Kurz und bündig
Im Topic „Digitalisierung und Systemtechnologie“ entwickeln Jülicher Forschende Methoden für die optimalen Auslegung, Vernetzung und Steuerung von Energiesystemen. Ein Fokus sind Energiegemeinschaften, in denen viele Elemente wie Photovoltaik- und Windkraftwerke, Wärmerückgewinnungsanlagen, Brennstoffzellen sowie Batterie- und Wasserstoffspeichern auf lokaler Ebene vernetzt sind.
Dies erfordert eine neuartige, lernfähige und vorausschauende Regelungsstrategie, um das Energienetz stabil zu halten. Die in Jülich entwickelten Technologien werden im „Living Lab Energy Campus“ erprobt und dienen als Blaupause für intelligente Energienetze der Zukunft.
Herausforderungen
Das Energienetz ist zunehmend dezentral organisiert und besteht aus vielen Beteiligten: private Haushalte speisen über ihre Photovoltaikanlagen ebenso Energie ein wie große Energiekonzerne mit ihren Windparks, Geothermieanlagen oder fossil gespeisten Kraftwerken. Zudem müssen Speicher integriert und Systeme flexibilisiert werden, um die Schwankungen erneuerbarer Energiequellen auszugleichen. Die Herausforderung ist, die Energienetze stabil zu betreiben, Ressourcen optimal zu nutzen und die Versorgung für die Bevölkerung und Industrie sicher zu stellen.
Lösungen
Das Energiesystem von morgen verlangt nach innovativen Methoden, Modellen und Werkzeugen. Jülicher Forschende entwickeln neuartige ingenieur- und informationstechnologische Lösungen für die Gestaltung, den Betrieb und die Steuerung eines solchen integrierten, dezentralen Energiesystems. Ihre Lösungen basieren auf regionalen Konzepten bis hin zu den weitläufigen europäischen Übertragungsnetzen.
Ein weiterer Schwerpunkt der Jülicher Expert:innen ist die sektorübergreifende Systemintegration. Diese ermöglicht den flexiblen Betrieb energieintensiver Industrieprozesse durch eine nahtlose Verzahnung von Energiespeichern und eine vollständige Digitalisierung des Energiesystems. Auch die zukünftige Auslegung, Integration und der Betrieb von Energienetzen für Strom, Gas, Wärme und flüssige Brennstoffe, darunter auch Wasserstoff, verlangt nach neuartigen Konzepten, die in Jülich anhand von Simulationen oder vor Ort im „Living Lab Energy Campus“ erprobt werden.
So wird die technische Machbarkeit verschiedener Hard- und Softwarelösungen getestet und darüber hinaus in einem eigenen Hardware-in-the-Loop-Labor überprüft und verifiziert. Maschinelles Lernen, künstliche Intelligenz und Hochleistungsrechnen eröffnen zudem die Möglichkeit, maßgeschneiderte, parallele Simulations- und Optimierungsmethoden zu entwickeln. Damit können große Energienetze in bisher unerreichter Auflösung und Genauigkeit berechnet werden. Das Ziel ist ein intelligentes und stabiles Energiesystem, welches gleichermaßen nachhaltig, wirtschaftlich und benutzerfreundlich ist.
Kontakt
Prof. Andrea Benigni
Director