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Klimadashboard Münster - Alle Daten

<p>Im Rahmen der Open-Data-Initiative der Stadt Münster erhalten Sie an dieser Stelle alle Rohdaten, die zur Darstellung des <a href="https://klimadashboard.ms/">"Klimadashboard Münster"</a> genutzt werden.</p> <ol> <li>Die angehängte CSV-Datei enthält alle Daten, die sich monatlich oder seltener aktualisieren.</li> <li>Daten, die sich häufiger aktualisieren, sowie detailliertere Datensätze finden Sie <a href="https://opendata.stadt-muenster.de/search?query=klimadashboard">in weiteren Datensätzen auf dem Open-Data-Portal der Stadt Münster</a>. </li> </ol> <p><strong>Infos zu den Datenspalten der CSV-Datei</strong></p> <p>Die CSV-Datei enthält alle Werte, die in den Diagrammen des Klimadashboards genutzt werden, die sich seltener als 1x im Monat aktualisieren. Dazu enthält sie folgende Spalten: </p> <ol> <li>DATEINAME - Über die Spalte "Dateiname" können zusammengehörende Zeilen zugeordnet werden. Die CSV-Datei enthält (fast) alle Rohdaten für die unterschiedlichen "Kacheln" bzw. Diagramme des Klimadashboards. Anhand des Dateinamens können Daten zu einer Klimadashboard-Kachel zugeordnet werden.</li> <li>RAUM - Räumlicher Bereich, auf den sich die Daten beziehen. Z.B. die Gesamtstadt, oder nur ein Stadtviertel.</li> <li>QUELLE_INSTITUTION - Von welcher Institution die Daten stammen, also z.B. die Stadtwerke.</li> <li>THEMENBEREICH - Nur intern genutzt. Die hier enthaltene Zahl stellt eine numerische ID des Dateinamens dar.</li> <li>MERKMAL - Die Beschreibung des Merkmals, auf das sich der Wert bezieht. </li> <li>ZEIT - Der Zeitraum, auf den sich der Wert bezieht.</li> <li>WERT - Der Wert selbst.</li> <li>WERTEEINHEIT - Die Einheit des Werts, z.B. Prozent.</li> </ol> <p><strong>Weitere Infos zum Klimadashboard</strong></p> <p>Der Quellcode, mit dem diese Daten für das Klimadashboard verarbeitet werden, ist Open Source Software und kann im <a href="https://gitlab.opencode.de/smart-city-muenster/klimadashboard-muenster">Klimadashboard-Repository unter OpenCODE.de</a> eingesehen werden. OpenCODE.de ist vergleichbar mit Github. Es ist eine gemeinsame Plattform der Öffentlichen Verwaltung für den Austausch von Open Source Software und kann von Bundes-, Landes- und Kommunalverwaltungen genutzt werden.</p> <p>Das Ziel des Klimadashboard Münster ist es, einen Eindruck zu geben, auf wie vielen unterschiedlichen Ebenen Fortschritte nötig sind, um Klimaneutralität zu erreichen. Ebenso zeigt es auf, wie viele Menschen, Unternehmen und Einrichtungen sich in Münster bereits auf den Weg gemacht haben, damit die Stadtgesellschaft gemeinsam das Klimaziel erreicht. Weitere Informationen zum Klimadashboard erhalten Sie auf der <a href="https://smartcity.ms/klimadashboard-muenster/">Homepage Smart City Münste</a>r.</p> <p>Das Klimadashboard Münster ist von den städtischen Stabsstellen Smart City und Klima in Zusammenarbeit mit weiteren Ämtern und Töchtern des Stadtkonzerns entwickelt worden. Die Maßnahme wurde im Rahmen der Strategiephase (01/2022-06/2023) des Programms „Modellprojekte Smart City (MPSC)“ vom Bundesministerium für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen (BMWSB) und der KfW (Kreditanstalt für Wiederaufbau) gefördert.</p>

