Nachhaltige Energielösungen studieren und umsetzen

In irgendeiner Form ist sie täglich um jeden von uns herum – Energie. Doch wie kann die Energieversorgung klimaneutral gestaltet werden – von der Erzeugung über die Speicherung und Verteilung bis hin zur intelligenten Nutzung in Gebäuden und Mobilitätssystemen? Damit beschäftigen sich Studierende im neuen Masterstudiengang Regenerative Energiesysteme, der zum Sommersemester 2026 an der Hochschule Bochum startet. „Der Studiengang qualifiziert für leitende und wissenschaftsorientierte Tätigkeiten in der nachhaltigen Energieversorgung, insbesondere dort, wo komplexe Energiesysteme analysiert, geplant und weiterentwickelt werden“, sagt Dr. Michael Rath, Professor für Gebäudeenergie und gibt Einblicke ins Studium.

Wie entwickeln sich erneuerbare Energien in Deutschland?

Dr. Michael Rath: Der Anteil erneuerbarer Energien nimmt in Deutschland insgesamt zu, allerdings sehr unterschiedlich in den Sektoren Strom, Wärme und Verkehr. Während im Stromsektor 2024 bereits ein Anteil von circa 54 Prozent erreicht wurde, liegen die Anteile im Wärmesektor mit rund 18 Prozent und im Verkehrssektor mit etwa 7 Prozent deutlich niedriger. Die Umgestaltung der Energieversorgung auf nachhaltige Energiequellen ist daher nicht nur eine technologische, sondern vor allem eine systemische Aufgabe; im Mittelpunkt des Studiums stehen daher Technologien, Methoden und Konzepte für eine klimaneutrale Energieversorgung im Zusammenspiel der verschiedenen Sektoren. Ingenieurinnen und Ingenieure vertiefen im Masterstudium ihr Wissen in den technischen, ökonomischen und ökologischen Grundlagen der Energiewende. Sie erwerben die Fähigkeit, komplexe Energiesysteme zu analysieren, zu konzipieren und in Projektteams zu bearbeiten. Darüber hinaus entwickeln sie ein ganzheitliches Verständnis für das Zusammenspiel regenerativer Energiesysteme in verschiedenen Anwendungsbereichen.

Wie ist der neue Masterstudiengang Regenerative Energiesysteme aufgebaut? 

Dr. Michael Rath: Der Studiengang enthält ein verbindliches mathematisch-methodisches Pflichtmodul, hier können die Studierenden aus drei Mathematikmodulen auswählen. Darüber hinaus bietet das Masterstudium hohe Wahlfreiheit. Zur Auswahl stehen fünf Studienschwerpunkte, die sich an aktuellen Herausforderungen der Energiewende orientieren. Die angebotenen Module sind dabei entweder einem Schwerpunkt eindeutig zugeordnet oder so konzipiert, dass sie mehrere Schwerpunkte sinnvoll miteinander verbinden. Die Studierenden haben bereits ein Bachelorstudium absolviert, die grundlegenden Kompetenzen im Bereich regenerativer Energiesysteme erworben und bringen teilweise Berufserfahrung mit. Der Studiengang ist darauf ausgelegt, diese unterschiedlichen Hintergründe aufzugreifen und den Studierenden die Möglichkeit zu geben, fachliche Schwerpunkte passend zu ihren beruflichen Zielen zu setzen. Die Liste der Wahlmodule wird dabei regelmäßig weiterentwickelt, sodass auch neue technologische und energiepolitische Themen zeitnah in das Studienangebot integriert werden können. 

An welchen Studienschwerpunkten können sich die Studierenden bei der Wahl ihrer Module orientieren?

