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MathEnergy: Mathematische Schlsseltechniken fr Energienetze im Wandel

Im Verbundprojekt MathEnergy wollen Wissenschaftler aus vier Universitten, zwei Fraunhofer-Instituten, der Energiewirtschaft und dem Max-Planck-Institut fr Dynamik komplexer technischer Systeme Magdeburg eine Softwarebibliothek erstellen, die das komplette gekoppelte Gas- und Stromnetz Deutschlands in allen Ebenen abzubilden vermag. Die Software soll in der Lage sein, langfristige Entscheidungen zu untersttzen, um Versorgung und Rohstoffzufuhr zu sichern, Netzstabilitt zu gewhren oder den Netzausbau lokal voranzutreiben.

Deutschland hat sich ein ehrgeiziges Ziel fr das Einsparen von Kohlendioxid gesetzt: Bis 2050 sollen die CO2-Emissionen um 80 bis 95% im Vergleich zu 1990 reduziert werden. Um zuknftig eine nachhaltige und CO2-neutrale Energieversorgung gewhrleisten zu knnen, muss der gesamte Energiekreislauf in Strom-, Gas- und Wrmenetzen betrachtet werden.

Um sowohl die Erfordernisse seitens der Energietrger und der Energiespeicherung als auch die Anforderungen der Netzauslastung und des Netzausbaus ganzheitlich betrachten zu knnen, wurde das Verbundprojekt MathEnergy, gefrdert vom Bundesministerium fr Wirtschaft und Energie (BMWi), ins Leben gerufen. Es vereint Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus vier Universitten, zwei Fraunhofer-Instituten und einem Max-Planck-Institut sowie Partner und Netzbetreiber aus der Energiewirtschaft.

Ziel von MathEnergy ist es, eine Software bzw. Softwarebibliothek zu erstellen, die es prinzipiell ermglicht, das komplette gekoppelte Gas- und Stromnetz Deutschlands in allen Ebenen abzubilden. In Zukunft soll mit dieser Software die Steuerung des Gesamtnetzes signifikant verbessert werden knnen. Die Software soll in der Lage sein, langfristige Entscheidungen zu untersttzen, um Versorgung und Rohstoffzufuhr zu sichern, Netzstabilitt zu gewhren oder den Netzausbau lokal voranzutreiben. Es gilt, mit schnellen Simulationen fr unterschiedliche Szenarien im tglichen operativen Geschft unverzgliche und sachliche Entscheidungen treffen zu knnen.

Dafr mssen mathematische Methoden entwickelt werden, um Gas- und Stromflsse in groen, komplexen Netzwerken zu berechnen und schlielich simulieren zu knnen. Die Herausforderung besteht darin, umfassende, hierarchisch aufgebaute Systeme und starke Abhngigkeiten zwischen den einzelnen Netzen zu erfassen und abzubilden. Aus einem komplexen Modell muss schlielich ein einfacheres, per Algorithmus schnell berechenbares erzeugt werden knnen.

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