MathEnergy – Mathematische Schlüsseltechnologien für Energienetze im Wandel

Projektbeschreibung

Für eine nachhaltige und CO2-neutrale Energieversorgung muss der gesamte Energiekreislauf in Strom-, Gas- und Wärmenetzen betrachtet werden. Um Netzauslastung bzw. -ausbau versorgungssicher und effizient zu gestalten, sollten Angebot und Bedarf abgeglichen sowie Flexibilitäten zwischen Energieträgern und durch Speicherung genutzt werden. Dies erfordert sowohl vertikale Kommunikation zwischen den Netzebenen als auch horizontale zwischen den Energieträgern. Trotz rasanter Fortschritte in Hard- und Software ist die Energiewirtschaft für die übergeordneten Monitoring- und Regelungsaufgaben sowie den Daten- und Modellaustausch unzureichend gerüstet.

Dieses Manko soll das Verbundvorhaben MathEnergy überwinden. Dazu werden netzübergreifende zeitabhängige Modelle und modellbasierte Monitoring-, Regelungs- und Bewertungskonzepte für den Planungsbereich und Vorbereitungen für den Betrieb erarbeitet. Der Verbund zielt insgesamt auf die Entwicklung einer Software-Bibliothek für hierarchische, parametrische, nichtlineare, geschaltete und dynamische Netzmodelle mit stochastisch variierenden Einflussgrößen und Workflows zur integrierten Simulation und Analyse von netzübergreifenden Szenarien der Energieversorgung mit Strom und Gas.

Hauptziel der SCAI-Beiträge ist es, ganzheitlich die MathEnergy-Softwarebibliothek voranzutreiben und über die Demonstratoren zur effizienten Analyse großer sektorübergreifender Energienetze in Deutschland beizutragen. Folgende Arbeitspunkte stehen dabei im Vordergrund:

  • Energienetze:
  • hierarchische Netzmodellierung für Gasnetze und Kopplungen zu Stromnetzen
  • Auswahl realistischer Szenarien und ihrer effizienten Ensemble-Analyse
  • Methoden:
  • Verbindung von Modellreduktionstechniken und Interpolations- bzw. Approximationsmethoden
  • Abschätzungen von Unsicherheiten durch Datenapproximationsmethoden (Dünngitteransatze sowie Response Surfaces)
  • Softwareprototypen und Analyse realistischer Szenarien:
  • Entwicklung performanter prototypischer Softwaremodule und praxisgeeigneter Workflows
  • Gesamtintegration aller im Projekt entwickelten Softwaremodule und Workflows und ihrer Erprobung
  • Analyse der Demonstrationsnetze und -szenarien zu Aspekten der Energiewende

Laufzeit

Oktober 2016 bis September 2020

Förderung durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)