Competence Center for
Energy Transition (CC4E) Competence Center for Energy Transition (CC4E)

Wir analysieren und optimieren Energiesysteme mit digitalen Modellen, künstlicher Intelligenz und datenbasierten Methoden.

Die Energiewende stellt das Gesamtsystem der Energieversorgung vor neue Anforderungen: Erzeugung, Verbrauch, Speicher und Infrastruktur müssen stärker vernetzt und flexibel miteinander interagieren. Der Forschungsschwerpunkt Energiesystemanalyse am CC4E untersucht diese komplexen systemischen Zusammenhänge und entwickelt Modelle, Methoden und digitale Werkzeuge zur Gestaltung intelligenter Energiesysteme.

Ein zentrales Arbeitsfeld ist die sektorgekoppelte Systemanalyse, bei der Strom‑, Wärme‑, Mobilitäts‑ und Industriesektoren gemeinsam betrachtet werden, um Wechselwirkungen und den netzdienlichen Einsatz von Flexibilitätsoptionen sichtbar zu machen. Hierbei liegt der Fokus auf der Untersuchung, wie einzelne Technologien und Prozesse durch ein Energiemanagementsystem so flexibilisiert und aufeinander abgestimmt werden können, dass sie zur Stabilisierung des modernen Energiesystems, das durch Dezentralität und erneuerbare Energien geprägt ist, beitragen können. In enger Schnittstelle zum Kompetenzbereich Speicherung und Wandlung untersucht das CC4E hier die Netzintegration und Systemeinbindung von Speichertechnologien wie Batteriesystemen und Elektrolyseuren. Durch den Einsatz moderner Modellierungsverfahren, darunter multilineare zeitinvariante Modelle, lassen sich in verschiedenen Simulationen Systemverhalten und Betriebspunkte präzise analysieren. So können wir aktuelle Fragestellungen der Energiewende vom einzelnen Industriestandort bis zur länderübergreifenden Modellregion beantworten.

Plausible Annahmen sind die Grundvoraussetzung guter wissenschaftlicher Arbeit und ihrer Ergebnisse. Daher liegt ein weiterer besonderer Schwerpunkt auf den Themen Datenanalyse, Digitalisierung und KI. Sie bilden die Grundlage dafür, Energiesysteme u.a. mittels intelligenter Messsysteme genauer zu bestimmen und so anschließend besser vorhersagen, optimieren und flexibel steuern zu können. 

Darüber hinaus werden die intelligente Betriebsführung sowie Steuer‑ und Regelungskonzepte erforscht, die Lastflüsse optimieren und Energie effizient dort nutzen, wo sie benötigt wird. Dazu gehört auch die Entwicklung von Softwarelösungen für ein intelligentes Lademanagement, das Ladeleistungen maximiert und den Anteil lokal erzeugter erneuerbarer Energien erhöht.

Damit liefert der Forschungsschwerpunkt Energiesystemanalyse wichtige Grundlagen für ein resilienteres, flexibleres und systemdienliches Energiesystem.

Darüber hinaus untersucht die Forschungsgruppe Smart Sustainable Systems in diesem Kompetenzbereich den Einsatz und die Wirkung von Sensorik, smarten Systemen und fortgeschrittenen Technologien in nachhaltigkeitsrelevanten Kontexten. Im Fokus stehen datengetriebene und cyber-physische Systeme, die reale Prozesse erfassen, analysieren und gezielt beeinflussen. Dazu zählen unter anderem Sensornetzwerke, Drohnen und autonome Systeme, sowie interaktive und immersive Systeme. Diese Technologien werden genutzt, um komplexe Systeme besser zu verstehen und operative Entscheidungen zu unterstützen. Anwendungsfelder umfassen die nachhaltige Mobilität, erneuerbare Erzeugung, sowie Maßnahmen im Gebäudebereich, etwa energetische Sanierung in Schnittstelle zum Kompetenzbereich Wärme. Ziel ist nicht nur die technische Optimierung, sondern die systemische Verbesserung von Nachhaltigkeit.

Nachhaltigkeit wird dabei als multikriterielles Problem verstanden. Neben technischer Machbarkeit werden ökonomische Effizienz, individuelle Hemmnisse und gesellschaftliche Akzeptanz systematisch berücksichtigt. Zusätzlich werden Auswirkungen auf mehrere Dimensionen analysiert, darunter Treibhausgasemissionen, Biodiversität, Luftqualität und Lärmbelastung. Die Gruppe verbindet technische Analyse mit Methoden der Entscheidungsunterstützung, um Zielkonflikte zwischen diesen Kriterien transparent zu machen und fundierte Abwägungen zu ermöglichen. Damit besteht eine enge Verbindung zum Kopetenzbereich Gesellschaft und Nachhaltigkeit.