Institut für Gebäude-Energieforschung EnerSim - all in 1

Ein ganzheitliches Modell für Gebäude, Klima und Energie

Interaktiv | Stundenscharf | Plattformunabhängig
Simuliere Photovoltaik, Stromspeicher, E-Mobilität, Gebäudethermik, HVAC-Systeme, Raumkomfort (Temperatur, Feuchte & Luftqualität) und Wirtschaftlichkeit in einem einzigen, lückenlos verzahnten Modell – direkt im Browser.
Digitale Souveränität
100 % browserbasiert & zero-server-knowledge. Lauffähig auf Mac, Windows, Linux oder Mobilgeräten – ohne Installation und vollkommen unabhängig von proprietären Tabellensystemen.
Echtzeit-Simulation (~0,06 s)
Der hochoptimierte Gleichungslöser berechnet alle physikalischen Interaktionen für ein komplettes Referenzjahr (8.760 Stunden) in Bruchteilen einer Sekunde.
Lückenlose Sektorenkopplung
Gebäudethermik (dynamisch), Komfortauswertung, Wärmepumpe, Heizen, Warmwasser, Kühlen, PV-Anlage, Strom-Speicher, E-Auto, dynamische Stromtarife und Ökobilanz in einem einzigen Modell – Weltweit.
Didaktische Komplexitätssteuerung
Graduelle Aktivierung von Eingabeparametern – ideal angepasst vom schnellen Überschlag bis zur Vertiefung mit einzelnen Details in dem jeweiligen Thema. Aussagekräftige Charts zur Ergebnisinterpretation.
Neuorientierung bei den Lernwerkzeugen
Die Gebäude- und Energiesystemanalyse verlässt die Grenzen klassischer Tabellenverarbeitung. Mit EnerSimonline steht ein dynamisches, browserbasiertes Simulationswerkzeug in den Startlöchern, das physikalische Präzision, Höchstgeschwindigkeit und digitale Souveränität vereint – und sich aktuell bereits im Testeinsatz an mehreren Universitäten befindet.

Über viele Jahre hinweg waren dateibasierte Berechnungsmodelle und lokale Tabellenkalkulationen für die Lernwerkzeuge das Mittel der Wahl, um energetische Zusammenhänge, Photovoltaik-Erträge, Wärmepumpen-Effizienzen und Gebäude-Bilanzen und Komfortauswertungen greifbar zu machen. Doch mit den steigenden Anforderungen an ganzheitliche Sektorenkopplung, stundenscharfe Dynamik und moderne Zugänglichkeit stießen traditionelle Offline-Dateien zunehmend an ihre Grenzen Versionskonflikte, Betriebssystem-Abhängigkeiten und träge Gleichungslöser bremsten den Lernprozess spürbar aus.

Technologische Unabhängigkeit & Europäische digitale Souveränität

Ein ebenso zentraler Treiber für die vollständige Neuentwicklung war der Gedanke der digitalen Souveränität. Wissenschaft und akademische Lehre sollten nicht von proprietären Softwaremonopolen oder geschlossenen Ökosystemen abhängig sein. EnerSimonline setzt konsequent auf offene Webstandards und plattformunabhängige Berechnungen direkt im Browser. Egal ob Mac, Windows, Linux oder Mobilgeräte – das Werkzeug läuft barrierefrei und ohne jegliche Installationshürden. Nach etwa 2.000 investierten Arbeitsstunden liegt ein erstes Ergebnis vor – EnerSimonline.

0,06 Sekunden für 8.760 Stunden Ergebnis
Herzstück der Neuentwicklung ist ein eigens entwickelter, hochoptimierter Gleichungslöser. Er simuliert die physikalische Interaktion aller Systemkomponenten – von der solaren Einstrahlung über die thermische Gebäudehülle bis hin zur dynamischen Leistungszahl der Wärmepumpe – stundenscharf für ein gesamtes Referenzjahr (8.760 Stunden). Das Ergebnis steht in knapp 0,06 Sekunden zur Verfügung. Ursache und Wirkung von Parameteränderungen können somit absolut verzögerungsfrei und interaktiv bewertet werden.

Erprobung in der akademischen Lehre
Derzeit befindet sich EnerSimonline im Praxiseinsatz an verschiedenen Universitäten. Studierende der Architektur, der Bauphysik und der Gebäude-Energietechnik nutzen das Lernwerkzeug bereits, um komplexe Wechselwirkungen zwischen Dämmung, Anlagentechnik, dynamischen Stromtarifen und Raumkomfort anschaulich zu analysieren.

