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Energiesystemsimulation

Energiesystemsimulationen ermöglichen die Untersuchung und Optimierung der Transformationsprozesse zur Integration von erneuerbaren Energien in Energienetze unter Berücksichtigung synthetischer oder realer Strukturparameter.

Energiesystemsimulation; © Pixabay; Gerd Altmann

Energiesystemsimulation

Abbildung und Untersuchung von gekoppelten Energienetzen

Der Anteil erneuerbarer Energien (EE) an der Bruttostromerzeugung Deutschlands nimmt auf allen Netzebenen stetig zu. In Zukunft werden Verbraucher, Erzeuger, Speicher und Netze verstärkt in Wechselwirkung treten müssen um einen zustandsorientierten Betrieb der Netze und Systeme zu ermöglichen. Am GWI werden umfassende simulative Energiesystemanalysen durchgeführt um Lösungen und Methoden zur Bewerkstelligung dieser Energiesystemtransformation zu entwickeln. 
Der Anteil erneuerbarer Energien (EE) an der Bruttostromerzeugung Deutschlands nimmt auf allen Netzebenen stetig zu. In Zukunft werden Verbraucher, Erzeuger, Speicher und Netze verstärkt in Wechselwirkung treten müssen um einen zustandsorientierten Betrieb der Netze und Systeme zu ermöglichen. Am GWI werden umfassende simulative Energiesystemanalysen durchgeführt um Lösungen und Methoden zur Bewerkstelligung dieser Energiesystemtransformation zu entwickeln. 

Zu diesem Zweck werden adaptive Systeme untersucht, die die nicht immer gleichzeitige Verfügbarkeit der EE und der Bedarfe an elektrischer Energie, Wärme und Treibstoffen bei möglichst umfassender Integration der EE und möglichst geringem Primärenergieeinsatz durch traditionelle Energieträger verbinden.

Die Einbindung der einzelnen miteinander agierenden Akteure im Energiesystem der Zukunft (Netz- und Systemebenen) können am GWI in einem Gesamtenergiesystem mittels dynamischer Simulationen in Modelica untersucht werden. Hierbei können durch detaillierte georeferenzierte Analysen (GIS-Analysen) reale Energie-Infrastrukturen in dynamische Quartiersmodelle überführt werden (Digital Twin), sodass Simulationen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung durchgeführt werden können. Der hauseigene Bottom-up-Ansatz ermöglicht es, die multidirektionalen Wechselwirkungen zwischen Verbrauchern, Erzeugern, Speichern und Netzen in technologieoffenen Pfadanalysen zu untersuchen und Energiekonzepte für eine klima-neutrale Transformation des Energiesystems zu entwickeln. Das Energiesystemmodell des GWI erlaubt es, über diese techno-ökologischen Betrachtungen hinaus ökonomische Kriterien zu berücksichtigen. Diese und andere Kriterien werden in den einzelnen Betrachtungsebenen des Gesamtmodells implementiert. Ausganspunkt der Betrachtungsebenen sind hierbei reale Siedlungsstrukturen oder synthetische Referenztypologien.

Modellgenerierung zur dynamischen Quartierssimulation im Rahmen des Forschungsprojektes EnQM © GWI