Primärenergieverbrauch

<p>Der Primärenergieverbrauch ist seit Beginn der 1990er Jahre rückläufig. Bis auf Erdgas ist der Einsatz aller konventionellen Primärenergieträger seither zurückgegangen. Dagegen hat die Nutzung erneuerbarer Energien zugenommen. Ihr Anteil ist kontinuierlich angestiegen, besonders seit dem Jahr 2000.</p><p>Definition und Einflussfaktoren</p><p>Der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Primrenergieverbrauch#alphabar">Primärenergieverbrauch</a>⁠ (PEV) bezeichnet den Energiegehalt aller im Inland eingesetzten Energieträger. Der Begriff umfasst sogenannte Primärenergieträger, wie zum Beispiel Braun- und Steinkohle, Mineralöl oder Erdgas, die entweder direkt genutzt oder in sogenannte Sekundärenergieträger, wie zum Beispiel Kohlebriketts, Benzin und Diesel, Strom oder Fernwärme, umgewandelt werden. Berechnet wird er als Summe aller im Inland gewonnenen Energieträger zuzüglich des Saldos der importierten und exportierten Mengen sowie der Lagerbestandsveränderungen abzüglich der auf Hochsee gebunkerten Vorräte.</p><p>Statistisch wird der Primärenergieverbrauch über das Wirkungsgradprinzip ermittelt. Dabei werden die Einsatzmengen der in Feuerungsanlagen verbrannten Energieträger mit ihrem Heizwert multipliziert. Für Strom aus Wind, Wasserkraft oder Photovoltaik wird dabei ein Wirkungsgrad von 100 %, für die Geothermie von 10 % und für die Kernenergie von 33 % angenommen. Im Ergebnis wird durch diese internationale Festlegung für die erneuerbaren Energien ein erheblich niedrigerer PEV errechnet als für fossil-nukleare Brennstoffe. Dies hat in Zeiten der Energiewende methodenbedingte Verzerrungen bei der Trendbetrachtung zur Folge: Der Primärenergieverbrauch sinkt bei fortschreitender Substitution von fossil-nuklearen Brennstoffen durch erneuerbare Energien, selbst wenn die gleiche Menge an Strom zur Nutzung bereitgestellt wird. Dieser rein statistische Effekt überzeichnet den tatsächlichen Verbrauchsrückgang, wie die Entwicklung des <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/umweltindikatoren/indikator-erneuerbare-energien">Bruttoendenergieverbrauchs</a> zeigt, welcher von diesem statistischen Effekt unbeeinflusst ist.</p><p>Der Anteil erneuerbarer Energien am gesamten Primärenergieverbrauch steigt aufgrund des Wirkungsgradprinzips dagegen unterproportional (siehe Abb. „Primärenergieverbrauch“). Es wird –bedingt durch oben beschriebene Festlegungen – ein langsamerer Anstieg des Erneuerbaren-Anteils am PEV verzeichnet. Dies kann einen geringeren Ausbaueffekt suggerieren. Diese Effekte werden umso größer, je mehr Stromproduktion aus beispielsweise Kohlekraftwerken durch erneuerbare Energien und/oder Stromimporte (ebenfalls mit Wirkungsgrad von 100 % bewertet) ersetzt werden, weil immer weniger Umwandlungsverluste in die Primärenergiebilanzierung einfließen.