2026b,
title = {Analyse der Machbarkeit einer zentralen Erzeugerparkregelung f\"{u}r ein Low-Exergie-Netz},
author = {Mark Rettig},
year = {2026},
date = {2026-03-23},
urldate = {2026-03-23},
school = {TU Berlin},
abstract = {In the present work, a feasibility analysis is conducted for the technical implementation of a reactive producer park control system in a two-pipe radial network under different network topologies. In the context of the heat transition and the increasing decarbonization of district heating networks, the efficient control-engineering integration of decentralized and centralized generators is gaining importance. In the course of the work, the relationships between the chosen network hydraulics and the control-engineering integration of decentralized and centralized network participants are analyzed. Based on a literature review, a producer park control system is developed, which consists of a combination of two-degree-of-freedom control and mixing circuit controls within the generator circuits, and which is capable of handling a combined operating mode of temperature control and critical point control for different network typologies. By means of energy simulations of the producer park, it is demonstrated that the target supply temperatures in the supply line of the generator circuits are maintained by the producer park control system despite fluctuating low-exergy network return temperatures. In this context, the necessity of integrating a buffer storage tank into the hydraulic system is addressed. This must be dimensioned at a minimum such that the start-up time of the generator circuit with the highest switch-on capacity can be buffered. Furthermore, in the course of a scenario analysis, it is elaborated that the choice of a bidirectional network typology offers advantages with regard to the efficient operation of district heating networks, as lower total energy demands need to be compensated by centralized generators and the coverage share of the most efficient available generator circuits in operation increases. This is reflected in both the ecological and economic key performance indicators - primary energy, carbon dioxide equivalent emissions, energy costs, carbon dioxide equivalent emission costs, and operating costs.},
keywords = {},
pubstate = {unpublished},
tppubtype = {mastersthesis}
}
In the present work, a feasibility analysis is conducted for the technical implementation of a reactive producer park control system in a two-pipe radial network under different network topologies. In the context of the heat transition and the increasing decarbonization of district heating networks, the efficient control-engineering integration of decentralized and centralized generators is gaining importance. In the course of the work, the relationships between the chosen network hydraulics and the control-engineering integration of decentralized and centralized network participants are analyzed. Based on a literature review, a producer park control system is developed, which consists of a combination of two-degree-of-freedom control and mixing circuit controls within the generator circuits, and which is capable of handling a combined operating mode of temperature control and critical point control for different network typologies. By means of energy simulations of the producer park, it is demonstrated that the target supply temperatures in the supply line of the generator circuits are maintained by the producer park control system despite fluctuating low-exergy network return temperatures. In this context, the necessity of integrating a buffer storage tank into the hydraulic system is addressed. This must be dimensioned at a minimum such that the start-up time of the generator circuit with the highest switch-on capacity can be buffered. Furthermore, in the course of a scenario analysis, it is elaborated that the choice of a bidirectional network typology offers advantages with regard to the efficient operation of district heating networks, as lower total energy demands need to be compensated by centralized generators and the coverage share of the most efficient available generator circuits in operation increases. This is reflected in both the ecological and economic key performance indicators - primary energy, carbon dioxide equivalent emissions, energy costs, carbon dioxide equivalent emission costs, and operating costs. |
Wagner, Frederic Analyse der Moduldegradation als Entscheidungsgrundlage für das Repowering von PV-Anlagen (Bachelor Thesis) TU Berlin, 2026. @bachelorthesis{Wagner2026b,
title = {Analyse der Moduldegradation als Entscheidungsgrundlage f\"{u}r das Repowering von PV-Anlagen},
author = {Frederic Wagner},
year = {2026},
date = {2026-04-12},
urldate = {2026-04-12},
school = {TU Berlin},