Dr. Michael Rath: Die fünf Schwerpunkte sind Gebäudeenergietechnik, Geothermie, Sektorenkopplung, Digitalisierung der Energiesysteme und Mobilitätssysteme der Zukunft. Sie decken zentrale Anwendungs- und Gestaltungsbereiche der Energiewende ab. So entfällt über die Hälfte des gesamten Energieverbrauchs in Deutschland auf den Wärmesektor im Gebäudebereich, vor allem für Heizung und Warmwasser, weshalb die Gebäudeenergietechnik eine entscheidende Rolle in der Energiewende spielt. Die Studierenden beschäftigen sich damit, wie Gebäude und Quartiere unter realistischen technischen und wirtschaftlichen Randbedingungen klimaneutral gestaltet werden können. Sie lernen, energieeffiziente und thermisch behagliche Gebäude- und Quartierskonzepte zu entwickeln sowie erneuerbare Energiesysteme wie Photovoltaik, Solarthermie, Wärmepumpen oder Biomasse sinnvoll in Gebäudesysteme zu integrieren. Darüber hinaus erwerben die Studierenden Kompetenzen im Umgang mit Softwaresystemen und der Durchführung von Simulationen, um erneuerbare Energiesysteme energetisch und wirtschaftlich optimal zu dimensionieren. Mit Machine-Learning-Modellen analysieren die Studierenden Verbrauchsdaten und erstellen Prognosemodelle. Dabei gewinnen sie auch Kenntnisse, um Simulationsergebnisse zu Wärme- und Energieströmen kritisch zu hinterfragen. In der Bauklimatik eignen sich die Studierenden zudem Kompetenzen und Wissen über energieeffiziente Bauweisen für unterschiedliche Klimazonen an und setzen sich mit thermischen Behaglichkeitsmodellen auseinander, um das Wohlbefinden von Menschen in Innenräumen bewerten und wiederum angepasst darauf die technischen Anlagen planen zu können. 

Und wer sich mehr für den Studienschwerpunkt Geothermie interessiert?

Dr. Michael Rath: In diesem Studienschwerpunkt beschäftigen sich die Studierenden damit, wie größere geothermische Systeme konzipiert und anschließend betrieben werden können. Die Studierenden lernen Bohrtechnologien für die oberflächennahe und tiefe Geothermie kennen und beschäftigen sich mit der fachlichen Bewertung und Planung geothermischer Bohrprojekte. Dazu gehören unter anderem die Abschätzung von Kostenstrukturen, die Identifizierung technischer Risiken sowie die Diskussion möglicher Gegenmaßnahmen. Darüber hinaus lernen die Studierenden, die hydrogeologische Situation eines Standorts zu erfassen und zu bewerten, Wärmetransportpotenziale im Untergrund abzuleiten sowie Aufbau, Entwicklungsphasen und Leistungsfähigkeit geothermischer Kraftwerke einzuordnen.

Ein Schwerpunkt kann im Masterstudium auch auf die Sektorenkopplung gelegt werden: Welche Rolle nimmt diese heute ein?

Dr. Michael Rath: Die Sektorenkopplung spielt eine zentrale Rolle für eine effiziente Nutzung erneuerbarer Energien. Ziel ist es, die Sektoren Strom, Wärme und Verkehr systematisch miteinander zu vernetzen. Beispiel: Der gewonnene Strom aus erneuerbaren, volatilen Energien wie Wind und Sonne wird von Wärmepumpen zum Heizen genutzt. Auf diese Weise kann auch der Anteil erneuerbarer Energien im Wärmesektor gesteigert werden. Uns ist es wichtig, den Studierenden ein sektorübergreifendes Denken zu vermitteln, da sich regenerative Energiesysteme gegenseitig ergänzen. Die Studierenden gewinnen im Studium ein tiefes Verständnis dafür, wie regenerative Energiequellen in das Energiesystem integriert werden. Sie beschäftigen sich zum Beispiel mit der Integration von Onshore- und Offshore-Windparks sowie Photovoltaikanlagen in bestehende Energienetze. Sie lernen komplexe Energiesysteme zu modellieren, technisch und wirtschaftlich zu simulieren und zu analysieren. In diesem Zusammenhang setzen sich die Studierenden auch mit Energiespeichern und der Flexibilisierung von Energiesystemen auseinander, also der Fähigkeit des Energiesystems, sich an die schwankende Einspeisung erneuerbarer Energien wie Wind- und Solarkraft anzupassen. Zudem beschäftigen sich die Studierenden mit Power-to-X-Technologien, mit denen erneuerbarer Strom in speicherbare Energieträger wie Wasserstoff oder synthetische Kraftstoffe umgewandelt werden kann. 

Elektromobilität ist ein Aspekt mit dem sich die Studierenden in den Modulen rund um den Schwerpunkt Mobilitätssysteme der Zukunft beschäftigen. Womit befassen sie sich darüber hinaus? 

