Highlight-Artikel Q3-2026

Energy and AI | Volume 25, September 2026 | 100871

Sahil Vishram Vadadkar, Beatrice Rodenbücher, Michael Kropp, Katharina Morawietz, Hans-Martin Henning, Manuel Lämmle, Andreas Velte-Schäfer

In diesem Paper wird der Einsatz von TabPFN, einem transformer-basierten Tabular Foundation Model, zur Vorhersage von Kennfeldern drehzahlgeregelter Wärmepumpen und Kompressoren untersucht. Die Arbeit als Teil der Promotion von Sahil Vishram Vadadkar an der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg bewertet die Vorhersagegüte insbesondere bei kleinen Datensätzen im Vergleich zu konventionellen Machine-Learning-Verfahren und den gängigen Polynommodellen.

Polynommodelle sind auf einzelne Varianten beschränkt und müssen für jede neue Anwendung neu kalibriert werden. Physikalische Modelle erfordern zahlreiche Parameter, die oft unbekannt und aufwendig zu bestimmen sind. TabPFN hingegen ermöglicht den Wissenstransfer über verschiedene Wärmepumpenvarianten und Hersteller hinweg. Das Modell lieferte hochpräzise Vorhersagen der Kennfelder sowohl für Wärmepumpen als auch für Verdichter – zuverlässige Ergebnisse waren bereits mit nur ein bis zwei Datenpunkten der Zielvariante erzielbar. Dabei übertraf TabPFN etablierte Verfahren wie XGBoost, Random Forest und Gradient Boost durchgängig.

Der geringe Datenbedarf reduziert den Messaufwand erheblich und beschleunigt künftig die Modellierung neuer Komponentenvarianten. Die Ergebnisse zeigen, dass TabPFN inhärente Zusammenhänge zwischen Eingangsmerkmalen erlernt und diese mittels Kontextmerkmalen in den Trainingsdatensätzen erfolgreich auf unbekannte Verdichter- oder Wärmepumpenvarianten überträgt. Diese neu entwickelte Trainingsstrategie ebnet den Weg für eine „lernende Umgebung" im Bereich Gebäudeenergietechnik.

Für die Analyse transienter Zustände bleiben physikalische Modelle weiterhin unverzichtbar. Für die Vorhersage von stationären Arbeitspunkten bietet dieser datengetriebene Ansatz jedoch eine leistungsfähige Alternative. Besonders in der Designphase, wo umfangreiche Messdaten oft nicht verfügbar oder zu kostspielig sind, kann die Methode gewinnbringend eingesetzt werden.

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Energy Efficiency 18, 14 (2025).

Jessica Berneiser, Diana Maier, Sebastian Gölz, Sven Auerswald & Arnulf Dinkel

Mechanische Lüftungssysteme sind ein wichtiger Baustein für energieeffiziente Gebäude: Sie sichern gute Raumluftqualität, schützen die Bausubstanz und vermeiden Wärmeverluste durch unkontrolliertes Fensterlüften. Gerade in zunehmend luftdicht sanierten Gebäuden gewinnen sie an Bedeutung, da natürliche Lüftung über Fugen und Ritzen kaum noch stattfindet. Doch ihr tatsächlicher Nutzen hängt entscheidend davon ab, wie Bewohnerinnen und Bewohner die Systeme im Alltag akzeptieren und bedienen. Eine Studie des Fraunhofer ISE untersuchte anhand einer bundesweiten Befragung von 189 Nutzenden von Lüftungssystemen, welche Faktoren Einstellung und Zufriedenheit gegenüber mechanischer Lüftung prägen.

Zentrale Ergebnisse: Wahrgenommener Nutzen und Bedienfreundlichkeit sind die stärksten Prädiktoren für positive Einstellungen gegenüber ihrem mechanischem Lüftungssystem. Für die Zufriedenheit spielt zusätzlich die empfundene Sauberkeit und Hygiene des Systems eine wichtige Rolle. Überraschend war: Einstellmöglichkeiten, Geräuschpegel und Energieeffizienz hatten, trotz vorheriger Relevanz in einer qualitativen Vorstudie, keinen statistisch signifikanten Zusammenhang mit einer positiven Einstellung zu Lüftungssystemen. Bei den Bedienoberflächen (Interfaces) zeigte sich ein spannender Widerspruch zu früheren Aussagen: Obwohl App-Steuerungen in Vorbefragungen als weniger wichtig eingeschätzt wurden, präferierten viele Befragte in der konkreten Auswahl gerade Touch-Displays und Apps - vor allem jüngere und technikaffine Personen, während ältere Nutzerinnen und Nutzer einfache Schalter aufgrund ihrer Klarheit bevorzugten. Insgesamt zeigten sich die Befragten mehrheitlich zufrieden mit ihren Systemen, wenn auch mit gewisser Streubreite in den Erfahrungen.

Die Studie liefert damit konkrete Ansatzpunkte für Hersteller und Installateure: Klare Kommunikation von Nutzen und Funktionsweise, verständliche und zielgruppengerechte Bedienkonzepte sowie gezielte Hinweise zur Systemhygiene können die Nutzerakzeptanz vermutlich erhöhen und damit langfristig auch die reale Energieeffizienz von Gebäuden verbessern.