abstract = {Photovoltaikanlagen unterliegen \"{u}ber ihre Lebensdauer einem kontinuierlichen Leistungsr\"{u}ckgang. Dessen Ausma\ss wird durch das Anlagenalter, die Modulgeneration sowie standortspezifische klimatische Belastungen bestimmt. Gleichzeitig hat sich die PV-Technologie seit 2005 deutlich weiterentwickelt: Die steigende Modulleistungsdichte erm\"{o}glicht es, durch den Ersatz \"{a}lterer Module potenziell h\"{o}here spezifische Energieertr\"{a}ge zu erzielen. Ob ein Repowering wirtschaftlich tragf\"{a}hig ist, h\"{a}ngt davon ab, ob die zus\"{a}tzlichen Ertr\"{a}ge die notwendigen Investitionen \"{u}ber einen relevanten Bewertungszeitraum decken k\"{o}nnen. Ziel dieser Arbeit ist es, die Repoweringentscheidung f\"{u}r unterschiedliche Anlagenbaujahre im Zeitraum 2005\textendash2025 zu modellieren. Hierzu wird ein Modell entwickelt, das (i) die jahresabh\"{a}ngige Entwicklung der Modulleistungsdichte, (ii) eine standortabh\"{a}ngige, zeitvariable Degradationsfunktion sowie (iii) die daraus resultierende spezifische Energieproduktion pro Quadratmeter integriert. Auf dieser Grundlage werden Mehrertr\"{a}ge und Mehrerl\"{o}se eines Repowerings gegen\"{u}ber einem Weiterbetrieb quantifiziert. Die Auswertung erfolgt in zwei komplement\"{a}ren Bewertungen. In Bewertung 1 wird untersucht, wie sich ein Repoweringzeitpunkt YR auf die Wirtschaftlichkeit einer Bestandsanlage mit festem Baujahr (Yalt = 2005) auswirkt. Als Tragf\"{a}higkeitskriterium gilt die vollst\"{a}ndige Tilgung der Repoweringinvestition bis zum Endjahr 2025. Die Ergebnisse zeigen, dass dieses Kriterium f\"{u}r Freifl\"{a}chenanlagen in keinem der betrachteten Repoweringjahre erf\"{u}llt wird, da die \"{u}ber den Marktwert Solar erzielbaren Mehrerl\"{o}se die Investition nicht vollst\"{a}ndig decken. F\"{u}r Aufdachanlagen gilt dasselbe: Aufgrund des deutlichen R\"{u}ckgangs der EEG-Verg\"{u}tungss\"{a}tze nach 2017 kann die Anfangsinvestition innerhalb des Betrachtungszeitraums bis 2025 in keinem Jahr vollst\"{a}ndig zur\"{u}ckgef\"{u}hrt werden. In Bewertung 2 wird ein gegenwartsbezogenes Entscheidungsszenario f\"{u}r Aufdachanlagen betrachtet: Das Repowering erfolgt im Jahr 2025 (Yalt = 2005), w\"{a}hrend das Baujahr der Bestandsanlage variiert. Bewertet wird die vollst\"{a}ndige Schuldentilgung bis 2045. Im gem\"{a}\ssigten Klimafall ergibt sich ein tragf\"{a}higes Baujahrintervall bis einschlie\sslich 2017; f\"{u}r Anlagen ab Baujahr 2018 verbleibt eine ungedeckte Restschuld. Im tropischen Klimafall verschiebt sich dieser Cutoff auf Baujahr 2016. Die Betrachtung wird f\"{u}r zwei Klimaszenarien durchgef\"{u}hrt: einen Referenzstandort mit gem\"{a}\ssigtem Klima (Stuttgart) sowie ein Worst-Case-Szenario f\"{u}r hei\sse und feuchte tropische Bedingungen. Der Vergleich zeigt, dass klimatisch erh\"{o}hte Degradationsraten zwar gr\"{o}\ssere potenzielle Mehrertr\"{a}ge erzeugen, das grundlegende Entscheidungsergebnis jedoch nur geringf\"{u}gig verschieben \textemdash der Unterschied im tragf\"{a}higen Baujahrintervall betr\"{a}gt lediglich ein Jahr.},
keywords = {},
pubstate = {unpublished},
tppubtype = {bachelorthesis}
}
Photovoltaikanlagen unterliegen über ihre Lebensdauer einem kontinuierlichen Leistungsrückgang. Dessen Ausmaß wird durch das Anlagenalter, die Modulgeneration sowie standortspezifische klimatische Belastungen bestimmt. Gleichzeitig hat sich die PV-Technologie seit 2005 deutlich weiterentwickelt: Die steigende Modulleistungsdichte ermöglicht es, durch den Ersatz älterer Module potenziell höhere spezifische Energieerträge zu erzielen. Ob ein Repowering wirtschaftlich tragfähig ist, hängt davon ab, ob die zusätzlichen Erträge die notwendigen Investitionen über einen relevanten Bewertungszeitraum decken können. Ziel dieser Arbeit ist es, die Repoweringentscheidung für unterschiedliche Anlagenbaujahre im Zeitraum 2005–2025 zu modellieren. Hierzu wird ein Modell entwickelt, das (i) die jahresabhängige Entwicklung der Modulleistungsdichte, (ii) eine standortabhängige, zeitvariable Degradationsfunktion sowie (iii) die daraus resultierende spezifische Energieproduktion pro Quadratmeter integriert. Auf dieser Grundlage werden Mehrerträge und Mehrerlöse eines Repowerings gegenüber einem Weiterbetrieb quantifiziert. Die Auswertung erfolgt in zwei komplementären Bewertungen. In Bewertung 1 wird untersucht, wie sich ein Repoweringzeitpunkt YR auf die Wirtschaftlichkeit einer Bestandsanlage mit festem Baujahr (Yalt = 2005) auswirkt. Als Tragfähigkeitskriterium gilt die vollständige Tilgung der Repoweringinvestition bis zum Endjahr 2025. Die Ergebnisse zeigen, dass dieses Kriterium für Freiflächenanlagen in keinem der betrachteten Repoweringjahre erfüllt wird, da die über den Marktwert Solar erzielbaren Mehrerlöse die Investition nicht vollständig decken. Für Aufdachanlagen gilt dasselbe: Aufgrund des deutlichen Rückgangs der EEG-Vergütungssätze nach 2017 kann die Anfangsinvestition innerhalb des Betrachtungszeitraums bis 2025 in keinem Jahr vollständig zurückgeführt werden. In Bewertung 2 wird ein gegenwartsbezogenes Entscheidungsszenario für Aufdachanlagen betrachtet: Das Repowering erfolgt im Jahr 2025 (Yalt = 2005), während das Baujahr der Bestandsanlage variiert. Bewertet wird die vollständige Schuldentilgung bis 2045. Im gemäßigten Klimafall ergibt sich ein tragfähiges Baujahrintervall bis einschließlich 2017; für Anlagen ab Baujahr 2018 verbleibt eine ungedeckte Restschuld. Im tropischen Klimafall verschiebt sich dieser Cutoff auf Baujahr 2016. Die Betrachtung wird für zwei Klimaszenarien durchgeführt: einen Referenzstandort mit gemäßigtem Klima (Stuttgart) sowie ein Worst-Case-Szenario für heiße und feuchte tropische Bedingungen. Der Vergleich zeigt, dass klimatisch erhöhte Degradationsraten zwar größere potenzielle Mehrerträge erzeugen, das grundlegende Entscheidungsergebnis jedoch nur geringfügig verschieben — der Unterschied im tragfähigen Baujahrintervall beträgt lediglich ein Jahr. |
