Energie sparen und sinnvoll nutzen – dieses Ziel zieht sich durch viele Projekte am Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM. Wir setzen uns dafür ein, das Entstehen, Beschaffen und Verteilen von Energie berechenbar zu machen.
Mit KI, digitalen Zwillingen und smarten Algorithmen zu einer ressourcenschonenden Energiewirtschaft
Energie sparen und sinnvoll nutzen – dieses Ziel zieht sich durch viele Projekte am Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM. Wir setzen uns dafür ein, das Entstehen, Beschaffen und Verteilen von Energie berechenbar zu machen.
Die Monitoringsysteme unserer Abteilung »Systemanalyse, Prognose und Regelung« mit berührungsloser Drehmomenterfassung sind schon seit vielen Jahren in Kraftwerken im Einsatz, um kritische Torsionsschwingungen in den Wellensträngen resultierend aus Wechselwirkungen mit dem elektrischen Netz zu erfassen. Nun hat das Team das Messsystem so erweitert, dass es auch Drehzahl und Drehwinkel bestimmt.
Künstliche Intelligenz für einen effizienten Anlagenbetrieb
Auf der Messe stellen sie ihren Demonstrator vor, mit dem die Forschenden zeigen, wie sie Fehler mit KI analysieren. Über den Kraftwerksbereich hinaus eignen sich unsere Systeme prinzipiell zur Torsionserfassung und -analyse an Antrieben mit ferromagnetischer Wellenoberfläche. Unsere Systeme stellen eine ideale Erweiterung von Condition-Monitoring-Systemen für viele Anwendungen dar«, erklärt Dr. Andreas Wirsen, Leiter der Abteilung.
Bildgebende Verfahren für die Prozess- und Produktüberwachung
Der Demonstrator veranschaulicht ebenfalls, wie bildgebende Verfahren in den Bereichen Condition Monitoring, Predictive Maintenance und Qualitätskontrolle Anwendung finden können. »Unsere bildgebenden Verfahren erkennen schon früh Qualitätsveränderungen der Produkte, schon bevor die Fehlertoleranz überschritten und das Produkt aussortiert wird«, so Wirsen.
Die innovativen Algorithmen identifizieren die Ursachen für Abweichungen, was gezielte Maßnahmen ermöglicht. Dies führt zur Reduzierung von Ausschuss und minimiert Ausfallzeiten. Darüber hinaus wird die Erfassung des Energieverbrauchs und der damit verbundenen Kosten in die Analyse einbezogen.
Digitaler Zwilling optimiert Prozesse im Heizkraftwerk
KI-gestützte Technologien für den Anlagenbetrieb helfen, den Energiebedarf vorrausschauend zu planen und optimal zu steuern. Für den Kölner Energieversorger »RheinEnergie« ist das wichtig, um den Kundinnen und Kunden eine effiziente, emissionsarme und kostensparende Energieversorgung anbieten zu können.
In gemeinsamen Projekten haben unsere Forschenden für die RheinEnergie mithilfe eines Digitalen Zwillings und einer intelligenten Regelung die Wärmeerzeugung durch Heizwerke für Nahwärmenetze optimiert. Dies spart Primärenergie signifikant ein, ohne die Versorgungssicherheit zu gefährden.
Intelligentes Managementsystem für Energiegemeinschaften
Die Forschenden unseres Teams »Green by IT« demonstrieren auf der Messe, wie sie die niederländische Energiegemeinschaft »Schoonschip«, bestehend aus 30 schwimmenden Häusern nördlich von Amsterdam, mit ihren PV-Anlagen, Wärmepumpen und Batteriespeichersystemen flexibel in die Energiemärkte integrieren. Mit innovativen Technologien sagen sie den Stromverbrauch sowie die Stromproduktion vorher, setzen Effizienz- und Preis-Optimierungen um und ermöglichen Handelsgeschäfte auf verschiedenen Energiemärkten. Dem Fraunhofer ITWM ist es gelungen, die Energiegemeinschaft als flexibles virtuelles Kraftwerk zu positionieren.
Mathematische Algorithmen für den Energiemarkt
Die Abteilung »Finanzmathematik« präsentiert Projekte im Schwerpunkt »Energiemärkte«. Darunter zum Beispiel das Projekt »FlexEuro«, in dem für eine virtuelle Batterie Gebote über die Kurzfristmärkte hinweg optimiert und der zugehörige Fahrplan berechnet werden. Im Projekt »EnerQuant« forscht die Abteilung an einem Ansatz zum Lösen von großen energiewirtschaftlichen Modellen: Hier entwickeln die Forschenden Algorithmen für Qubit-basierte Quantencomputer und Quantensimulatoren.
Besuchen Sie uns im Bereich 44 B-E in Halle 4.
Weitere Informationen finden Sie hier:
https://www.itwm.fraunhofer.de/pm-eworld-2025
Pressekontakt:
Swenja Broschart
Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM
Telefon +49 631 31600-4046
Fraunhofer-Platz 1
67663 Kaiserslautern
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. 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. 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 anwendungsorientierte 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 76 Institute und Forschungseinrichtungen. Etwa 30 800 Mitarbeitende, überwiegend mit natur- oder ingenieurwissenschaftlicher Ausbildung, erarbeiten das jährliche Forschungsvolumen von rund 3,0 Mrd. €. Davon fallen 2,6 Mrd € auf den Bereich Vertragsforschung.