integrierte Modelle und Strategien
Die Abteilung Integrierte Modelle und Strategien entwickelt Anwendungen zur ganzheitlich optimalen Auslegung und Transformation von Energiesystemen. Die Systeme reichen dabei von einzelnen Gebäuden oder Distrikten über Gemeinden bis hin zu nationalen Gesamtsystemen und berücksichtigen die gesamte Versorgungskette von Erzeugung bis zur Nachfrage. Deren bottom-up Modellierung ist komplex, weshalb verschiedene Verfahren zur Modellkopplung, systematischen Komplexitätsreduktion oder zur Einbindung von Großrechnern entwickelt werden. Des Weiteren wird der Entscheidungsprozess bzgl. Investitionen und Regulatorien im Energiesystem mit Hilfe neuer Visualisierungstechniken und graphischen Nutzungsoberflächen unterstützt.
Forschungsgruppen
Komplexe Energiesystemmodelle und Datenstrukturen
Die Modelle der Energiesystemanalyse sind komplex und benötigen eine umfangreiche Hardware- und Softwareinfrastruktur, welche im Team Komplexe Energiesystemmodelle und Datenstrukturen entwickelt, betreut und integriert werden. Es werden Anforderungen an Hardware und Software definiert und nachhaltige Prozesse und Softwarearchitekturen entwickelt, ausgestaltet und implementiert, um den Energiesystem-Forschern eine effiziente Nutzung und kollaborative Weiterentwicklung zu ermöglichen. Des Weiteren werden Verfahren der künstlichen Intelligenz eingesetzt, um die Genauigkeit der Energiesystemmodelle zu erhöhen. Ausgewählte Modelle des Instituts werden als Applikationen in der Arbeitsgruppe implementiert und mit grafischen Nutzeroberflächen potenziellen Interessenten bereitgestellt.
Regionale Energiesysteme
Die Umsetzung der Energiewende erfolgt zu einem wesentlichen Anteil dezentral, vor Ort in den Kommunen. Hierzu ist eine umfassende regionale Energiesystemplanung erforderlich, welche die regionalspezifischen Randbedingungen sowie die zum Teil erheblichen Potentiale für den Ausbau erneuerbarer Energien berücksichtigt.
Integrierte Transformationsstrategien
Eine grundlegende Voraussetzung für eine treibhausgasneutrale Energieversorgung ist die Substitution fossiler Energieträger sowie der Ausbau erneuerbarer Energien. Elektrizität sowie neue Energieträger wie Wasserstoff oder synthetische Kraftstoffe werden zukünftig eine bedeutende Rolle spielen. Im Vergleich zum heutigen Energieversorgungssystem wird die Verflechtung der energiewirtschaftlichen Sektoren (Sektorkopplung) und somit auch die Komplexität des Gesamtsystems deutlich zunehmen. Eine weitere Herausforderung besteht darin, die Nachfrage und das hohe volatile Erzeugungsangebot in Einklang zu bringen, und dabei den Kriterien von Versorgungssicherheit und Wirtschaftlichkeit zu genügen. Hierfür gilt es, geeignete Transformationsstrategien hin zu einer zukünftig treibhausgasneutralen Energieversorgung zu entwickeln. Die Arbeiten der Gruppe integrierte Transformationsstrategien fokussieren insbesondere auf die ganzheitliche Betrachtung des nationalen Energieversorgungssystems sowie die Auswirkungen auf den notwendigen Ressourcenbedarf. Sie umfassen neben der Formulierung von nationalen Treibhausgasminderungsstrategien auch die techno-ökonomische Bewertung von Einzeltechniken und Teilsystemen im Kontext des gesamten nationalen Energiesystems.
Die Modelle der Energiesystemanalyse sind komplex und benötigen eine umfangreiche Hardware- und Softwareinfrastruktur, welche im Team Komplexe Energiesystemmodelle und Datenstrukturen entwickelt, betreut und integriert werden. Es werden Anforderungen an Hardware und Software definiert und nachhaltige Prozesse und Softwarearchitekturen entwickelt, ausgestaltet und implementiert, um den Energiesystem-Forschern eine effiziente Nutzung und kollaborative Weiterentwicklung zu ermöglichen. Des Weiteren werden Verfahren der künstlichen Intelligenz eingesetzt, um die Genauigkeit der Energiesystemmodelle zu erhöhen. Ausgewählte Modelle des Instituts werden als Applikationen in der Arbeitsgruppe implementiert und mit grafischen Nutzeroberflächen potenziellen Interessenten bereitgestellt.
