Wissenschaftler der Incheon National University haben ein neues Optimierungsmodell zur Verbesserung des Mikrogridbetriebs entwickelt. Dieses Modell passt sich an unerwartete Veränderungen des Stromversorgung und der Nachfrage an und gewährleistet stabile und effiziente Energiesysteme. Durch die Bewältigung von Herausforderungen wie Stromausfällen und unterschiedlichem Energiebedarf verbessert dieser Ansatz die Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit von Mikrogrids und sorgt dafür, dass er für die reale Verwendung in Bereichen mit instabilen Stromnetze geeignet ist.
Mikrogrids sind lokalisierte Energiesysteme, die eine stabile Stromversorgung bieten, insbesondere in Fern- oder Katastrophengebieten. Wenn die Welt auf erneuerbare Energiequellen wie Solar- und Windkraft übergeht, werden Mikrogrids immer wichtiger. Das Management dieser Systeme ist jedoch aufgrund der Unsicherheiten in Bezug auf die Energieversorgung und -nachfrage eine Herausforderung, z. B. Stromausfälle oder Schwankungen des Energieverbrauchs und stochastische Inseln – Situationen, in denen Teile des Stromnetzes unerwartet isoliert werden und das Stromversorgung stören.
Um diese Herausforderungen zu bewältigen, hat ein Forscherteam der Incheon National University in Korea unter der Leitung von Assistenzprofessor Jongheon Lee ein neues Optimierungsmodell entwickelt, um den Betrieb von Mikrogrids unter ungewissenden Bedingungen zu verbessern. Diese Modelle steigern nicht nur die Effizienz und Zuverlässigkeit von Mikrogrids, sondern bieten auch skalierbare Lösungen für die reale Welt. Ihre Ergebnisse wurden am 2. August 2024 online zur Verfügung gestellt und am 15. November 2024 in Band 374 von Applied Energy veröffentlicht.
Herkömmliche Methoden zur Optimierung von Mikrogridoperationen wie mehrstufigen Modellen sind rechnerisch teuer und für die reale Verwendung unpraktisch. Diese Modelle berücksichtigen im Laufe der Zeit unterschiedliche Szenarien, aber die Komplexität nimmt exponentiell zu und erschwert ihre Anwendung in großem Maßstab. Die Forscher haben diese Modelle vereinfacht und gleichzeitig ihre Wirksamkeit beibehalten, indem sie die Anzahl möglicher Szenarien verringert und einen Prozess einführen, der als Replanning bezeichnet wird, bei dem sich das Optimierungsmodell im Laufe der Zeit anpasst, wenn neue Informationen entstehen. Dieser neue Ansatz reduzierte die Rechenbelastung erheblich und ermöglicht es ihnen, in realen Einstellungen effizienter zu sein.
„Unser Ziel war es, eine Methode zu erstellen, die den Microgrid-Betrieb anpassungsfähiger und kostengünstiger macht, insbesondere in Regionen mit unzuverlässigen Gittern oder häufigen Störungen“, sagt Dr. Lee. „Durch die Vereinfachung der Modelle und die Verwendung von Replanning können wir ohne die starken Rechenkosten einen effektiven Betriebsplan erreichen.“
Mikrogrids wirken als wesentliche Sicherungssenergiequelle in abgelegenen und ländlichen Gebieten, in denen der stabile Gitterzugang unzuverlässig ist, und gewährleisten kontinuierliche Leistung bei Ausfällen oder Naturkatastrophen. Mit den neuen Modellen können diese Mikrogrids effizienter arbeiten, wodurch Energieabfälle und Überproduktion minimiert werden. Dr. Lee erklärt: „Da erneuerbare Energiequellen wie Solar und Wind oft unvorhersehbar sind, ist es entscheidend, diese Schwankungen auszugleichen. Unsere Modelle helfen dabei, diese Unsicherheiten zu verwalten und eine stabilere Energieversorgung zu gewährleisten.“
Darüber hinaus sind diese Lösungen auch für Städte vorteilhaft, in denen der Energiebedarf steigt und die Gitter unter Belastung sind. Skalierbare Optimierungsmodelle können das Gesamtenergiemanagement verbessern. Die Anpassung an Änderungen von Angebot und Nachfrage in Echtzeit erhöht die Resilienz der Gitter und die Unterstützung des Übergangs zu nachhaltiger Energie. Darüber hinaus sind diese Modelle flexibel, was sie sowohl für kleine als auch für große Systeme geeignet macht.
„Diese Optimierungsmethoden werden für die Verbesserung der Energiesicherheit von entscheidender Bedeutung sein, insbesondere in Bereichen mit unzuverlässiger Macht. Sie unterstützen auch globale Nachhaltigkeitsziele, indem sie erneuerbare Energien fördern“, betont Dr. Lee.
Zusammenfassend stellt diese Studie einen Schritt nach vorne bei der Schaffung intelligenterer und nachhaltigerer Energiesysteme dar, um eine stabile und effiziente Macht für Gemeinden auf der ganzen Welt zu gewährleisten.