</p><p>Der Primärenergieverbrauch wird in erheblichem Maße durch die wirtschaftliche Konjunktur und Struktur, Energieträgerpreise und technische Entwicklungen beeinflusst. Auch die Witterungsverhältnisse und damit verbunden der Bedarf an Raumwärme spielen eine wichtige Rolle.</p><p>Entwicklung und Ziele</p><p>Der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Primrenergieverbrauch#alphabar">Primärenergieverbrauch</a>⁠ in Deutschland ist seit Beginn der 1990er Jahre rückläufig (siehe Abb. „Primärenergieverbrauch“). Das ergibt sich zum einen aus methodischen Gründen beim Umstieg auf erneuerbare Energien (siehe Abschnitt „Primärenergieverbrauch erklärt“). Zum anderen konnten aber auch ein wirtschaftlicher Strukturwandel sowie Effizienzsteigerungen beobachtet werden – letztere zum Beispiel durch bessere Ausnutzung der in Energieträgern gespeicherten Energie (Brennstoffnutzungsgrad) in <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/energie/kraftwerke-konventionelle-erneuerbare">Kraftwerken</a>, Motoren oder Heizkesseln.</p><p>Im 2023 in Kraft getretenen Energieeffizienzgesetz (EnEfG) hat der Gesetzgeber festgelegt, dass der Primärenergieverbrauch bis zum Jahr 2030 um 39,3 % unter dem Wert des Jahres 2008 liegen soll. In den „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimaschutz-energiepolitik-in-deutschland/szenarien-projektionen/treibhausgas-projektionen/aktuelle-treibhausgas-projektionen">Treibhausgas-Projektionen 2025</a>“ wurde auf der Basis von Szenarioanalysen untersucht, ob Deutschland seine Klimaziele im Jahr 2030 erreichen kann. Wichtig ist dabei auch die Frage nach der zu erwartenden Entwicklung des Primärenergieverbrauchs. Das Ergebnis der Untersuchung: Wenn alle von der Regierungskoalition geplanten Maßnahmen umgesetzt werden, ist im Jahr 2030 mit einem PEV von etwa 9.800 Petajoule (PJ) zu rechnen (Mit-Maßnahmen-⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/s?tag=Szenario#alphabar">Szenario</a>⁠). Das wäre gegenüber dem Jahr 2008 ein Rückgang von lediglich etwa 32 %. Weitere Maßnahmen zur Senkung des PEV sind also erforderlich, um die Ziele des EnEfG zu erreichen.</p><p>Primärenergieverbrauch nach Energieträgern</p><p>Seit 1990 hat sich der Energieträgermix stark verändert. Der Verbrauch von ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Primrenergie#alphabar">Primärenergie</a>⁠ auf Basis von Braunkohle lag im Jahr 2024 um 75 %, der von Steinkohle um etwa 67 % unter dem des Jahres 1990. Der Energieverbrauch auf Basis von Erdgas stieg an: Noch im Jahr 2021 lag das Plus gegenüber dem Jahr 1990 bei 44 %. In der Folge des Krieges in der Ukraine und den daraus erwachsenden Versorgungsengpässen und der wirtschaftlichen Rezession sank der Gasverbrauch in den Jahren 2022 und 2023 gegenüber dem Jahr 2021 jedoch deutlich. Im Jahr 2024 war erneut ein Anstieg zu verzeichnen: Der Energieverbrauch für Erdgas lag 19 % über dem des Jahres 1990. Der Einsatz erneuerbarer Energieträger hat sich seit 1990 mehr als verzehnfacht (siehe Abb. „Primärenergieverbrauch nach Energieträgern“).</p>