König, Sophia Calista Analyse und Bewertung von Open-Source-Tools zur kommunalen Wärmeplanung im urbanen Raum (Masters Thesis) TU Berlin, 2026. @mastersthesis{Koenig2026b,
title = {Analyse und Bewertung von Open-Source-Tools zur kommunalen W\"{a}rmeplanung im urbanen Raum},
author = {Sophia Calista K\"{o}nig},
year = {2026},
date = {2026-04-30},
urldate = {2026-04-30},
school = {TU Berlin},
abstract = {Das Gesetz zur kommunalen W\"{a}rmeplanung in Deutschland erfordert von allen Kommunen die Erstellung eines W\"{a}rmeplans bis Mitte des Jahres 2028. Digitale Tools k\"{o}nnen dabei in der Planung unterst\"{u}tzen. F\"{u}r eine projektspezifisch geeignete Auswahl wird eine Analyse von Open-Source-Tools f\"{u}r die Anwendung in der kommunalen W\"{a}rmeplanung im urbanen Kontext durchgef\"{u}hrt. Im Rahmen einer Nutzwertanalyse werden 27 Tools detailliert hinsichtlich zehn verschiedener Kriterien verglichen. Als die drei besten Tools werden City Energy Analyst, OpenPlan und Citiwatts identifiziert. Die Bewertung zeigt auf, dass keines der verf\"{u}gbaren Tools den gesamten W\"{a}rmeplanungsprozess abbilden kann. Die Eignung des City Energy Analyst wird anhand einer Fallstudie \"{u}berpr\"{u}ft. Dabei wird ersichtlich, dass in der aktuellen Version Funktionslimitationen vorliegen. Insbesondere die Systemoptimierung ist fehlerhaft, die Bedarfsmodellierung kann hingegen detailliert durchgef\"{u}hrt werden.},
keywords = {},
pubstate = {unpublished},
tppubtype = {mastersthesis}
}
Das Gesetz zur kommunalen Wärmeplanung in Deutschland erfordert von allen Kommunen die Erstellung eines Wärmeplans bis Mitte des Jahres 2028. Digitale Tools können dabei in der Planung unterstützen. Für eine projektspezifisch geeignete Auswahl wird eine Analyse von Open-Source-Tools für die Anwendung in der kommunalen Wärmeplanung im urbanen Kontext durchgeführt. Im Rahmen einer Nutzwertanalyse werden 27 Tools detailliert hinsichtlich zehn verschiedener Kriterien verglichen. Als die drei besten Tools werden City Energy Analyst, OpenPlan und Citiwatts identifiziert. Die Bewertung zeigt auf, dass keines der verfügbaren Tools den gesamten Wärmeplanungsprozess abbilden kann. Die Eignung des City Energy Analyst wird anhand einer Fallstudie überprüft. Dabei wird ersichtlich, dass in der aktuellen Version Funktionslimitationen vorliegen. Insbesondere die Systemoptimierung ist fehlerhaft, die Bedarfsmodellierung kann hingegen detailliert durchgeführt werden. |
Appel, Laurin Elias Mikael Cloud basierte Lösung für eine optimierte Betriebsführung von Niederspannungsnetzen (Masters Thesis) TU Berlin, 2026. @mastersthesis{Appel2026b,
title = {Cloud basierte L\"{o}sung f\"{u}r eine optimierte Betriebsf\"{u}hrung von Niederspannungsnetzen},
author = {Laurin Elias Mikael Appel},
year = {2026},
date = {2026-04-15},
urldate = {2026-04-15},
school = {TU Berlin},
abstract = {Die zunehmende Integration dezentraler Erzeuger, W\"{a}rmepumpen und Elektrofahrzeug-Ladeinfrastruktur in Niederspannungsnetze f\"{u}hrt zu einer wachsenden kapazit\"{a}tsbedingten Belastung von Betriebsmitteln, w\"{a}hrend der Netzausbau nicht in gleichem Tempo voranschreitet. Bestehende \"{U}berwachungssysteme beschr\"{a}nken sich auf die Grenzwert\"{u}berwachung elektrischer Gr\"{o}\ssen und ber\"{u}cksichtigen die thermische Dynamik der Betriebsmittel nicht. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer cloudbasierten L\"{o}sung zur thermischen Zustands\"{u}berwachung von Ortsnetztransformatoren, die eine optimierte Betriebsf\"{u}hrung von Niederspannungsnetzen erm\"{o}glicht. Im Rahmen eines sechsmonatigen Praxisprojekts bei der Siemens AG wurde die TTM-SIAPP entwickelt \textendash eine containerisierte Software-Applikation, die auf dem Netzsensor SICAM EGS betrieben wird und auf Basis der DIN IEC 60076-7 im Minutentakt \"{O}l- und Hei\sspunkttemperaturen, den thermischen Betriebsstatus sowie den relativen Lebensdauerverbrauch \"{o}lgef\"{u}llter ONAN-Transformatoren berechnet. Die Applikation verf\"{u}gt \"{u}ber ein dreistufiges Parametersystem mit Fallback-Logik sowie zwei unabh\"{a}ngige Verfahren zur Umgebungstemperaturbestimmung. Darauf aufbauend wurden vier Funktionskonzepte f\"{u}r die Cloud-Plattform Electrification X erarbeitet: ein digitaler thermischer Schleppzeiger zur intuitiven Zustandsanzeige, ein §14a-EnWG-Watchdog zur \"{U}berlastungsalarmierung, eine Bewertung des H\"{o}herauslastungspotenzials sowie eine zustandsbasierte Restlebensdauerprognose mit Austausch-Priorisierung. Die Evaluierung erfolgte anhand eines Feldversuchs an einem 630-kVA-Transformator in Norddeutschland, einer qualitativen Befragung von vier Verteilnetzbetreibern sowie einer szenariobasierten Wirtschaftlichkeitsbetrachtung. Der Feldversuch \"{u}ber f\"{u}nf Wochen ergab bei gemessener Umgebungstemperatur einen mittleren absoluten Fehler der \"{O}ltemperatur von 1,41 °C (8,86%), der durch Anpassung von lediglich zwei Modellparametern auf 0,55 °C (3,2%) reduziert werden konnte. Die befragten Netzbetreiber best\"{a}tigten die praktische Relevanz der entwickelten Funktionen. Die wirtschaftliche Bewertung ergab einen gesch\"{a}tzten Nutzen von durchschnittlich 748 € pro \"{u}berwachtem Transformator und Jahr, bei einer Bandbreite von 269 € bis 1.454 € in Abh\"{a}ngigkeit von den betreiberspezifischen Gegebenheiten. Die Ergebnisse zeigen, dass eine thermische Zustands\"{u}berwachung auf Basis bestehender Netzsensorik technisch realisierbar ist und einen wirtschaftlichen Mehrwert f\"{u}r Verteilnetzbetreiber bieten kann. Erweiterte Praxistests an mehreren Ortsnetzstationen sind f\"{u}r 2026 geplant.},
keywords = {},
pubstate = {unpublished},
tppubtype = {mastersthesis}
}
Die zunehmende Integration dezentraler Erzeuger, Wärmepumpen und Elektrofahrzeug-Ladeinfrastruktur in Niederspannungsnetze führt zu einer wachsenden kapazitätsbedingten Belastung von Betriebsmitteln, während der Netzausbau nicht in gleichem Tempo voranschreitet. Bestehende Überwachungssysteme beschränken sich auf die Grenzwertüberwachung elektrischer Größen und berücksichtigen die thermische Dynamik der Betriebsmittel nicht. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer cloudbasierten Lösung zur thermischen Zustandsüberwachung von Ortsnetztransformatoren, die eine optimierte Betriebsführung von Niederspannungsnetzen ermöglicht. Im Rahmen eines sechsmonatigen Praxisprojekts bei der Siemens AG wurde die TTM-SIAPP entwickelt – eine containerisierte Software-Applikation, die auf dem Netzsensor SICAM EGS betrieben wird und auf Basis der DIN IEC 60076-7 im Minutentakt Öl- und Heißpunkttemperaturen, den thermischen Betriebsstatus sowie den relativen Lebensdauerverbrauch ölgefüllter ONAN-Transformatoren berechnet. Die Applikation verfügt über ein dreistufiges Parametersystem mit Fallback-Logik sowie zwei unabhängige Verfahren zur Umgebungstemperaturbestimmung. Darauf aufbauend wurden vier Funktionskonzepte für die Cloud-Plattform Electrification X erarbeitet: ein digitaler thermischer Schleppzeiger zur intuitiven Zustandsanzeige, ein §14a-EnWG-Watchdog zur Überlastungsalarmierung, eine Bewertung des Höherauslastungspotenzials sowie eine zustandsbasierte Restlebensdauerprognose mit Austausch-Priorisierung. Die Evaluierung erfolgte anhand eines Feldversuchs an einem 630-kVA-Transformator in Norddeutschland, einer qualitativen Befragung von vier Verteilnetzbetreibern sowie einer szenariobasierten Wirtschaftlichkeitsbetrachtung. Der Feldversuch über fünf Wochen ergab bei gemessener Umgebungstemperatur einen mittleren absoluten Fehler der Öltemperatur von 1,41 °C (8,86%), der durch Anpassung von lediglich zwei Modellparametern auf 0,55 °C (3,2%) reduziert werden konnte. Die befragten Netzbetreiber bestätigten die praktische Relevanz der entwickelten Funktionen. Die wirtschaftliche Bewertung ergab einen geschätzten Nutzen von durchschnittlich 748 € pro überwachtem Transformator und Jahr, bei einer Bandbreite von 269 € bis 1.454 € in Abhängigkeit von den betreiberspezifischen Gegebenheiten. Die Ergebnisse zeigen, dass eine thermische Zustandsüberwachung auf Basis bestehender Netzsensorik technisch realisierbar ist und einen wirtschaftlichen Mehrwert für Verteilnetzbetreiber bieten kann. Erweiterte Praxistests an mehreren Ortsnetzstationen sind für 2026 geplant. |
Lu, Yinghao Development and Evaluation of a Concept for Accelerating the Implementation of Waste Heat Utilization at the TU Berlin North Campus (Masters Thesis) TU Berlin, 2026. @mastersthesis{Lu2026b,
title = {Development and Evaluation of a Concept for Accelerating the Implementation of Waste Heat Utilization at the TU Berlin North Campus},
author = {Yinghao Lu},
year = {2026},
date = {2026-06-10},
urldate = {2026-06-10},
school = {TU Berlin},
abstract = {Diese Masterarbeit untersucht Retrofit-Konzepte zur beschleunigten Umsetzung der Abw\"{a}rmenutzung in den Geb\"{a}udeheizungssystemen des Nordcampus der Technischen Universit\"{a}t Berlin. Ziel ist es, potenzielle Retrofit-Konzepte hinsichtlich Energieaufwand, CO2-Emissionen und wirtschaftlicher Machbarkeit zu bewerten, wobei lange Bauzeiten und umfangreiche Sanierungsma\ssnahmen vermieden werden sollen. Zwei repr\"{a}sentative Geb\"{a}ude auf dem Nordcampus wurden als Fallstudien ausgew\"{a}hlt, und f\"{u}r jedes Geb\"{a}ude wurden zwei Retrofit-Konzepte entwickelt, sodass insgesamt vier neue Energiesysteme entstanden. Die Systeme wurden mit Dymola modelliert und dynamisch simuliert; anschlie\ssend wurden die Simulationsergebnisse mit Python weiterverarbeitet. Daraufhin wurde eine Wirtschaftlichkeitsanalyse mithilfe der Annuit\"{a}tenmethode \"{u}ber den Betrachtungszeitraum durchgef\"{u}hrt. Die Ergebnisse zeigen, dass alle vier Systeme durch die Nutzung von Abw\"{a}rme den j\"{a}hrlichen Energieaufwand und die CO2-Emissionen reduzieren k\"{o}nnen, jedoch keines der Systeme innerhalb des Betrachtungszeitraums eine Amortisation erreicht. Die