Forschungsgruppe Intelligente und Resiliente Energiesysteme

Die Energiewende verlagert zentrale Aufgaben der Energieversorgung zunehmend in die Verteilnetze. Dezentrale Erzeugungsanlagen, Speicher, Wärmepumpen und Ladeinfrastruktur sowie die wachsende Kopplung von Strom-, Gas- und Wärmenetzen erhöhen die Komplexität des Netzbetriebs erheblich. Zugleich steigen die Anforderungen an die Widerstandsfähigkeit der Versorgung, etwa gegenüber Extremwetterereignissen, Cyberangriffen oder großflächigen Stromausfällen. Die Forschungsgruppe „Intelligente und Resiliente Energiesysteme“ verfolgt daher zwei gleichrangige Ziele: eine effiziente, intelligente Netzführung im Normalbetrieb und eine hohe Resilienz im Störfall.

Im Bereich intelligenter Energiesysteme entwickelt die Forschungsgruppe innovative Netzbetriebskonzepte, etwa zur Automatisierung und dynamischen Vermaschung von Verteilnetzen. Klassische und KI-gestützte Verfahren der Netzzustandsschätzung und -prognose bilden die Grundlage für ein vorausschauendes Engpassmanagement. Darüber hinaus werden industrielle Flexibilitätspotenziale erschlossen, regionale Energie- und Flexibilitätsmärkte konzipiert und die Bereitstellung von Systemdienstleistungen aus dem Verteilnetz untersucht.

Im Bereich resilienter Energiesysteme stehen Konzepte zur Blackout-Vorsorge durch Inselnetzbetrieb im Fokus, etwa zur Versorgung kritischer Infrastrukturen im Krisenfall. Zudem wird die Resilienz sektorengekoppelter Energiesysteme mit quantitativen Methoden bewertet, um wirksame Maßnahmen abzuleiten. Zellulare Netzstrukturen verbinden beide Perspektiven: Sie ermöglichen im Normalbetrieb einen lokalen Ausgleich von Erzeugung und Verbrauch und können im Störfall zeitweise eigenständig betrieben werden.

Die entwickelten Verfahren werden im Smart-Grid-Labor des Lehrstuhls unter realitätsnahen Bedingungen validiert, verifiziert und demonstriert. In allen Projekten arbeitet die Forschungsgruppe eng mit Netzbetreibern, Stadtwerken, Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen zusammen und verbindet so wissenschaftliche Methodik mit praktischer Anwendbarkeit.

Gruppenbild

Laufende Projekte

• FlexAqua - Sektorenübergreifende Aktivierung von Flexibilitätspotentialen in der Abwasserwirtschaft mittels Machine Learning (Details)
• InterPhaSe - Integrierte Plattform für Peer‐to‐Peer-Energiehandel und marktbasiertes Netzengpassmanagement durch Sektorenkopplung (Details)
• SiSKIN Applied - Großflächiger Stromausfall – Möglichkeiten zur Teilversorgung von kritischen Infrastrukturen (Details)
• Smart Grid Lab (Details)
• SysZell - Integrative Ansätze für die Bereitstellung von SDL in zellularen Systemen (Details)