Treibhausgas-Projektionen 2025 für Deutschland - Datentabelle (ehemals Kernindikatoren)

Für die Treibhausgas-Projektionen sind die Treibhausgas-Emissionen der wesentliche Indikator, um die Erreichung der Klimaschutzziele zu kontrollieren. Allerdings umfassen klima- und energiepolitische Strategien der Bundesregierung weitere Ziele und Indikatoren. Deshalb haben das beauftragte Forschungskonsortium, das Thünen-Institut und das Umweltbundesamt neben Treibhausgas-Emissionen und Rahmendaten weitere Projektionsdaten im Sinne eines Nachschlagewerks zusammengestellt, um Steuerungsmöglichkeiten aufzuzeigen. Thematisch beziehen sich die Projektionsdaten auf die Bereiche Energiebezogene Indikatoren, neue Brennstoffe, Energiewirtschaft, Industrie, Gebäude, Verkehr, Landwirtschaft, Abfallwirtschaft sowie Landnutzung, Landnutzungsänderung und Forstwirtschaft (LULUCF). Sie bieten unter anderem Informationen zu möglichen Entwicklungen von Angebot und Nachfrage sowie der installierten Leistung wichtiger Energieträger, Kosten und Produktionsmengen von Industriegütern, der Verkehrsleistung sowie zu Emissionen, Flächennutzung und Düngereinsatz in der Land-, Forst- und Abfallwirtschaft. Das Datenportal Data Cube des Umweltbundesamtes bietet erweiterte Filter- und Darstellungsmöglichkeiten der Projektionsdaten im Vergleich zur Veröffentlichung als Datentabelle.

Treibhausgas-Projektionen 2023 für Deutschland - Kerdindikatoren des Projektionsberichtes 2023

Für die Treibhausgas-Projektionen sind die Treibhausgas-Emissionen der wesentliche Indikator, um die Erreichung der Klimaschutzziele zu kontrollieren. Allerdings umfassen klima- und energiepolitische Strategien der Bundesregierung weitere Ziele und Indikatoren. Deshalb haben das Umweltbundesamt und das beauftragte Forschungskonsortium neben Treibhausgas-Emissionen und Rahmendaten sogenannte Kernindikatoren zusammengestellt, um Steuerungsmöglichkeiten aufzuzeigen. Thematisch beziehen sich die Kernindikatoren auf die Bereiche Energiebezogene Indikatoren, neue Brennstoffe, Energiewirtschaft, Industrie, Gebäude, Verkehr, Landwirtschaft, Abfallwirtschaft sowie Landnutzung, Landnutzungsänderung und Forstwirtschaft (LULUCF). Sie bieten unter anderem Informationen zu möglichen Entwicklungen von Angebot und Nachfrage sowie der installierten Leistung wichtiger Energieträger, Kosten und Produktionsmengen von Industriegütern, der Verkehrsleistung sowie zu Emissionen, Flächennutzung und Düngereinsatz in der Land-, Forst- und Abfallwirtschaft. Das Datenportal Data Cube des Umweltbundesamtes bietet erweiterte Filter- und Darstellungsmöglichkeiten der Kernindikatoren im Vergleich zur Veröffentlichung als Datentabelle. Über das Feld \

Treibhausgas-Projektionen 2025 für Deutschland - Datentabelle (ehemals Kernindikatoren)

Für die Treibhausgas-Projektionen sind die Treibhausgas-Emissionen der wesentliche Indikator, um die Erreichung der Klimaschutzziele zu kontrollieren. Allerdings umfassen klima- und energiepolitische Strategien der Bundesregierung weitere Ziele und Indikatoren. Deshalb haben das beauftragte Forschungskonsortium, das Thünen-Institut und das Umweltbundesamt neben Treibhausgas-Emissionen und Rahmendaten weitere Projektionsdaten im Sinne eines Nachschlagewerks zusammengestellt, um Steuerungsmöglichkeiten aufzuzeigen. Thematisch beziehen sich die Projektionsdaten auf die Bereiche Energiebezogene Indikatoren, neue Brennstoffe, Energiewirtschaft, Industrie, Gebäude, Verkehr, Landwirtschaft, Abfallwirtschaft sowie Landnutzung, Landnutzungsänderung und Forstwirtschaft (LULUCF). Sie bieten unter anderem Informationen zu möglichen Entwicklungen von Angebot und Nachfrage sowie der installierten Leistung wichtiger Energieträger, Kosten und Produktionsmengen von Industriegütern, der Verkehrsleistung sowie zu Emissionen, Flächennutzung und Düngereinsatz in der Land-, Forst- und Abfallwirtschaft. Das Datenportal Data Cube des Umweltbundesamtes bietet erweiterte Filter- und Darstellungsmöglichkeiten der Projektionsdaten im Vergleich zur Veröffentlichung als Datentabelle. Über das Feld \