Sensitivit\"{a}tsanalyse zeigt, dass eine Reduzierung des gesamten Temperaturniveaus des Heizungssystems die wirtschaftliche Performance des Projekts deutlich verbessern kann. Dar\"{u}ber hinaus w\"{u}rden ein langsamerer Anstieg der Strompreise oder ein schnellerer Anstieg der Fernw\"{a}rmepreise die wirtschaftliche Machbarkeit der Retrofit-Konzepte verbessern. Insgesamt hat die Nutzung von Abw\"{a}rme das Potenzial, Betriebskosten und CO2-Emissionen in Geb\"{a}udeheizungssystemen auf dem Campus zu reduzieren. Dennoch kann die Erreichung wirtschaftlicher Machbarkeit weiterhin umfassende Sanierungen auf Geb\"{a}ude- oder Systemebene erfordern. Diese Studie liefert eine quantitative Grundlage f\"{u}r die Planung und wirtschaftliche Bewertung abw\"{a}rmebasierter Retrofit-Konzepte in zuk\"{u}nftigen Geb\"{a}udeheizungssystemen auf dem Campus und identifiziert die Schl\"{u}sselfaktoren, die deren wirtschaftliche Machbarkeit unter eingeschr\"{a}nkten baulichen Retrofit-Bedingungen beeinflussen.},
keywords = {},
pubstate = {unpublished},
tppubtype = {mastersthesis}
}
Diese Masterarbeit untersucht Retrofit-Konzepte zur beschleunigten Umsetzung der Abwärmenutzung in den Gebäudeheizungssystemen des Nordcampus der Technischen Universität Berlin. Ziel ist es, potenzielle Retrofit-Konzepte hinsichtlich Energieaufwand, CO2-Emissionen und wirtschaftlicher Machbarkeit zu bewerten, wobei lange Bauzeiten und umfangreiche Sanierungsmaßnahmen vermieden werden sollen. Zwei repräsentative Gebäude auf dem Nordcampus wurden als Fallstudien ausgewählt, und für jedes Gebäude wurden zwei Retrofit-Konzepte entwickelt, sodass insgesamt vier neue Energiesysteme entstanden. Die Systeme wurden mit Dymola modelliert und dynamisch simuliert; anschließend wurden die Simulationsergebnisse mit Python weiterverarbeitet. Daraufhin wurde eine Wirtschaftlichkeitsanalyse mithilfe der Annuitätenmethode über den Betrachtungszeitraum durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass alle vier Systeme durch die Nutzung von Abwärme den jährlichen Energieaufwand und die CO2-Emissionen reduzieren können, jedoch keines der Systeme innerhalb des Betrachtungszeitraums eine Amortisation erreicht. Die Sensitivitätsanalyse zeigt, dass eine Reduzierung des gesamten Temperaturniveaus des Heizungssystems die wirtschaftliche Performance des Projekts deutlich verbessern kann. Darüber hinaus würden ein langsamerer Anstieg der Strompreise oder ein schnellerer Anstieg der Fernwärmepreise die wirtschaftliche Machbarkeit der Retrofit-Konzepte verbessern. Insgesamt hat die Nutzung von Abwärme das Potenzial, Betriebskosten und CO2-Emissionen in Gebäudeheizungssystemen auf dem Campus zu reduzieren. Dennoch kann die Erreichung wirtschaftlicher Machbarkeit weiterhin umfassende Sanierungen auf Gebäude- oder Systemebene erfordern. Diese Studie liefert eine quantitative Grundlage für die Planung und wirtschaftliche Bewertung abwärmebasierter Retrofit-Konzepte in zukünftigen Gebäudeheizungssystemen auf dem Campus und identifiziert die Schlüsselfaktoren, die deren wirtschaftliche Machbarkeit unter eingeschränkten baulichen Retrofit-Bedingungen beeinflussen. |
Tu, Zhenshuo Development of a custom GPT specialising in the retrieval of knowledge on building energy technologies (Masters Thesis) TU Berlin, 2026. @mastersthesis{Tu2026b,
title = {Development of a custom GPT specialising in the retrieval of knowledge on building energy technologies},
author = {Zhenshuo Tu},
year = {2026},
date = {2026-10-27},
urldate = {2026-10-27},
school = {TU Berlin},
abstract = {Recent assessments of complex task execution\textemdashwhere models must adhere to a sound reasoning framework encompassing computational analysis and domain knowledge retrieval\textemdashdemonstrate that state-of-the-art Large Language Models like GPT-4 possess significant potential to master industry-specific knowledge. In some cases, they even outperform human professionals in recall and analysis. However, notable gaps remain in their reasoning accuracy, ability to solve complex equations, and access to the latest domain-specific standards. To bridge these gaps, this thesis focuses on developing a Custom GPT specialised in building energy technologies, leveraging advanced prompt engineering techniques to elicit the model’s parametric knowledge. The core methodology systematically constructs a system instruction framework integrating role-play prompting, Chain-of-Thought, and Few-Shot learning to unlock the model’s latent potential as a domain expert. Compared to conventional (naive) prompting, this structured approach achieves significant improvements in logical consistency, instruction adherence, and computational precision. The results demonstrate that meticulously designed prompts can effectively align general-purpose models with the rigorous requirements of professional engineering. This thesis validates that in specialised domains such as building energy technology, prompt engineering serves as a lightweight yet highly efficient optimisation tool, significantly enhancing the professional calibre and reliability of AI-assisted design.},
keywords = {},
pubstate = {unpublished},
