Wetterextremen trotzen: Demand Side Management als Schlüssel zur Resilienz europäischer Energiesysteme

Einleitung

Extreme Wetterereignisse stellen das Energiesystem vor wachsende Herausforderungen – insbesondere in einem Europa, das zunehmend auf erneuerbare, wetterabhängige Energiequellen setzt. Lange Perioden mit geringer Wind- und Solarenergieeinspeisung oder extreme Hitze- und Kältewellen können zu erheblichen Ungleichgewichten zwischen Energieangebot und -nachfrage führen. Im Kontext der Energiewende wird es immer wichtiger, flexibel auf solche Situationen reagieren zu können, um Versorgungssicherheit und Systemstabilität zu gewährleisten. Demand Side Management (DSM) – also die aktive Steuerung und Anpassung der Energienachfrage – bietet hier eine vielversprechende Lösung. Eine effektive Integration von DSM-Maßnahmen in Energiesystemmodelle kann dazu beitragen, die Resilienz des Energiesystems gegenüber extremen Wetterbedingungen zu erhöhen und somit Klimaziele und Versorgungssicherheit in Europa gleichermaßen zu unterstützen.

Ziel der Arbeit

Ziel dieser Masterarbeit ist es, zu untersuchen, wie Demand Side Management in Energiesystemmodellen integriert werden kann, um auf extreme Wetterereignisse adäquat reagieren zu können. Dabei soll analysiert werden, in welchem Maße und mit welchen Methoden nachfrageseitige Flexibilitätsmaßnahmen (z. B. Lastverschiebung oder Lastreduktion) die Auswirkungen von Wetterextremen auf das Energiesystem abmildern können. Die Arbeit soll grundlegende Erkenntnisse darüber liefern, wie DSM strategisch als Instrument zur Erhöhung der Resilienz des Energiesystems in modellbasierten Analysen der Energiewende eingebunden werden kann.

Methodik

Um das Ziel zu erreichen, ist ein strukturiertes methodisches Vorgehen vorgesehen:

• Analyse bestehender Energiesystemmodelle: Zunächst werden vorhandene Energiesystemmodelle (ausgeschlossen sind dabei dezidierte Netz- oder Marktmodelle) dahingehend untersucht, wie sie Flexibilitätsoptionen und insbesondere DSM bislang berücksichtigen. Dabei werden Modelle der Energiesystemplanung und -optimierung (z. B. Sektorenkopplungs- oder Kapazitätsausbaumodelle) betrachtet, um den Status quo der DSM-Modellierung zu erfassen. Auf Basis der Analyse können relevante DSM-Strategien herausgearbeitet werden, die für den Umgang mit verschiedenen Arten extremer Wetterereignisse geeignet sind.
• Implementierung und Fallstudie: In einem geeigneten Energiesystemmodell (z. B. ein bestehendes Open-Source-Modell oder ein am Institut entwickeltes Modell) werden ausgewählte DSM-Strategien exemplarisch implementiert. Anschließend wird mittels Simulations- oder Optimierungsrechnungen untersucht, wie sich diese Maßnahmen in Szenarien mit extremen Wetterlagen auswirken.

Vorkentnisse / Anforderungen

• Fachkenntnisse: Grundlegendes Verständnis der Energiewirtschaft und der Funktionsweise von Energiesystemen, insbesondere der Integration erneuerbarer Energien.
• Modellierungserfahrung: Erfahrung mit der Modellierung und Simulation von Energiesystemen oder energietechnischen Fragestellungen ist von Vorteil (z. B. Umgang mit Optimierungsmodellen, Simulationstools oder Programmiersprachen wie Python/Julia für Energiesystemanalysen).
• Analytische Fähigkeiten: Ausgeprägte analytische und konzeptionelle Fähigkeiten sowie die Fähigkeit, sich eigenständig in komplexe Fragestellungen einzuarbeiten und Simulationsergebnisse auszuwerten.
• Sprachkenntnisse: Gute Deutsch- und/oder Englischkenntnisse zum Verfassen der Dokumentation und zur Kommunikation im Forschungsteam.

Rahmenbedingungen

• Zeitrahmen: Die Masterarbeit kann ab sofort oder nach Vereinbarung begonnen werden. Die reguläre Bearbeitungsdauer beträgt etwa 6 Monate, mit der Möglichkeit einer Verlängerung gemäß Prüfungsordnung, falls erforderlich. Regelmäßige Treffen mit den Betreuern (z. B. wöchentlich) dienen der Fortschrittskontrolle und fachlichen Unterstützung während der Arbeit.

Kontakt: Wenn du dich für das Thema interessierst, freue ich mich auf deine E-Mail an johannes.schuhmacher∂kit.edu.
Bitte bewirb dich mit einer kurzen Motivation, deinem Lebenslauf und einem aktuellen Notenauszug (Transcript of Records).