Mit digitalen Technologien und mathematischen Modellen ermöglicht das Fraunhofer ITWM präzise Analysen, zuverlässige Prognosen und intelligente Regelungen – und damit eine flexible und sichere Energieversorgung.
Der Ausbau erneuerbarer Energien verändert die Preisbildung an Strommärkten und beeinflusst die Prognose von Lastprofilen erheblich. Für eine stabile Versorgung und einen resilienten Energiemarkt ist es entscheidend, diese Mechanismen bei der Bewertung von Anlagen und Verträgen sowie im Risikomanagement zu berücksichtigen. Neben dem Ausbau von Speichertechnologien spielt die Flexibilität auf der Nachfrageseite eine zentrale Rolle. Dynamische Stromtarife und flexible Verträge schaffen ökonomische Anreize für Verbraucher und tragen zur Integration erneuerbarer Energien bei. Das Fraunhofer ITWM entwickelt hierfür Werkzeuge, die Versorger und Stadtwerke bei der Bewertung und Absicherung von Portfolios unterstützen.
Fernwärme im Fokus: »AD Net Heat« für intelligente Netze
Ein Schwerpunkt unseres Messeauftritts ist die Softwarelösung »AD Net Heat«, die Fernwärmenetze dynamisch simuliert und in Echtzeit optimiert. »Mit einem Digitalen Zwilling des Netzes können Versorgungsunternehmen die Temperatur- und Strömungsverhältnisse im aktuell vorhandenen Wärmenetz sowie zukünftigen Ausbaustufen überprüfen und den Betrieb stets effizient steuern – selbst unter komplexen Bedingungen wie dezentraler Einspeisung,« so Johanna Heidrich, Expertin für die Software am Fraunhofer ITWM.
Heizen mit KI: Effizienzsteigerung in Wärmeerzeugungsanlagen
Mit KI-gestützten Technologien und Digitalen Zwillingen optimieren die Forschenden den Betrieb von Heizkraftwerken und Nahwärmenetzen. Die Lösungen des Fraunhofer ITWM ermöglichen eine vorausschauende Planung des Energiebedarfs, die intelligente Steuerung von Anlagen und die Reduktion von Primärenergie – insbesondere Gas. An einer Vielzahl von Heizanlagen konnten die Forschenden mit Energieversorgern wie RheinEnergie zeigen, wie sich durch datenbasierte Regelung und Automatisierung erhebliche Energieeinsparungen und CO₂-Reduktionen erzielen lassen.
»RAPIDZ«: Digitale Zwillinge für die Produktion
Mit der Modellierungsplattform »RAPIDZ – Ressourcenanalyse und Prozessintegration durch Digitale Zwillinge« bringt das Fraunhofer ITWM die Vorteile Digitaler Zwillinge direkt in die industrielle Produktion. »Mit unserer Plattform können Unternehmen ihren Energieverbrauch, Emissionen und Betriebsdaten in Echtzeit erfassen und analysieren. Das bedeutet: Prozesse lassen sich gezielt steuern, Ressourcen werden geschont und die Produktionsqualität steigt deutlich,« so Christian Salzig vom Fraunhofer ITWM. RAPIDZ ist ein zentraler Baustein für Smart Manufacturing, da es die umfassende Digitalisierung mit intelligenter Prozessoptimierung verbindet und damit direkte Mehrwerte für die Industrie schafft.
Leistungselektronik und Netzstabilität: Torsionsmonitoring für Synchrongeneratoren
Die Forschenden am Fraunhofer ITWM erfassen und analysieren, wie leistungselektronische Betriebsmittel Synchrongeneratoren beeinflussen. In elektrischen Netzen treten zunehmend Frequenzanregungen auf, die niederfrequente Torsionsschwingungen an Wellensträngen verursachen können. Solche Schwingungen führen zu erhöhten mechanischen Belastungen in rotierenden Maschinen, zu Kopplungseffekten zwischen Netz- und Anlagendynamiken und bergen das Risiko von Stabilitätsproblemen im Gesamtsystem. Mit dem wachsenden Anteil leistungselektronischer Komponenten, der Einführung netzbildender Regelungen und dem geplanten Ausbau moderner Gaskraftwerke mit schnell regelbaren Turbinen und Generatoren ist zu erwarten, dass diese Phänomene künftig weiter zunehmen. Erste Messungen mit den Torsionsmonitoringsystemen des Fraunhofer ITWM in realen Netzen zeigen bereits heute deutliche Anzeichen solcher Wechselwirkungen auf verschiedenen Spannungsebenen.
Erleben Sie unsere Technologien auf der E‑world Energy and Water, Halle 4, Stände 42 F und G. Wir zeigen, wie digitale Lösungen die Energiewirtschaft von morgen gestalten.
Weitere Themen und Informationen online:
www.itwm.fraunhofer.de/pm-e-world-26
Über das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM
Das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM in Kaiserslautern zählt zu den größten Forschungsinstituten für angewandte Mathematik weltweit. Wir sehen unsere Aufgabe darin, die Mathematik als Schlüsseltechnologie weiterzuentwickeln und innovative Anstöße zu geben. Unser Fokus liegt auf der Umsetzung mathematischer Methoden und Technologie in Anwendungsprojekten und ihre Weiterentwicklung in Forschungsprojekten. Als weiterer Forschungsschwerpunkt hat sich die optische Messtechnik mit Fokus auf Schichtdickenmessung und zerstörungsfreie Prüfung etabliert. Das enge Zusammenspiel mit Partnern aus der Wirtschaft garantiert die hohe Praxisnähe unserer Arbeit.
Deren integrale Bausteine sind Beratung, Umsetzung und Unterstützung bei der Anwendung von Hochleistungsrechnertechnologie und Bereitstellung maßgeschneiderter Software-Lösungen. Hard- und Softwareentwicklung, Systemdesign und -anpassung sowie Integration gehören dabei zu unseren Leistungen. Unsere verschiedenen Kompetenzen adressieren ein breites Kundenspektrum: Fahrzeugindustrie, Maschinenbau, chemische Industrie, Energie und Finanzwirtschaft. Dieses profitiert auch von unserer guten Vernetzung, beispielsweise im Leistungszentrum Simulations- und Software-basierte Innovation.
Über die Fraunhofer-Gesellschaft
Die Fraunhofer-Gesellschaft mit Sitz in Deutschland ist die weltweit führende Organisation für anwendungs-orientierte Forschung. Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien sowie auf die Verwertung der Ergebnisse in Wirtschaft und Industrie spielt sie eine zentrale Rolle im Innovationsprozess. Als Wegweiser und Impulsgeber für innovative Entwicklungen und wissenschaftliche Exzellenz wirkt sie mit an der Gestaltung unserer Gesellschaft und unserer Zukunft. Die 1949 gegründete Organisation betreibt in Deutschland derzeit 75 Institute und Forschungseinrichtungen. Mehr als 30 000 Mitarbeitende, überwiegend mit natur- oder ingenieurwissenschaftlicher Ausbildung, erarbeiten das jährliche Forschungsvolumen von 2,9 Milliarden Euro. Davon fallen 2,5 Milliarden Euro auf den Bereich Vertragsforschung.