tppubtype = {mastersthesis}
}
Recent assessments of complex task execution—where models must adhere to a sound reasoning framework encompassing computational analysis and domain knowledge retrieval—demonstrate that state-of-the-art Large Language Models like GPT-4 possess significant potential to master industry-specific knowledge. In some cases, they even outperform human professionals in recall and analysis. However, notable gaps remain in their reasoning accuracy, ability to solve complex equations, and access to the latest domain-specific standards. To bridge these gaps, this thesis focuses on developing a Custom GPT specialised in building energy technologies, leveraging advanced prompt engineering techniques to elicit the model’s parametric knowledge. The core methodology systematically constructs a system instruction framework integrating role-play prompting, Chain-of-Thought, and Few-Shot learning to unlock the model’s latent potential as a domain expert. Compared to conventional (naive) prompting, this structured approach achieves significant improvements in logical consistency, instruction adherence, and computational precision. The results demonstrate that meticulously designed prompts can effectively align general-purpose models with the rigorous requirements of professional engineering. This thesis validates that in specialised domains such as building energy technology, prompt engineering serves as a lightweight yet highly efficient optimisation tool, significantly enhancing the professional calibre and reliability of AI-assisted design. |
Sill, Jari-Vincent Ermittlung von zukunftsfähigen Bewertungskrieterien für sektor- und ebenenübergreifende zellulare Energiesysteme im Kontext der Energiewende (Masters Thesis) TU Berlin, 2026. @mastersthesis{Sill2026b,
title = {Ermittlung von zukunftsf\"{a}higen Bewertungskrieterien f\"{u}r sektor- und ebenen\"{u}bergreifende zellulare Energiesysteme im Kontext der Energiewende},
author = {Jari-Vincent Sill},
year = {2026},
date = {2026-05-24},
urldate = {2026-05-24},
school = {TU Berlin},
abstract = {Die Energiewende verlagert die energetische Bewertung und Optimierung zunehmend von der Geb\"{a}ude- auf die Quartiersebene, w\"{a}hrend Normen, Rechtsrahmen und Bewertungsverfahren weitgehend geb\"{a}udezentriert, sektoral getrennt und auf statische Jahresbilanzen ausgerichtet bleiben. Diese Arbeit untersucht entlang der Wirkungskette Erzeugung, Speicherung, Verteilung und \"{U}bergabe, inwieweit das geltende Ordnungsrecht die Flexibilit\"{a}t dezentraler Energiesysteme ausreichend abbildet. Dabei wird die Hypothese gepr\"{u}ft, nach der statische Bewertungsgr\"{o}\ssen Zeitdynamik sowie Sektorkopplung systematisch vernachl\"{a}ssigen k\"{o}nnten. Auf Basis einer Bestandsaufnahme, Kategorisierung bestehender Bewertungsans\"{a}tze und L\"{u}ckenanalyse werden Kriterien f\"{u}r eine ebenen- und sektor\"{u}bergreifende Bewertungssystematik f\"{u}r die energetische, \"{o}konomische, \"{o}kologische und systemische Dimension abgeleitet. Wenngleich ein einheitlicher Kennzahlenkatalog als notwendig erachtet wird, erscheint er f\"{u}r eine umfassende, zukunftsf\"{a}hige Bewertung als nicht hinreichend. Viele Kennzahlen sind ohne explizite Aggregationsregeln nicht ebenen\"{u}bertragbar. Nicht die Entwicklung neuer Indikatoren, sondern die Standardisierung der \"{U}berg\"{a}nge zwischen Systemebenen erweist sich als Schl\"{u}ssel f\"{u}r eine konsistente und zukunftsf\"{a}hige Bewertung.},
keywords = {},
pubstate = {unpublished},
tppubtype = {mastersthesis}
}
Die Energiewende verlagert die energetische Bewertung und Optimierung zunehmend von der Gebäude- auf die Quartiersebene, während Normen, Rechtsrahmen und Bewertungsverfahren weitgehend gebäudezentriert, sektoral getrennt und auf statische Jahresbilanzen ausgerichtet bleiben. Diese Arbeit untersucht entlang der Wirkungskette Erzeugung, Speicherung, Verteilung und Übergabe, inwieweit das geltende Ordnungsrecht die Flexibilität dezentraler Energiesysteme ausreichend abbildet. Dabei wird die Hypothese geprüft, nach der statische Bewertungsgrößen Zeitdynamik sowie Sektorkopplung systematisch vernachlässigen könnten. Auf Basis einer Bestandsaufnahme, Kategorisierung bestehender Bewertungsansätze und Lückenanalyse werden Kriterien für eine ebenen- und sektorübergreifende Bewertungssystematik für die energetische, ökonomische, ökologische und systemische Dimension abgeleitet. Wenngleich ein einheitlicher Kennzahlenkatalog als notwendig erachtet wird, erscheint er für eine umfassende, zukunftsfähige Bewertung als nicht hinreichend. Viele Kennzahlen sind ohne explizite Aggregationsregeln nicht ebenenübertragbar. Nicht die Entwicklung neuer Indikatoren, sondern die Standardisierung der Übergänge zwischen Systemebenen erweist sich als Schlüssel für eine konsistente und zukunftsfähige Bewertung. |
Karagueuzian, Antoine Experimental Study of Ventilation Effectiveness in a Laboratory Demonstrator at the Max Delbrueck Center (Bachelor Thesis) TU Berlin, 2026. @bachelorthesis{Karagueuzian2026,
title = {Experimental Study of Ventilation Effectiveness in a Laboratory Demonstrator at the Max Delbrueck Center},