Die Bedeutung des künftigen Torfabbaus für den Klimaschutz in Niedersachsen − Ergebnisse aus dem Projekt „Klimaschutz durch Moorschutz“

In Niedersachsen befinden sich deutschlandweit die mit Abstand meisten noch heute aktiven Torfabbaugebiete. Trotz der hohen Klimarelevanz von Mooren gibt es keine Daten zu den klimatischen Auswirkungen des anhaltenden Torfabbaus. Im Jahr 2022 startete daher das Umweltforum Osnabrücker Land e. V. eine landesweite Anfrage an die in Niedersachsen für Genehmigungen des Torfabbaus zuständigen Unteren Naturschutzbehörden. Die von den Behörden zur Verfügung gestellten Unterlagen und die Antworten der Niedersächsischen Landesregierung auf eine Große Anfrage der Fraktion BÜNDNIS 90/DIE GRÜNEN aus dem Jahr 2021 geben einen Einblick in den Stand des derzeitigen sowie geplanten Torfabbaus in Niedersachsen. Auf dieser Grundlage ließen sich die mit dem geplanten Torfabbau verbundene CO2-Emissionen abschätzen. Aus einem Restvolumen von ca. 38 Mio. m³ Torf auf ca. 7.485 ha Fläche, das bis 2046 auf Grundlage bereits erteilter Genehmigungen abgebaut werden kann, können Emissionen in Höhe von knapp 10 Mio. t CO2 resultieren. Eine Vermeidung dieser Emissionen könnte ein zentraler Hebel sein, um die niedersächsischen Klimaziele hinsichtlich der jährlichen Reduktion von Emissionen aus kohlenstoffreichen Böden zu erreichen.

Messsysteme für Großerzeugungs-Anlage, Teilvorhaben: Durchführung des Feldtests

Neue erneuerbare Erzeugungsmengen von mehr als 300 TWh werden bis 2030 zur Erreichung der Klimaziele und der Erhöhung der Gasunabhängigkeit durch Elektrifizierung in den Sektoren Wärme und Mobilität benötigt. Über ein intelligentes Messsystem können diese Anlagen sicher informationstechnisch angebunden und für die Netzintegration sowie Vermarktung gesteuert werden. Bislang ist dies für kleiner Erzeugungsanlagen möglich und beschrieben. Für Großerzeugungsanlagen werden wir dafür im Projekt MeGA ein Konzept entwickeln und bis zum Feldtest bringen. Mit unserem Projekt ermöglichen wir damit die Basis für die Nutzung des Cyber-Security-Konzepts des Smart Meter Gateways (SMGW) in zusätzlichen Anwendungsbereichen. Die Stadtwerke Pforzheim hat den Schwerpunkt ihrer Arbeiten in der praktischen Erprobung der Vorhabenziele. Konkret werden wir uns intensiv im Labortest und Feldversuch beteiligen.

Umweltfreundliches Galvanisierungsverfahren zum Ersatz von Silber durch Kupfer für PV-Solarzellenkontakte

