TRR 154:  Mathematische Modellierung, Simulation und Optimierung am Beispiel von Gasnetzwerken

Fachliche Zuordnung Mathematik
Sozial- und Verhaltenswissenschaften
Förderung Förderung seit 2014
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 239904186
 

Projektbeschreibung

Um das in Deutschland ambitionierte Ziel, auf erneuerbare Energieträger zeitnah umzustellen, zu erreichen, muss neben dem Neu- und Umbau der Infrastruktur auch der Betrieb und die Steuerung der Netze modernisiert werden. Für die Transformation zu einem klimaneutralen Energiesystem der Zukunft auf Basis von Strom und (grünem) Wasserstoff wird Erdgas aus (geo)politischen, sicherheits- und versorgungstechnischen Gründen noch lange eine bedeutende Rolle spielen. U.A. wird die Wasserstoff-Infrastruktur bestehende Kapazitäten des Gasnetzes nutzen und darauf aufbauen. Zudem ist zu erwarten, dass Wasserstoff zunehmend Gas als Energieträger bei Anwendungen ablösen wird und so die Übergänge zur Klimaneutralität fließend stattfinden.Der TRR 154 hat sich genau dazu mit der Analyse von Gasnetzwerken auf den Weg gemacht wohl wissend, dass zur Beantwortung der Fragen im Kern tiefe und neue Erkenntnisgewinne im Kontext der mathematischen Modellierung, Simulation und Optimierung sowie der Verknüpfungen derselben notwendig sind. Dabei waren im Blick, dass neben der Erforschung der zu Grunde liegenden mathematischen Theorien eine Übertragung und Nutzung ebendieser in den realen Kontext einen entsprechenden Vorlauf benötigen. So wurden in den vergangenen Jahren und insbesondere in der vergangenen Periode, in der verstärkt dynamische Aspekte, der Umgang mit Unsicherheiten sowie die Interrelation zum Gashandel betrachtet wurden, herausragende neue Erkenntnisse gewonnen.Die erzielten Erkenntnisse im TRR 154 sind Ergebnis intensiver, kooperativer Zusammenarbeit und Forschung. Die Strukturen, die in der ersten Phase aufgesetzt und etabliert wurden, sind inzwischen Vorbild für weitere größere Forschungsverbünde innerhalb und außerhalb der Universität. Dazu zählen die Zusammenarbeit in Teams, die Erkenntnisse des TRR 154 in ihren Fachdisziplinen vertiefen, die Bildung von Teilbereichen, die an der Kopplung der Gebiete arbeiten sowie die Betrachtung von Demonstratoren, die jeweils praxisrelevante Problemstellungen adressieren, die von einer mathematischen Disziplin alleine nicht behandelbar sind und damit interdisziplinäre Zusammenarbeit einfordern.Der TRR 154 befindet sich damit auf einem ausgezeichneten Weg seine gesetzten Ziele, wie die Entwicklung und mathematische Analysis einer fundierten Hierarchie von Modellen inkl. Fehleranalyse oder die Kopplung von ganzzahligen und kontinuierlichen Modellen und Methoden zur Entscheidungsfindung bei inhärenter unvollständiger Information, zu vervollständigen. In den Folgejahren geht es darum diese Methoden und Modelle und deren Kopplungen an den aktuellen Herausforderungen der Energietransition mit den entwickelten mathematischen Kompetenzen auf einen neuen Qualitätslevel zu heben. Die Gleichzeitigkeit der Fragestellungen im Energiekontext gepaart mit den innermathematischen Herausforderungen beflügelt die Faszination in diesem Themenkomplex zu arbeiten und lässt weiterführende und neue tiefe Erkenntnisse erwarten.
DFG-Verfahren Transregios
Internationaler Bezug Österreich

Laufende Projekte

Abgeschlossene Projekte

Antragstellende Institution Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Mitantragstellende Institution Humboldt-Universität zu Berlin; Technische Universität Berlin; Technische Universität Darmstadt
Beteiligte Hochschule Universität Duisburg-Essen
Beteiligte Institution Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik (WIAS)
Leibniz-Institut im Forschungsverbund Berlin e. V.
Sprecherinnen / Sprecher Professorin Dr. Frauke Liers, seit 4/2023; Professor Dr. Alexander Martin, bis 3/2023