Wann geht es los?
Der offizielle Online-Start steht kurz bevor. Verfolge die finale Testphase und bleib informiert – wir schalten das Werkzeug in Bälde für die Lehre frei.

Alles lückenlos und direkt verzahnt ⚙️ in einem Werkzeug 🤝

Photovoltaikanlage

Stromspeicher

Elektroauto

Wärmepumpe

Schätzung Anlagenkosten

Stromtarife

Dynamischer Stromtarif

Wirtschaftlichkeit

Dyn. Stundenmodell

Simulation od. Verbrauch

Optimale Anlagengröße

Lastverläufe

Klimawandel-Morphing

Weltweite Wetterdaten

Gebäude-Strombilanz

Stromlastprofile

Autom. Gebäudeaufmaß

Baualtersklassen (U-Werte)

Heiz- / Kühlleistung

Wärme- /Kältebedarf

U-Werte von Fenstern

U-Werte von Bauteilen

Sonnenschutz (gtot)

LCA-Analyse

Bauliche Verschattung

Passive Kühlung

Thermische Speichermasse

Raumtemperatur

Raumluftfeuchte

CO₂-Konzentration

Betriebsanalyse WP

Dynamischer Stromtarif

Wetter – Das Fundament jeder Gebäudesimulation

Globale Standortdatenbank
Durchsuchbare Datenbank mit über 300 Standorten weltweit inkl. Geokoordinaten und Höhenlage.
📡PVGIS-Satellitendaten
Direktes Laden von TMY-Wetterdaten aus PVGIS via API inklusive automatischer Zeitzonenkorrektur.
Synthetische Klimamodellierung
Eigens entwickelte Clearsky-Modelle und stochastische AR(1)-Prozesse zur Erzeugung realistischer Wettervariabilität für das Offline-Arbeiten.
Alle Standorte
Via Geokoordinaten (Breite/Länge) sind neben der Standortdatenbank synthetische Klimadaten überall und TMY-Daten fast überall verfügbar.
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Klimawandel und Gebäude

Auswirkungen des Klimawandels greifbar machen
Historische Klimadaten bieten eine verlässliche Grundlage für standardisierte Berechnungen. Ergänzend dazu ermöglicht das Klimawandel-Morphing, die möglichen Auswirkungen künftiger Erwärmungsszenarien auf das Gebäude anschaulich und greifbar zu machen. Durch eine vereinfachte mathematische Anpassung stündlicher Wetterreihen wie Temperatur, Einstrahlung und Luftfeuchte werden künftige Betriebsbedingungen direkt simulierbar. Dies macht die langfristigen Verschiebungen im Gebäudeverhalten transparent.
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Solarstrom & Speicher - Eigenverbrauch & Autarkie

Modul-Photovoltaik
Berechnung von Stromerzeugung, Eigenverbrauch, Netzeinspeisung und Netzbezug und der verlustbehafteten Speichernutzung über alle Stromanwendungen.
Ergebnisauswertung
Darstellung der Energieströme in verschiedenen Diagrammarten. Erkenne direkt die Anteile der Selbstversorgung oder des Eigenverbrauchs.
Kosten und Wirtschaftlichkeit
Automatische Kostenfunktionen erlauben eine grobe Abschätzung der Anlagenkosten. Eigene Daten können stets eingegeben werden.
Neue 50%-Kappung im EEG
Bewerte die Auswirkung, wenn zukünftig eingespeister Strom auf 50% der Leistung gekappt wird und den Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit.
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Energiebedarf auf Basis echter Bauphysik bewerten

Zwei Rechenverfahren
Wahlweise verbrauchsbasiertes adaptives Gradtags-Modell (HGT), wenn ein gemessener Verbrauch vorliegt, oder eine thermische Gebäudesimulation (1-Knoten- oder 5R1C).
Expertenmodus Bauphysik
Detaillierte Eingabe aller Bauteil-U-Werte, Wärmebrücken, Speichermassen, Raum-Solltemperaturen, Sonnenschutz- und Lüftungsparameter.
Gebäude-Geometrie-Modell (GGM)
Automatisches Aufmaß und Berechnung aller Hüllflächen anhand von Grundris, Grundrisstyp, Dachform, Ausbau- und Anbausituation (8 Eingaben).
Integrierter Bauteil-Rechner
Schichtweiser U-Wert-Rechner mit Temperaturverlauf und automatischer LCA-Berechnung (CO₂-Embodied) und integrierter Materialdatenbank.
Einfaches Gebäude-Geometriemodell
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Detailliertes Gebäude-Modell – auch mit baulicher Verschattung
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Bewertung der Klimaauswirkungen über den Lebenszyklus