Zielsetzung: Die Solarenergie ist neben der Windenergie eine der Hauptsäulen der Energiewende. Damit die Klimaziele erreicht werden, ist es notwendig die Solarindustrie weltweit massiv zu skalieren. Pierre Verlinden, einer der weltweit führendsten Solarexperten, äußert sich dazu 2020 im Journal of Renewable and Sustainable Energie wie folgt: “The [PV] industry has demonstrated that it is capable to grow at a very high rate and to continuously reduce the cost of manufacturing. There are no challenges related to the technology, manufacturing cost, or sustainability, except for the consumption of silver, which needs to be reduced by at least a factor of 4 […].” Silber ist die einzige kritische Ressource in der Solarzellenproduktion. Derzeit werden bereits weltweit ca. 17 % des jährlich in Minen abgebauten Silbers für die Solarzellenfertigung beansprucht. Gleichzeitig wächst die Fertigungskapazität für Solarzellen exponentiell um 20 - 30 % pro Jahr. Ohne technologische Innovation würde die Solarindustrie bereits im Jahr 2030 das gesamte weltweit verfügbare Silber aus dem Bergbau nachfragen. Es versteht sich von selbst, dass dies kein tragfähiges Szenario ist, zumal auch andere Zukunftstechnologien, wie die Elektromobilität, einen zunehmend hohen Silberbedarf anmelden. Expert*innen sind sich einig, dass die Versorgung der Solarindustrie mit Silber für die elektrischen Kontakte der Solarzellen bereits in 2 - 4 Jahren das größte Problem für das nötige Wachstum der Solarindustrie sein wird und somit auch zum Flaschenhals für die gesamte Energiewende wird. Das Spin-off des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE, PV2+, hat eine patentierte Galvaniktechnologie entwickelt, die es Solarzellenherstellern erlaubt mithilfe eines speziell entwickelten Elektrolyten, in Solarzellenkontakten Silber durch Kupfer zu substituieren. Dies ermöglicht die Skalierung der Solarindustrie und löst somit eine der zentralen Nachhaltigkeitsherausforderungen unserer Zeit. Fazit: Das Förderprojekt PV2+ verfolgte das Ziel, Silber durch Kupfer in Solarzellenkontakten zu ersetzen, um Kosten zu senken, die Rohstoffabhängigkeit zu verringern und die ökologische Nachhaltigkeit der Photovoltaikbranche zu stärken. Die gewählte technische Vorgehensweise erwies sich als sehr erfolgreich: Prozesse wie Sputtern und Laserablation wurden optimiert und auf Industrieanlagen übertragen, eine neue Galvanikanlage ermöglichte die homogene Kupferabscheidung auf über 500 Zellen bei stabilisiertem Elektrolyt. Der Proof of Concept wurde durch bessere Zellleistungen auf Industriewafern und einem ROI < 1 Jahr erbracht. Auch erste Umsätze durch Kundenbemusterungen bestätigen den Marktbedarf. Strategisch war eine Kurskorrektur nötig: Aufgrund des Rückgangs der europäischen Solarindustrie wurde der Fokus erfolgreich auf Asien und die USA sowie auf eigene pilotähnliche Demoproduktion verlagert. Diese Neuausrichtung erwies sich als essenziell für Markteintritt und Skalierung. Alternative technische Ansätze wie Kupfer-Nanopartikel oder Polymermasken wurden geprüft, boten jedoch keine vergleichbare Leistung, Wirtschaftlichkeit oder Umweltbilanz wie das patentierte Galvanikverfahren von PV2+. Die zentrale alternative Idee war daher nicht technologischer, sondern strategischer Natur und sie trug maßgeblich zur Zielerreichung bei.

Optimierung von Energiesystemen unter Verwendung bilinearer Nebenbedingungen, Teilvorhaben: Analyse des Potenzials bilinearer Approximationen in Energiesystemen mit nichtlinearen Eigenschaften

