MathEnergy – die Mathematik in der Energiewende

Presseinformation / 9.11.2017

Im Fokus der Energiewende stehen gegenwärtig vor allem Stromerzeugung, Transportnetz und Elektromobilität; im Hinblick auf eine CO2-neutrale Energieversorgung muss der Blick aber weiter gefasst werden, denn zum Energiekreislauf gehören Erzeugung, Umwandlung, Transport, Speicherung und Verbrauch in Strom-, Gas- und Wärmenetzen. Wichtig ist die Aufrechterhaltung der Versorgungssicherheit. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert deshalb das Projekt MathEnergy, in dem ein Konsortium aus wissenschaftlichen Institutionen und Unternehmen zusammenarbeitet. Dazu gehört auch das Fraunhofer ITWM.

Logo MathEnergy
© Foto MathEnergy

Ziel von MathEnergy ist die Erstellung einer Softwarebibliothek, die das komplette gekoppelte Gas- und Stromnetz Deutschlands in allen Ebenen abbildet und die Steuerung des Gesamtnetzes signifikant verbessert.

 

Teilprojekt »Optimale Regelung«

Unabhängig vom Energiemedium gibt es eine Reihe wiederkehrender mathematischer und informationstechnischer Grundprobleme bei der Modellierung, Simulation und Regelung hierarchischer Energienetze mit stochastischer Erzeugung und Verbrauch. »Am ITWM kümmern wir uns vor allem um netzübergreifende, modellbasierte Monitoring- und Regelungskonzepte für Planung und Betrieb des elektrischen Transport- und Verteilnetzes«, so Dr. Andreas Wirsen, Leiter der Abteilung Systemsteuerung, Prognose und Regelung.

Sein Kollege Dr. Jan Mohring aus der Abteilung Transportvorgänge wiederum beschäftigt sich hauptsächlich mit Fragen der Modellreduktion. Diese wird nötig, um die komplexen dynamischen Modelle, die bei der Abbildung gekoppelter Netzebenen anfallen, soweit zu verdichten, dass sie während einer Regelung in Echtzeit durchgerechnet werden können.

 

Projektlaufzeit vier Jahre

Gemeinsam mit Strom- und Gasnetzbetreibern sowie Herstellern von Leittechnikkomponenten werden anschließend netzübergreifende, modellbasierte Monitoring-, Regelungs- und Optimierungskonzepte für Planung und Betrieb erarbeitet. Die Einbindung der Firmen hilft sowohl, Relevanz, Akzeptanz und eine solide Datengrundlage zu gewährleisten als auch bei der Umsetzung praktischer Pilotanwendungen.

Projektstart war bereits im Oktober 2016; in drei Jahren sollen umsetzbare Ergebnisse vorliegen. Das Projektvolumen beträgt 7,5 Mio €, wovon auf das Fraunhofer ITWM ca. eine Million entfällt. Federführend ist das Fraunhofer SCAI in St. Augustin.