SFB/Transregio 154 „Mathematische Modellierung, Simulation und Optimierung am Beispiel von Gasnetzwerken“

Die Energiewende und ihr Gelingen sind derzeit im Mittelpunkt des öffentlichen Interesses. Sie ist gesellschaftlich, politisch sowie wissenschaftlich von zentraler Bedeutung, da sich Deutschland, wie viele andere Industrienationen, in einer dramatisch zunehmenden Abhängigkeit von einer zuverlässigen, sicheren, effizienten und finanzierbaren Energieversorgung befindet. Gleichzeitig ist das Verlangen nach einer sauberen, umwelt- und klimafreundlichen Energieerzeugung so groß wie nie. Um dies zu ermöglichen und parallel den Ausstieg aus der Kernenergie zu bewältigen, spielt Gas als Energieträger in den nächsten Jahrzehnten eine entscheidende Rolle. Gas ist in diesem Zeitraum ausreichend vorhanden, ist schnell verfügbar, wird gehandelt und ist speicherbar. Gleichwohl impliziert die Fokussierung auf eine effiziente Gasversorgung eine Vielzahl von Problemen, sowohl in Bezug auf den Transport und die Netztechnik, als auch was die Berücksichtigung marktregulatorischer Bedingungen und die Kopplung mit anderen Energieträgern betrifft. Exemplarisch sei hier genannt, dass Gastransporteure den Nachweis führen müssen, dass innerhalb gegebener technischer Kapazitäten alle am Markt zustande kommenden Verträge physikalisch und technisch erfüllbar sind. Ziel des TRR 154 ist es, Antworten auf diese Herausforderungen mit Mitteln der mathematischen Modellierung, Simulation und Optimierung zu geben und damit Lösungen auf einem neuen Qualitätsstandard anzubieten. Um dies zu erreichen, sind innerhalb der Mathematik neue Erkenntnisse in unterschiedlichen Gebieten, wie der mathematischen Modellierung, der numerischen Analysis und Simulation sowie der ganzzahligen, kontinuierlichen und stochastischen Optimierung notwendig. Genannt seien hier exemplarisch die Modellierung und Analysis von komplexen Netzwerken hyperbolischer Bilanzgleichungen unter Berücksichtigung von Schalten, die Entwicklung einer gemischt-ganzzahligen Optimierungstheorie und deren algorithmische Umsetzung für derartige Netzwerke und die effiziente hierarchische numerische Approximation der entstehenden, algebraisch gekoppelten PDEs inklusive Fehlersteuerung im Zusammenhang mit gemischt-ganzzahligen Optimierungsverfahren.

Am TRR 154 sind außer der TU Darmstadt die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (Sprecherhochschule), die HU Berlin, die TU Berlin, die Universität Duisburg-Essen, das Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik Berlin (ZIB), und das Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik (WIAS) – Leibniz-Institut im Forschungsverbund Berlin e. V. beteiligt. Am SFB/Transregio sind auf Darmstädter Seite aus der Mathematik Frau Dr. Domschke und die Professoren Egger, Lang, Pfetsch und Ulbrich beteiligt.

Die Homepage des SFB/Transregios findet sich hier:

http://trr154.fau.de/

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Fachbereich Mathematik
Technische Universität Darmstadt

Schlossgartenstraße 7
64289 Darmstadt

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