Planung nachhaltiger Energieversorgung
Nachhaltige Entwicklung bedeutet eine höhere soziale und ökologische Verantwortung gegenüber dem Planeten und seinen Ressourcen. Eine Verlagerung von traditionellen Energieformen hin zu erneuerbaren Quellen und eine Steigerung der Energieeffizienz sind von zentraler Bedeutung, um eine bessere und nachhaltigere Zukunft für alle zu erreichen. Dieser Übergang führt zu einem hohen Maß an Dezentralisierung und komplexen Anforderungen an die Planung von Energiesystemen. Insbesondere die zu untersuchenden Technologien werden diverser und kleiner, da der Trend weg von Großkraftwerken hin zu innovativen Kombinationen von regenerativen und teilweise dezentralen Technologien geht. Mit zunehmender Erweiterung und stärkerer Verflechtung der Entscheidungsoptionen werden die daraus resultierenden mathematischen Modelle erheblich größer, komplexer und mit generischen Methoden und Standardlösern wahrscheinlich schwer handhabbar.
Die Arbeitsgruppe Planung nachhaltiger Energieversorgung untersucht konkrete Optimierungsprobleme im Zusammenhang mit der Gestaltung nachhaltiger und effizienterer Energieerzeugungsportfolios. Diese Probleme werden oft durch groß angelegte gemischt-ganzzahlige Programme mit potentiell nicht-konvexen Aspekten dargestellt. Unsere Forschungsinteressen umfassen sowohl innovative Modellierungstechniken als auch massgeschneiderte Lösungsalgorithmen. Da der Bewertungsrahmen über die wirtschaftlichen Betriebskosten der Zielportfolios hinausgeht, ist die Mehrzieloptimierung eine relevante Forschungsrichtung, um einen Kompromiss zwischen verschiedenen - und widersprüchlichen - Leistungskriterien wie CO2-Emissionen und Primärenergiefaktor zu erreichen.
Darüber hinaus bleibt die Bewertung von Investitionsentscheidungen über einen langfristigen Planungshorizont in der Praxis aufgrund der hohen zeitlichen Granularität und Detailliertheit, mit der die Optimierungsprobleme bei der Anlagennutzung gelöst werden müssen, nach wie vor deutlich eingeschränkt. Aus diesem Vorhaben ergeben sich rechnerische Herausforderungen und Unsicherheitsfragen, die durch Zerlegungsalgorithmen und geeignete Lösungsverfahren angegangen werden müssen.
Unser Fokus erstreckt sich über eine Reihe relevanter Themen; von der Kapazitäts- und Ausbauplanung effizienter Energienetze über mehrere Jahrzehnte bis hin zur Projektion der strategischen Perspektiven auf die betriebliche Entscheidungsebene. Durch unsere enge Zusammenarbeit mit Industriepartnern, z.B. aus dem Wärmesektor, versuchen wir, zeitnahe Lösungen im Einklang mit den Zielen der Energiewende zu liefern und unsere Methoden um ein domänenspezifisches Wissen zu erweitern.