Energiesystemanalyse
Willkommen bei der Forschungsgruppe Energiesystemanalyse!
Unsere Forschungsgruppe untersucht Energiesysteme mithilfe mathematischer Modellierungs- und Optimierungsmethoden. Wir entwickeln und nutzen diese Modelle, um herauszufinden, wie integrierte Energiesysteme effizient, zuverlässig und kostengünstig gestaltet und betrieben werden können – mit dem übergeordneten Ziel, unseren Energiebedarf nachhaltig zu decken.
Um fundierte Entscheidungsgrundlagen für die Umsetzung bereitzustellen, formulieren wir ganzheitliche Modelle, die auf einem breiten Spektrum an Optimierungstechniken basieren. Unser typischer Arbeitsablauf ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Zunächst erfassen wir typische Eingangsdaten wie Erzeuguns- und Preiszeitreihen (z. B. Verfügbarkeit von Solar- und Windenergie sowie Strompreise), Energiebedarfe und detaillierte Technologiekosten. Diese Daten fließen in unsere Modelle ein, die nach der optimalen Kombination von Technologien suchen – mit dem Ziel, Kosten oder Emissionen zu minimieren und gleichzeitig den Energiebedarf zu decken. Somit können wir wetterabhängige, schwankende erneuerbare Energien mit einem nicht immer zeitgleichen Energiebedarf in Einklang bringen. Zudem ermöglichen unsere mathematischen Modelle die Analyse des Spannungsfelds zwischen Investitionsbedarf und niedrigeren Betriebskosten erneuerbarer Energien.
Obwohl dieser Arbeitsablauf allgemein anwendbar ist, deckt unsere Forschung verschiedene Teilbereiche ab. Im Fokus der Optimierung stehen lineare, nichtlineare und gemischt-ganzzahlige lineare Programmierung, die Auslegung thermischer Netze sowie die zeitliche Kapazitätserweiterung für industrielle und urbane Transformationen. Hier entwickeln, testen und validieren wir Optimierungsmodelle, um deren Genauigkeit, Anwendbarkeit und Skalierbarkeit zu verbessern.
Die Randbedingungen – also die Eingangsparameter der Optimierungsmodelle – sind entscheidend für die resultierenden Entscheidungen. Daher liegt ein weiterer Schwerpunkt unserer Arbeit auf techno-ökonomischen Bewertungen relevanter Parameter. Dazu gehören kommunale Wärmeplanungen, Potenzialanalysen erneuerbarer Energien sowie techno-ökonomische Bewertungen zentraler Technologien wie Geothermie, Biomasse, Wärmepumpen und Solarthermie. Abschließend führen wir Systemstudien und Metaanalysen durch, um aktuelle Forschungsergebnisse zu analysieren, strategische Lücken zu identifizieren und die Entwicklungen der Energiewende zu verfolgen.
Durch die Kombination dieser drei Forschungsfelder – mathematische Optimierung, techno-ökonomische Analysen und systemische Einblicke – bieten wir datenbasierte Entscheidungshilfen für eine Vielzahl von Partnern, darunter Ingenieurbüros, Energieversorger, politische Entscheidungsträger und die breite Öffentlichkeit.
Erfahren Sie mehr über unsere Forschungsthemen und wie sie den Weg zur Dekarbonisierung unterstützen – über die untenstehenden Links!
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