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Applied Catalysis A: General | 5 January 2026 | 120616 | Volume 709

Miranda Guci, Markus Knäbbeler-Buß, Emma Verkama, Michael Günthel, Md Redwanul Islam, Lorenz Kienle, Erisa Saraçi, Jan-Dierk Grunwaldt, Florian Nestler

Nachhaltiger Kohlenstoff aus Chitosan: Ein neuer Trägerwerkstoff für die Ammoniak-Spaltung

Nachhaltig produzierter Ammoniak gilt als einer der aussichtsreichsten chemischen Wasserstoffträger für den globalen H₂-Handel. Für die Rückgewinnung von mit verringertem CO2-Fußabruck produziertem Wasserstoff sind jedoch nachhaltige Katalysatoren nötig, die Ammoniak bereits bei möglichst niedrigen Temperaturen spalten. Erstmals zeigt ein Team des Fraunhofer ISE gemeinsam mit dem KIT und der Universität Kiel, dass sich hierfür Kohlenstoffträger aus dem nachwachsenden Biopolymer Chitosan eignen – gewonnen aus Chitin, das jährlich in Mengen von rund 6 Millionen Tonnen als Abfall anfällt.

Die Träger wurden mittels hydrothermaler Karbonisierung (HTC) und anschließender Pyrolyse bei 600 °C bzw. 1000 °C hergestellt und mit lediglich 1 Gew.-% Ruthenium beladen. Der Schlüssel zur Aktivität liegt in der Oberflächenchemie: Über die Pyrolysetemperatur lassen sich Art und Menge der Sauerstoff- und Stickstoffgruppen einstellen – und damit Verteilung, Reduzierbarkeit und Kristallinität der Ru-Nanopartikel. Während unbehandelter HTC-Kohlenstoff zu starker Ru-Agglomeration führt, erreichen die pyrolysierten Träger eine gleichmäßige Metallverteilung und einen bis zu 14-fach höheren Umsatz bei der Ammoniakspaltung: über 50 % NH₃-Umsatz bereits bei 450 °C und damit mehr als mit Katalysatoren basierend auf kommerzieller Aktivkohle. Der bei 1000 °C pyrolysierte Träger überzeugt zudem durch hohe Stabilität nahe dem Reaktionsmaximum – 72 Stunden konstanter Umsatz bei 500 °C mit deutlich geringerem Massenverlust durch unterdrückte Nebenreaktionen wie z.B. Methanisierung des Trägers.

Die Arbeit entstand im Projekt AmmoCatCoat, gefördert vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR).
 

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Applied Physics Reviews | Volume 13, Issue 3 | September 2026

Andreas Lorenz, Baljeet Singh Goraya, Sebastian Pingel, Sebastian Nold, Florian Clement, Ralf Preu

Die Metallisierung von Silizium-Solarzellen ist entscheidend für deren Wirkungsgrad, Materialeinsatz und Kosten. Dabei werden metallische Kontakte auf Vorder- und Rückseite der Zelle aufgebracht, um die erzeugten elektrischen Ladungsträger abzuleiten. Seit den 1980er-Jahren ist der Siebdruck hierfür die dominierende industrielle Technologie: Er ist robust, kosteneffizient und für die Massenproduktion geeignet. Zugleich konnten die Breiten der gedruckten Kontaktfinger innerhalb weniger Jahrzehnte von rund 100 Mikrometern auf 10 bis 15 Mikrometer in der industriellen Fertigung reduziert werden.

Mit dem starken Wachstum der Photovoltaik wird insbesondere der Einsatz von Silber zunehmend zu einer Herausforderung. Silber ist bislang ein zentraler Bestandteil der Metallisierungspasten, sein Verbrauch und seine Preisvolatilität beeinflussen jedoch die Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaikproduktion im Terawatt-Maßstab erheblich. Besonders hocheffiziente Zelltechnologien wie TOPCon benötigen aufgrund ihrer beidseitigen Kontaktierung vergleichsweise große Mengen Silber. Langfristig wird daher ein Silberverbrauch von unter 2 mg/Wp als wichtige Zielgröße für eine nachhaltige PV-Produktion diskutiert.

In diesem Review-Artikel analysieren wir die technologische Entwicklung des Siebdrucks für Silizium-Solarzellen sowie die wirtschaftlichen und technischen Treiber der vergangenen Jahrzehnte. Die Auswertung veröffentlichter Daten zeigt, dass sich die Innovationsgeschwindigkeit bei der Feinliniendrucktechnologie seit 2013 deutlich erhöht hat. Wesentliche Impulse lieferten unter anderem steigende Silberpreise, der Übergang von drei Busbars zu Multi-Busbar- und Multi-Wire-Konzepten für die Verschaltung sowie neue Siebtechnologien und laserunterstützte Kontaktoptimierung (LECO).

Darüber hinaus zeigt die Arbeit mögliche Pfade zu einer silberreduzierten Metallisierung auf. Dazu zählen weiterentwickelte Feinlinien-Siebdruckverfahren, der wieder zunehmende Einsatz des Schablonendrucks sowie Kontaktpasten mit alternativen Metallen wie Kupfer, Nickel oder Aluminium. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass technologische Innovationen bei Metallisierung und Zellverschaltung eine zentrale Rolle spielen, um leistungsfähige und zugleich ressourcenschonende Photovoltaik im Terawatt-Maßstab zu ermöglichen.

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