Die rechnergestützte Optimierung von Energiesystemen ist ein entscheidender Baustein für die Energiewende und das Erreichen von Klimaschutzzielen. Dabei werden die realen Systeme in mathematische Modelle übertragen und nach Vorgabe eines Ziels, z.B. der Minimierung von Emissionen oder Kosten, durch Algorithmen im Rechner gelöst. In der Planungspraxis werden fast ausschließlich vereinfachte, lineare Modelle verwendet, was in vielen Fällen auch eine ausreichend genaue Beschreibung der Realität darstellt (meist MILP). Bei einer Reihe von aktuellen Problemstellungen, wie der Optimierung von Prozessen und Systemen mit schwankenden Temperaturniveaus (z.B. Wärmepumpen oder Dampfsysteme in Kraftwerken), trifft das aber nicht mehr zu. Alternativ können nichtlineare Modelle mit angepassten Optimierungsmethoden (MINLP) verwendet werden, dabei steigt aber der Aufwand erheblich und ist eigentlich nur im Forschungskontext leistbar. Bilineare Methoden stellen einen Mittelweg dar. Der Einsatz dieser Methoden in der Energiesystemtechnik wird in diesem Projekt anhand praktischer Anwendungsfälle untersucht. Dazu werden im Teilvorhaben des SWK E² die drei methodischen Ansätze bezüglich Ergebnisqualität, Modellierungs- und Rechenaufwand gegenübergestellt. Eine Herausforderung ist dabei die Überführung der nichtlinearen in bilineare Formulierungen. Diese kann einerseits manuell erfolgen. Hierzu werden im Projekt für verschiedene Problemklassen methodische Vorgehensweisen im Sinne eines Leitfadens erarbeitet. Andererseits kann das Aufstellen der Gleichungen durch Algorithmen unterstützt werden. Hier erstellt der Projektpartner GFaI auf Basis der gemeinsamen Ideen einen Softwareprototypen. Dieser Prototyp wird außerdem verbesserte Lösungsalgorithmen für bilinear modellierte Energiesysteme enthalten, die in die Potenzialbewertung durch das SWK E² einfließen werden. Ziel ist es, die Methodik für die breite Anwendung außerhalb des Wissenschaftsbetriebs zugänglich zu machen.

Optimierung von Energiesystemen unter Verwendung bilinearer Nebenbedingungen

Die rechnergestützte Optimierung von Energiesystemen ist ein entscheidender Baustein für die Energiewende und das Erreichen von Klimaschutzzielen. Dabei werden die realen Systeme in mathematische Modelle übertragen und nach Vorgabe eines Ziels, z.B. der Minimierung von Emissionen oder Kosten, durch Algorithmen im Rechner gelöst. In der Planungspraxis werden fast ausschließlich vereinfachte, lineare Modelle verwendet, was in vielen Fällen auch eine ausreichend genaue Beschreibung der Realität darstellt (meist MILP). Bei einer Reihe von aktuellen Problemstellungen, wie der Optimierung von Prozessen und Systemen mit schwankenden Temperaturniveaus (z.B. Wärmepumpen oder Dampfsysteme in Kraftwerken), trifft das aber nicht mehr zu. Alternativ können nichtlineare Modelle mit angepassten Optimierungsmethoden (MINLP) verwendet werden, dabei steigt aber der Aufwand erheblich und ist eigentlich nur im Forschungskontext leistbar. Bilineare Methoden stellen einen Mittelweg dar. Der Einsatz dieser Methoden in der Energiesystemtechnik wird in diesem Projekt anhand praktischer Anwendungsfälle untersucht. Dazu werden im Teilvorhaben des SWK E² die drei methodischen Ansätze bezüglich Ergebnisqualität, Modellierungs- und Rechenaufwand gegenübergestellt. Eine Herausforderung ist dabei die Überführung der nichtlinearen in bilineare Formulierungen. Diese kann einerseits manuell erfolgen. Hierzu werden im Projekt für verschiedene Problemklassen methodische Vorgehensweisen im Sinne eines Leitfadens erarbeitet. Andererseits kann das Aufstellen der Gleichungen durch Algorithmen unterstützt werden. Hier erstellt der Projektpartner GFaI auf Basis der gemeinsamen Ideen einen Softwareprototypen. Dieser Prototyp wird außerdem verbesserte Lösungsalgorithmen für bilinear modellierte Energiesysteme enthalten, die in die Potenzialbewertung durch das SWK E² einfließen werden. Ziel ist es, die Methodik für die breite Anwendung außerhalb des Wissenschaftsbetriebs zugänglich zu machen.

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