Lehrinhalte
Dieses Modul befasst sich mit der Modellierung und Analyse zukünftiger Energiesysteme, wobei der Schwerpunkt auf erneuerbaren Energiequellen und der Frage liegt, wie Speicher- und Netzinfrastrukturen deren Integration in das Energiesystem unterstützen können. Gleich zu Beginn des Kurses werden die Studierenden mit realen Daten zu historischen Wetterdaten, Landnutzungsbeschränkungen, bestehenden Kraftwerksflotten, Übertragungsnetzdaten, Strommärkten und Nachfragezeitreihen arbeiten, um die Herausforderungen und Lösungen für einen erfolgreichen Übergang zu klimaneutralen Energiesystemen kennenzulernen.
Die Themen des Kurses umfassen:
- Zeitreihenanalyse der Wind- und Solarstromerzeugung, des Energiebedarfs, Technologiekosten und Marktpreisen.
- GIS-basierte Bewertung von Potenzialen erneuerbarer Energien.
- Modellierung von täglichen und saisonalen Energiespeichern.
- Modellierung von (linearisierten) Leistungsflüssen und Übertragungsnetzen.
- Einführung in die mathematische Optimierung (oder deren Wiederholung).
- Strommarktdesigns mit Strom aus erneuerbaren Energien (Merit Order, Marktwerte, Redispatch, Nodal Pricing)
- Systemplanung für den Einsatz erneuerbarer Energien, Energiespeicherung und Übertragungsinfrastruktur.
- Modellierung von Sektorkopplung und Nachfragesteuerung (Beispiele aus Industrie, Gebäude oder Verkehr).
- Modellierung unter Unsicherheit und Methoden zur Komplexitätsreduktion.
- Programmierung von Energiesystemmodellen in Python (z.B. pandas, geopandas, networkx, pyomo, cartopy, rasterio, PyPSA and atlite).
- Visualisierung und Kommunikation von Energiesystemanalysen.