CO₂-Emissionen & Wärmeverluste
Gegenüberstellung der Verluste einzelner Bauteile mit den herstellungsbedingten und betrieblichen Emissionen in einer LCA-Bilanz.
Stündliche Leistungsbilanz
Carpet-Plot aller 8760 Stunden des Jahres zur schnellen Analyse von Heiz- und Kühlphasen sowie Raumtemperaturschwankungen.
Leistung vs. Außentemperatur
Stündliche Darstellung der Heiz- und Kühlleistung zur Erkennung von Auslegungspunkten und Teillastbereichen.
Monatliche Energiebilanz
Gegenüberstellung von solaren und internen Gewinnen, Heiz-/Kühleinsatz und den Verlusten durch Transmission, Lüftung und Speichermasse.
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Bauteil U-Wert und GWP-Potential

Der Bauteilrechner erfasst opake Konstruktionen wie Wände, Dächer und Böden. Über frei wählbare Schichten werden U-Wert, Wärmeleitfähigkeit (λ) und der Temperaturverlauf durch das Bauteil automatisch berechnet. Eine integrierte Materialdatenbank liefert Kennwerte für z. B. Dämmstoffe, Holz, Massivbau und Putze. Neben der thermischen Bewertung wird direkt das herstellungsbedingte Treibhauspotenzial (GWP in kg CO₂/m²) für ökologische Vergleiche im Entwurf ermittelt.
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Fenster U-Wert, GWP & Sonnenschutz

Der Fenster- und Sonnenschutzrechner bewertet transparente Hüllflächen thermisch, optisch und ökologisch. Aus Verglasung, Rahmen und Glasrandverbund wird der Fenster-U-Wert inklusive Treibhauspotenzial (GWP) berechnet. Für innen- oder außenliegenden Sonnenschutz werden Abminderungsfaktoren, Gesamt-Energiedurchlassgrad und visuelle Lichttransmission bestimmt – für die stundenscharfe Abstimmung von sommerlichem Wärmeschutz und Tageslichtnutzung.
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Hohe Energieeffizienz bei optimalem Raumklima

Thermischer Komfort
Auswertung der Raumtemperaturen in Komfort-Kategorien (Kat. I bis IV) nach statischen oder adaptiven Grenzen. Darstellung der Verläufe und statistische Auswertungen.
Passive Kühlung
Simulation des Einflusses von Nachtauskühlung über ein Fenstermodell (thermischer Auftrieb) und WRG-Bypass mit Kopplung an die thermische Speichermasse.
Raumluftqualität & Feuchte
Stündliches Tracking der CO₂-Konzentration und der relativen Luftfeuchte im Raum und ebenso eine Auswertung über eine Komfort-Ampel.
Visuelle Behaglichkeit
Bewerte die dynamische Tageslichtversorgung im Gebäude und die Einschränkung einer freien Durchsicht, wenn der Sonnenschutz geschlossen ist.
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Schau dir Resultate an und erkenne Muster

Das Sankey-Diagramm liefert eine übersichtliche Visualisierung der gesamten jährlichen Energieflüsse im Gebäude. Sämtliche Bilanzströme von der Photovoltaik-Erzeugung und dem Netzbezug über die Speichernutzung bis hin zur Verteilung auf Haushaltsstrom, Wärmepumpe, Kühlung und E-Mobilität werden proportional dargestellt. Dadurch lässt sich auf einen Blick nachvollziehen, wie effizient der erzeugte Strom genutzt wird und an welchen Stellen Verluste auftreten.
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Die Heatmap schlüsselt das energetische Gebäudeverhalten für alle 8760 Stunden des Jahres stundenscharf auf. Durch die farbliche Codierung werden tägliche Routineabläufe, jahreszeitliche Schwankungen und zeitliche Fehlanpassungen zwischen Erzeugung und Verbrauch sofort sichtbar. Dies ermöglicht die präzise Identifikation von Lastspitzen und optimalen Zeitfenstern für z. B. Speicher- oder E-Auto-Ladungen.
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Wichtige Komfortparameter in der Übersicht

Vergleiche
Raumtemperatur, CO₂-Konzentration, Raumluftfeuchte & Tageslicht. Sehe welche deiner Einstellungen im Gebäudemodell alle Parameter gleichzeitig beeinflussen.
Stündlich und Statistisch
Direkte Ergebnisse als 8.760-Stunden-Scatter-Plot und Auswertung der Häufigkeit über das gesamte Jahr.
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Dynamisches Verhalten der Gebäudetechnik im Jahresverlauf