author = {Antoine Karagueuzian},
year = {2026},
date = {2026-04-22},
urldate = {2026-04-22},
school = {TU Berlin},
abstract = {This experimental study examines ventilation effectiveness in an operational demonstrator laboratory at the Max Delbrueck Center, comparing ceiling-mounted displacement ventilation (CDV) and turbulent mixing ventilation (MV) at a reduced air change rate of 4 h-1, evaluating the contribution of local exhaust ventilation in both systems, and assessing the effect of a supply air jet at the local exhaust under mixing conditions. Effectiveness was quantified using local and global contaminant removal effectiveness (CRE) and mean age of contaminant. Results show that CDV provides superior protection at the breathing zone directly at the emission source and under the inlet airflow field \textemdash exhibiting a local contaminant removal effectiveness 2.8 times greater than MV at the same position \textemdash while MV demonstrates more robust and location independent mean age of contaminant independently of the location of emission, with measured decay rates exceeding the theoretical first-order decay at 8 h-1 when using the local exhaust ventilation. Both systems achieved decay behavior substantially better than their nominal ACR suggests, supporting the feasibility of air changers per hour reduction below current standards when combined with local exhaust ventilation. The supply air jet was found to reduce local capture efficiency by approximately 40% in MV conditions but to protect the breathing zone of the operator. These findings provide actionable evidence for MDC’s planned 4500 m2 laboratory renovation and contribute to the topic on energy-efficient laboratory ventilation design.},
keywords = {},
pubstate = {unpublished},
tppubtype = {bachelorthesis}
}
This experimental study examines ventilation effectiveness in an operational demonstrator laboratory at the Max Delbrueck Center, comparing ceiling-mounted displacement ventilation (CDV) and turbulent mixing ventilation (MV) at a reduced air change rate of 4 h-1, evaluating the contribution of local exhaust ventilation in both systems, and assessing the effect of a supply air jet at the local exhaust under mixing conditions. Effectiveness was quantified using local and global contaminant removal effectiveness (CRE) and mean age of contaminant. Results show that CDV provides superior protection at the breathing zone directly at the emission source and under the inlet airflow field — exhibiting a local contaminant removal effectiveness 2.8 times greater than MV at the same position — while MV demonstrates more robust and location independent mean age of contaminant independently of the location of emission, with measured decay rates exceeding the theoretical first-order decay at 8 h-1 when using the local exhaust ventilation. Both systems achieved decay behavior substantially better than their nominal ACR suggests, supporting the feasibility of air changers per hour reduction below current standards when combined with local exhaust ventilation. The supply air jet was found to reduce local capture efficiency by approximately 40% in MV conditions but to protect the breathing zone of the operator. These findings provide actionable evidence for MDC’s planned 4500 m2 laboratory renovation and contribute to the topic on energy-efficient laboratory ventilation design. |
Chaudhary, Pradeep Experimentelle Untersuchung des Einflusses vom Seitenverhältnis auf die Reynoldszahl-Abhängigkeit der Widerstandsbeiwerte von 90 Grad rechteckigen Lüftungskrümmern (Bachelor Thesis) TU Berlin, 2026. @bachelorthesis{Chaudhary2026b,
title = {Experimentelle Untersuchung des Einflusses vom Seitenverh\"{a}ltnis auf die Reynoldszahl-Abh\"{a}ngigkeit der Widerstandsbeiwerte von 90 Grad rechteckigen L\"{u}ftungskr\"{u}mmern},
author = {Pradeep Chaudhary},
year = {2026},
date = {2026-08-23},
urldate = {2026-08-23},
school = {TU Berlin},
abstract = {This study experimentally investigated the pressure loss characteristics of single-phase air flow through 90° rectangular elbow bends over a Reynolds number range of 2 x 10^4 - 8.5 x 10^4. Two aspect ratios of the rectangular duct (0.5 and 2) and three curvature ratios (R/w = 0.5, 1, and 2) were examined under turbulent flow conditions. The pressure loss coefficients were determined from differential pressure measurements across the elbows and evaluated as a function of the Reynolds number and geometric configuration. The results demonstrated that both the aspect ratio and the curvature ratio influence the pressure loss coefficient. Increasing the curvature ratio reduced flow resistance, whereas the effect of the aspect ratio varied with elbow geometry.},
keywords = {},
pubstate = {unpublished},
tppubtype = {bachelorthesis}
}
This study experimentally investigated the pressure loss characteristics of single-phase air flow through 90° rectangular elbow bends over a Reynolds number range of 2 x 10^4 - 8.5 x 10^4. Two aspect ratios of the rectangular duct (0.5 and 2) and three curvature ratios (R/w = 0.5, 1, and 2) were examined under turbulent flow conditions. The pressure loss coefficients were determined from differential pressure measurements across the elbows and evaluated as a function of the Reynolds number and geometric configuration. The results demonstrated that both the aspect ratio and the curvature ratio influence the pressure loss coefficient. Increasing the curvature ratio reduced flow resistance, whereas the effect of the aspect ratio varied with elbow geometry. |