Abgeschlossene Projekt

• Agent.HyGrid – Agentenbasierte Steuerungslösungen für hybride Energiesysteme und Netze (Details)
• ARRIVEE – Abwasserreinigungsanlagen als Regelbaustein in intelligenten Verteilnetzen mit erneuerbarer Energieerzeugung (Details)
• AtEne – Automatisierte Energieleitplanung (Details)
• AutoFlex – Automatisierte und standardisierte Einbindung von Flexibilitätsoptionen privater und gewerblicher Verbraucher (Details)
• BOB Solingen – Mit dem Batterie-Oberleitungs-Bus (BOB) und der intelligenten Ladeinfrastruktur zum emissionsfreien ÖPNV (Details)
• Designetz – Smart Grid Addon (Details)
• ElCiN – Electric City Neuss (Details)
• ENavi – Energiewende-Navigationssystem (Details)
• ENSURE – Neue EnergieNetzStruktURen (Details)
• ENSURE 2 – Neue EnergieNetzStruktURen Projektphase 2 (Details)
• ENSURE 3 – Neue EnergieNetzStruktURen Projektphase 3 (Details)
• Entwicklung von Monitoring-Strategien für intelligente Mittelspannungsnetze (E-Werk Schweiger oHG)
• Erweiterung der dezentralen Netzautomatisierung um ein Automatic Interruption Management-System (Energieversorgung Leverkusen GmbH & Co. KG)
• Flex2Market – Optimierte Vermarktung von verteilten Flexibilitäten auf regionalen Flexibilitäts- und Großhandelsmärkten (Details)
• FlexChemistry – Verbesserung der Integration erneuerbarer Energien in das Energiesystem und der Netzstabilität durch Vermarktung infrastruktureller Flexibilitäten (Details)
• Fühler im Netz 2.0 – Einsatz von Big Data und KI bei der Nutzung des FiN-Ansatzes zur Zustandserfassung von Netzen und Anlagen im Verteilnetz (Details)
• Green Access – Intelligente Verteilnetzautomatisierung für einen erhöhten Zugang regenerativer Energien (Details)
• Grid Commander – Vernetzte, teilautarke Steuerung von Mittel- und Niederspannungsnetzen (Details)
• Grid Integration – Integration marktorientierter Flexibilitäten in ein Verteilnetzautomatisierungssystem (Details)
• GridCast – Netzzustandsprognosen (Details)
• GuStaV – Kombinierte Gas- und Stromnetzautomatisierung auf Verteilnetzebene (Details)
• Happy Power Hour – Dynamische Strompreise für mittelständische Industrie (Details)
• Happy Power Hour II – Aktivierung von Flexibilitätsoptionen mittelständischer Industrieunternehmen (Details)
• iNES – Intelligentes Verteilnetzmanagement (Details)
• InFlex – Integration gebäudetechnischer Flexibilitäten und kombinierter Fahrzeugladeinfrastruktur in ein dezentrales Verteilnetzautomatisierungssystem (Details)
• InSekt – Intelligente Sektorenkopplung zur Reduktion von CO2-Emissionen in Energieversorgungssystemen (Details)
• Konzept zur Realisierung eines "Virtuellen Kraftwerks" in NRW (im Auftrag des MKULNV des Landes Nordrhein-Westfalen)
• LivingLab Gebäudeperformance (Details)
• NEmo – Netzintegration von Elektromobilität und regenerativen Einspeisern mithilfe einer intelligenten Ortsnetzstation (Details)
• NeToVe – Neuartige Topologien für Verteilungsnetze (Details)
• NiVeAu – Netzintelligenz für die Verteilnetzautomatisierung (Details)
• NOX-Block – NOX-Reduzierung durch den Aufbau einer leistungsfähigen Low-Cost-Ladeinfrastruktur in Dortmund, Schwerte, Iserlohn (Details)
• OMZES – Optimaler Energiefluss in multimodalen zellularen Energiesystemen unter Berücksichtigung von Resilienzanforderungen (Details)
• PEAK – Integrierte Plattform für Peer-to-Peer Energiehandel und Aktive Netzführung (Details)
• PORTAL GREEN – Entwicklung eines Power-to-Gas-Leitfadens zur Integration Erneuerbarer Energien (Details)
• Potentialstudie von Power-to-Gas-Anlagen in deutschen Verteilungsnetzen
• SiSKIN – Großflächiger Stromausfall – Möglichkeiten zur Teilversorgung von kritischen Infrastrukturen (Details)
• Smart Grid Lab (Details)
• Technologische Erweiterungen der dezentralen Netzautomatisierung (Felduntersuchung bei der Energieversorgung Leverkusen GmbH & Co. KG)
• Virtual Power Plant – Hebung von Flexibilitäten in großstädtischen Strukturen (Details)
• WIKI – WIRtuelles Kraftwerk Iserlohn (Details)
• ZellNetz2050 – Simulation des Aufbaus zellularer Energienetzstrukturen (Details)