Dr. Michael Rath: Die Studierenden beschäftigen sich unter anderem mit dem automatisierten und autonomen Fahren sowie mit alternativen Kraftstoffen und Antrieben für die Luftfahrt und den Straßengüterverkehr. Darüber hinaus erwerben sie Kompetenzen in der Planung, dem Entwurf und Betrieb elektrischer Verkehrssysteme. Im Individualverkehr liegt ein besonderes Augenmerk auf den Radverkehr und auf Konzepten der Mikromobilität wie zum Beispiel E-Bikes, E-Scooter oder Segways. Im öffentlichen Verkehr werden unter anderem Systeme wie Oberleitungsbusse, Seilbahnen und autonom fahrende Kleinbusse betrachtet. Zudem beschäftigen sich die Studierenden mit der Vernetzung unterschiedlicher Verkehrssysteme, mit einer nachhaltigen Verkehrsplanung und der Evaluation von Umweltbelastungen des Verkehrs. Nicht zuletzt lernen sie Radverkehrskonzepte zu entwerfen. Darüber hinaus können sich die Studierenden auch Wissen über die Digitalisierung der Energiesysteme aneignen. Die Digitalisierung ist essenziell um erneuerbare Energien in die Energienetze zu integrieren und Sektoren miteinander zu vernetzen. Die Studierenden setzen sich mit smarten Stromnetzen auseinander oder Einflussmöglichkeiten der Digitalisierung auf die Mobilität. Sie erwerben in dem Zuge Kenntnisse über automatisierte Messdatenerfassungen, dabei geht es zum einen um die Programmierung von Sensoren und Mikrocontrollern und zum anderen um die Sensorintegration. Darüber hinaus lernen die Studierenden Methoden der Prozesssimulation kennen und den Einsatz moderner Simulationstools.

Wie praxisorientiert ist das Masterstudium?

Dr. Michael Rath: Unser Masterstudiengang hat einen sehr praxisorientierten und auch projektbezogenen Charakter. In interaktiven Seminaren, praktischen Übungen, Einzel- und Gruppenarbeiten bearbeiten die Studierenden reale Problemstellungen der Energiebranche. Die Studierenden führen eigene Messungen selbständig durch, etwa zur Erfassung von Raumklimagrößen und zur Bewertung der thermischen Behaglichkeit. Dabei lernen sie, wie bauphysikalische Randbedingungen und Oberflächentemperaturen die Wahrnehmung von Behaglichkeit und den Energiebedarf beeinflussen. Die Studierenden haben zudem die Möglichkeit, über ein Semester hinweg ein praxisnahes und interdisziplinäres Planungs- oder Forschungsprojekt mit Energiebezug nach wissenschaftlichen Grundsätzen selbständig mit Kommiliton*innen zu erarbeiten. Ein zentrales Merkmal des Studiengangs ist dabei seine Interdisziplinarität. Die Studierenden profitieren von der Zusammenarbeit der Fachbereiche Bau- und Umweltingenieurwesen, Elektrotechnik und Informatik, Mechatronik und Maschinenbau sowie Wirtschaft und Geodäsie. Außerdem erhalten sie die Chance, im Zuge ingenieurwissenschaftlicher Studien an Forschungsprojekten von Professor*innen mitzuarbeiten. Da sich der Masterstudiengang an Studierende richtet, die bereits erfolgreich ein Bachelorstudium Regenerative Energiesysteme oder eines fachlich vergleichbaren ingenieur- oder naturwissenschaftlichen Studiengangs abgeschlossen haben, werden einige der Studierenden bereits in einem Arbeitsverhältnis stehen. Gerne können sie natürlich eigene Themen aus ihrem Arbeitsumfeld ins Studium mit einbringen und an diesen Themen arbeiten. 

Welche beruflichen Perspektiven bietet der Studiengang?

Dr. Michael Rath: Der auf drei Semester ausgelegte Masterstudiengang qualifiziert für leitende und wissenschaftsorientierte Tätigkeiten im Energiesektor, in Forschungseinrichtungen oder in der öffentlichen Verwaltung. Absolvent*innen können in allen Bereichen arbeiten, in denen nachhaltige Energiesysteme geplant, umgesetzt und weiterentwickelt werden. Mögliche Berufsfelder finden sich bei Energieversorgungsunternehmen, Ingenieur- und Planungsbüros, Kommunen, Hochschulen und Forschungseinrichtungen, Start-ups und Technologieunternehmen oder in der Politikberatung. Das Masterstudium eröffnet darüber hinaus die Möglichkeit zur Promotion. Absolvent*innen, die erneuerbare Energien vernetzt und sektorübergreifend denken, sind zunehmend sehr gefragt, und genau darauf bereiten wir unsere Studierenden schon heute vor.

Das Interview führte Daniela Schaefer, Online-Redakteurin.