Dynamische COP/EER-Berechnung
Stündliche Ermittlung der Leistungszahl für Heizen, Kühlen und Warmwasser nach Carnot-Gütegraden und Inverter-Modulation.
Gekoppelte Heizkurven
Dynamische Vorlauftemperaturanpassung basierend auf Gebäudeanforderung und gewähltem Übergabesystem (z. B. Fußbodenheizung oder Heizkörper).
Betriebsanalysen
Detaillierte Auswertung von Taktverhalten, Laufzeiten, Bivalenzpunkt und elektrischem/thermischem Heizstab-Einsatz und Modulation.
Leistung und Energie
Das Betriebsverhalten einer Wärmepumpe wird stündlich über ein Jahr bestimmt und so aufbereitet, dass Zusammenhänge zwischen Temperaturniveaus, Leistungsanforderung und Modulation erkennbar sind.
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Die Strombilanzierung im Zeitalter der Sektorenkopplung

Photovoltaik-Anlage
Stündliche Erzeugungssimulation unter Berücksichtigung von Neigung, Ausrichtung, Inverter-Wirkungsgrad und NOCT-Temperaturverlusten.
E-Auto Ladelogiken
Hinterlegung von Fahrleistung und eines Anwesenheitsprofils mit möglicher intelligenter und dynamischer Überschussladung.
Stromspeicher
Tracking von Ladezustand (SoC), C-Raten sowie explizite Ausweisung von Lade- und Entladeverlusten.
Das Stromgebäude
Beantwortet praxisnahe Fragestellungen, etwa zum realistischen PV-Deckungsanteil am Strombedarf einer Wärmepumpe.
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Lohnt sich das Anlagensetup? – Dynamische Wirtschaftlichkeit

Cashflow-Analyse (NPV)
Berechnung von Amortisationszeit (dynamisch), Kapitalwert und Rendite unter Berücksichtigung von Inflation, Energiepreissteigerung, Zins und PV-Degradation.
Fördermittel-Integration
Berücksichtigung länderspezifischer Förderungen (z. B. Luxemburger Klimabonus 523).
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Ist ein dynamischer Stromtarif sinnvol bei PV?

Dynamische Stromtarife
Bewertung des verbleibenden Netzbezugs gegen stündliche EPEX-Spotmarkt-Preismuster im direkten Vergleich zu statischen Tarifen.
Strom-Preismuster
Das Spotmarkt-Preismuster wird über eine multiple lineare Regression OLS-Verfahren (Lösung über Normalengleichung/Matrix-Inversion) mit numerischer Stabilisierung erzeugt.
Granulare Tarifeinstellung
Setze den Stromtarif zusammen aus dem mittleren Börsenstrompreis und den jeweiligen Parametern des Anbieters. Erkenne zu welchen Tageszeiten und in welchen Monaten ein dynamischer Tarif lohnt.
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Die automatische Suche nach dem Optimum

Automatische Variantenberechnung
Simuliert vollautomatisch hunderte Kombinationen aus PV-Leistung und Speicherkapazität im Hintergrund.
Farbcodierte Auswertung
Übersichtliche Matrix und Kurvendiagramme zum schnellen Erkennen des Sweet-Spots für Autarkie, Eigenverbrauch und Amortisationszeit.
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Moderne Schnittstellen für Lehre und Praxis

Umfassende Charts
Sankey-Diagramme, Carpet-Plots (Heatmaps), Jahresdauerlinien, Scatter-Plots und 7-Tage-Detailansichten und viele weitere Auswertungen.
Open-Data Export
Lokaler Download der vollständigen 8.760-Stunden-Zeitreihen als CSV-Datei zur Weiterverarbeitung, um eigene Ergebnisauswertungen und Darstellungen zu erzeugen.
Copy & Paste
Direkte Übernahme aller Grafiken als Vektorgrafik (SVG) oder PNG in Präsentationen.
Teilen & Drucken
Projektverwaltung via JSON-Datei, Generierung von teilbaren Magic-Links sowie PDF-Druck mit automatisch integriertem QR-Code.

Entwickelt als interaktives Lernwerkzeug

EnerSimonline wurde gezielt konzipiert, um komplexe physikalische Wechselwirkungen im Gebäude- und Energiesektor greifbar zu machen. Dank der graduellen Parameteraktivierung lässt sich die Komplexität der Benutzeroberfläche schrittweise an die jeweilige Fragestellung anpassen.

Das Werkzeug befindet sich derzeit im erfolgreichen Testeinsatz an mehreren Hochschulen – unter anderem in Studiengängen der Architektur, Bauphysik, der Technischen Gebäudeausrüstung und des Nachhaltigen Bauens.