Luckey, Jan Henrik Gebäudeübergreifende Datenrekonstruktion – Ein Meta-Learning-Ansatz für langfristige Lücken (Bachelor Thesis) TU Berlin, 2026. @bachelorthesis{Luckey2026b,
title = {Geb\"{a}ude\"{u}bergreifende Datenrekonstruktion \textendash Ein Meta-Learning-Ansatz f\"{u}r langfristige L\"{u}cken},
author = {Jan Henrik Luckey},
year = {2026},
date = {2026-04-12},
urldate = {2026-04-12},
school = {TU Berlin},
abstract = {In der Geb\"{a}ude- und W\"{a}rmenetzpraxis m\"{u}ssen Heizlastmodelle h\"{a}ufig auf neue bzw. bislang ungesehene Geb\"{a}udetypen \"{u}bertragen werden, obwohl daf\"{u}r nur wenige Beobachtungstage vorliegen. Gleichzeitig existieren in st\"{u}ndlichen Heizlastzeitreihen h\"{a}ufig langfristige Datenl\"{u}cken, die Prognosen, Betriebsoptimierungen und Effizienzauswertungen beeintr\"{a}chtigen. Etablierte Deep-Learning-Ans\"{a}tze sind hierf\"{u}r nur eingeschr\"{a}nkt geeignet, da sie typischerweise lange Historien ben\"{o}tigen und f\"{u}r neue Geb\"{a}udetypen meist ein separates Neutraining erfordern. Diese Arbeit befasst sich deshalb mit der Entwicklung einer Meta-Learning-Erweiterung, die langfristige Heizlastl\"{u}cken neuer Geb\"{a}udetypen mithilfe eines generativen Autoencoders und First-Order Model-Agnostic Meta-Learning-Verfahrens (FOMAML) schlie\sst. Datengrundlagen sind synthetische BDEW-Heizlastprofile sowie historische Wetterdaten. Ein Autoencoder nach [1] dient als Backbone-Modell und erzeugt aus Wetter- und Zeitvorgaben vollst\"{a}ndige Tagesprofile. Anschlie\ssend wird das Modell mittels FOMAML so trainiert, dass es sich mit wenigen Gradientenschritten und wenigen beobachteten Tagen an neue Geb\"{a}udetypen anpasst. Die Leistungsf\"{a}higkeit wird in drei Fallstudien bewertet: (F1) Rekonstruktion bekannter Geb\"{a}udetypen, (F2) Ver\"{a}nderung der Lastniveaus bekannter Geb\"{a}udetypen und (F3) Generalisierung auf bislang ungesehene BDEW-Typen bei stark begrenzten Daten (Cross-Building-Anwendung). Bezogen auf den RMSE reduziert das Meta-Learning-Modell den Fehler gegen\"{u}ber der jeweiligen Referenz im Mittel um 92,0% in (F1), 93,2% in (F2) und 86,9% in (F3). Eine Hyperparameterstudie zeigt, dass bereits wenige Supporttage f\"{u}r eine zuverl\"{a}ssige Adaption ausreichen. Meta-Learning erweist sich damit als ein vielversprechender Ansatz f\"{u}r die datenarme, verl\"{a}ssliche Imputation zur \"{U}berwindung langfristiger Datenl\"{u}cken in der Geb\"{a}udeplanung und Geb\"{a}udebewirtschaftung sowie der Fernw\"{a}rmeversorgungspraxis, insbesondere f\"{u}r neue Geb\"{a}ude(-typen), da eine schnelle Adaption ohne vollst\"{a}ndiges Neutraining des Modells m\"{o}glich ist.},
keywords = {},
pubstate = {unpublished},
tppubtype = {bachelorthesis}
}
In der Gebäude- und Wärmenetzpraxis müssen Heizlastmodelle häufig auf neue bzw. bislang ungesehene Gebäudetypen übertragen werden, obwohl dafür nur wenige Beobachtungstage vorliegen. Gleichzeitig existieren in stündlichen Heizlastzeitreihen häufig langfristige Datenlücken, die Prognosen, Betriebsoptimierungen und Effizienzauswertungen beeinträchtigen. Etablierte Deep-Learning-Ansätze sind hierfür nur eingeschränkt geeignet, da sie typischerweise lange Historien benötigen und für neue Gebäudetypen meist ein separates Neutraining erfordern. Diese Arbeit befasst sich deshalb mit der Entwicklung einer Meta-Learning-Erweiterung, die langfristige Heizlastlücken neuer Gebäudetypen mithilfe eines generativen Autoencoders und First-Order Model-Agnostic Meta-Learning-Verfahrens (FOMAML) schließt. Datengrundlagen sind synthetische BDEW-Heizlastprofile sowie historische Wetterdaten. Ein Autoencoder nach [1] dient als Backbone-Modell und erzeugt aus Wetter- und Zeitvorgaben vollständige Tagesprofile. Anschließend wird das Modell mittels FOMAML so trainiert, dass es sich mit wenigen Gradientenschritten und wenigen beobachteten Tagen an neue Gebäudetypen anpasst. Die Leistungsfähigkeit wird in drei Fallstudien bewertet: (F1) Rekonstruktion bekannter Gebäudetypen, (F2) Veränderung der Lastniveaus bekannter Gebäudetypen und (F3) Generalisierung auf bislang ungesehene BDEW-Typen bei stark begrenzten Daten (Cross-Building-Anwendung). Bezogen auf den RMSE reduziert das Meta-Learning-Modell den Fehler gegenüber der jeweiligen Referenz im Mittel um 92,0% in (F1), 93,2% in (F2) und 86,9% in (F3). Eine Hyperparameterstudie zeigt, dass bereits wenige Supporttage für eine zuverlässige Adaption ausreichen. Meta-Learning erweist sich damit als ein vielversprechender Ansatz für die datenarme, verlässliche Imputation zur Überwindung langfristiger Datenlücken in der Gebäudeplanung und Gebäudebewirtschaftung sowie der Fernwärmeversorgungspraxis, insbesondere für neue Gebäude(-typen), da eine schnelle Adaption ohne vollständiges Neutraining des Modells möglich ist. |
