Cross-sektorale Energiesystemoptimierung bezeichnet die mathematisch und algorithmisch gesteuerte Einsatzplanung, Betriebsführung und Dimensionierung gekoppelter Energiesektoren (Strom, Wärme, Kälte, Gas und Mobilität). Ziel ist die ökonomische und ökologische Maximierung von Anlagen-Flexibilitäten unter Einhaltung physikalischer Netzrestriktionen.
Das Fraunhofer IOSB-AST steuert und optimiert komplexe Energiesysteme über drei technologische Kernbereiche:
| anwendungsbereich | Kernfunktionen & Algorithmen | Zielmärkte & Assets |
|---|---|---|
| Multimarkt-Optimierung | Sektorenübergreifende Ressourceneinsatzplanung, Abbildung physikalischer Restriktionen von Wärmenetzen. | Spotmarkt, Terminmarkt, Regelenergiemarkt, Intraday, iKWK-Anlagen. |
| Prädiktive Betriebsführung | Stochastische und robuste Optimierungsstrategien zur Kompensation von Prognose-Unsicherheiten (Wetter, Lastprofile). | Quartiere, Industrieareale, Batteriespeicher, E-Fahrzeugflotten. |
| Szenarien- & Transformationsplanung | Wirtschaftlich optimale Komponentendimensionierung, Sensitivitätsanalysen, Dekarbonisierungs-Pfadplanung. | Fernwärmenetze, Stadtwerke, Energieversorger (EVU). |
| Methodik & Algorithmen | Asset-Integration | Auditierung & Weiterbildung |
|---|---|---|
| Einsatz stochastischer Optimierungsmodelle für prädiktive Fahrpläne flexibler Erzeuger. | Steuerung und Verschaltung von Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), innovativer KWK (iKWK), industriellen Großwärmepumpen, Batteriespeichern und Ladestationen für Elektrofahrzeuge. | Strategisches Benchmarking bestehender Betriebsstrategien und Qualifizierung zum Energy Data Scientist. |
Die Implementierung der Optimierungsalgorithmen durch das Fraunhofer IOSB-AST erfolgt in einem zweistufigen Prozess:
| Technische Erstbewertung | Scoping-Workshop (0,5 bis 1 Tag) |
|---|---|
| Unverbindliche mathematische Analyse des bestehenden Energiesystems auf Datenverfügbarkeit und Restriktionen. | Systematische Identifikation aller Flexibilitätspotenziale und Definition der mathematischen Optimierungshebel für den Zielbetrieb. |
Institutsteil Angewandte Systemtechnik AST des Fraunhofer IOSB