Komplexe, hybride, multimodale Energiesysteme

Die aktuelle deutsche und europäische Energiepolitik in Bezug auf die Energiewende und die Reduzierung des CO₂-Ausstoßes erfordert einen radikalen Wandel (Paradigmenwechsel) der gesamten Energieversorgungslandschaft in den nächsten 30 Jahren. Die massive Integration von verteilten dezentralen und regenerativen Energieressourcen und Energiespeichersystemen findet vor allem in den Verteilnetzen statt, sodass sich diese zukünftig von passiven hinzu aktiven Verteilnetzen wandeln werden. Zukünftig werden Verteilnetze sich auch aktiv an den Regelungs- und Betriebsführungsaufgaben zur Frequenz- und Spannungsstabilität des Gesamtnetzes beteiligen. Dies erfordert neue spannungsebenen übergreifende Regelungsarchitekturen und Algorithmen, sowie die aktive Integration anderer Versorgungsinfrastrukturen (z.B. Power-to-Heat, Power-to-Gas). Dieser Übergang zu einem komplexen, hybriden und multimodalen Energiesystem erfordert erhebliche Veränderungen in der etablierten Infrastruktur.

Schwerpunkte im Bereich der komplexen, hybriden und multimodalen Energiesysteme sind:

• Mathematische Modelle komplexer Energieversorgungssysteme, Modellierung und Modellreduktionsmethoden für hybride multimodale Energiesysteme
• Regelungsalgorithmen und Optimierungsverfahren, Multiagententheorie und selbstregulierende/adaptive Systeme als Grundlage für neue Betriebsführungsstrategien hybrider multimodaler Versorgungsstrukturen
• Entwicklung von Konzepten für den Einsatz virtueller Kraftwerke, Sektorenkopplung und Speicher (Power to X-Konzepte)
• Autonom arbeitende Netzwerke und aktive Verteilnetze
• Integration von leistungselektronischen Komponenten zur Lastflussregelung und Verbesserung der Transienten- und Spannungsstabilität
• Power Quality in zukünftigen Netzen, Untersuchungen zur Oberschwingungsstabilität in Netzen, Entwicklung neuer Methoden für harmonische Lastflussberechnungen