Wie Mathematik helfen kann, Versorgungssicherheit, Klimaneutralität und Effizienz in Einklang zu bringen, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM. Ein Beispiel sind Digitale Zwillinge – virtuelle Abbilder realer Systeme, die es ermöglichen, komplexe Prozesse zu simulieren, zu überwachen und zu optimieren. Das Fraunhofer ITWM nutzt diese Technologie, um Energieerzeugung, -transport und -verbrauch anhand von Szenarien effizienter und robuster zu gestalten.
Risikomanagement in der Energiewende
Die volatile Einspeisung aus erneuerbaren Energien verändert die Preisbildung an Strommärkten und beeinflusst die Prognose von Lastprofilen erheblich. Auf der Nachfragerseite spielen der Ausbau von Speichertechnologien sowie dynamische Stromtarife und flexible Verträge eine zentrale Rolle. Für eine stabile Versorgung und einen resilienten Energiemarkt ist es entscheidend, diese Mechanismen bei der Bewertung von Anlagen und Verträgen sowie im Risikomanagement zu berücksichtigen.
Das Fraunhofer ITWM entwickelt Werkzeuge, die Versorger und Stadtwerke bei der Bewertung und Absicherung von Portfolios unterstützen. „Unsere Modelle berücksichtigen, wie das Wetter die Produktion erneuerbarer Energien beeinflusst – und welche Risiken sich daraus ergeben. In unsere Lastprognosen fließen deshalb Faktoren wie Sonneneinstrahlung, Temperatur, Eigenproduktion durch Photovoltaik, Wärmepumpen, Batterien und E-Mobilität ein,“ erklärt Jörg Wenzel, der das Projekt am Fraunhofer ITWM betreut.
Leistungselektronik und Netzstabilität
Ein weiteres interessantes Forschungsfeld präsentieren die Forschenden mit ihren Torsionsmonitoringsystemen, mit denen die Einflüsse leistungselektronischer Betriebsmittel auf Synchrongeneratoren erfasst und analysiert werden können. Mit dem wachsenden Anteil leistungselektronischer Komponenten, der Einführung netzbildender Regelungen und dem geplanten Ausbau moderner Gaskraftwerke mit schnell regelbaren Turbinen und Generatoren ist zu erwarten, dass diese Phänomene künftig weiter zunehmen. (pq)