Beschreibung einzelner Lerneinheiten (ECTS-Lehrveranstaltungsbeschreibungen) pro Semester

  
Studiengang:Master Nachhaltige Energiesysteme
Studiengangsart:FH-Masterstudiengang
 Berufsbegleitend
 Sommersemester 2026
  

Titel der Lehrveranstaltung / des ModulsOptimierung von Energiesystemen
Kennzahl der Lehrveranstaltung / des Moduls072722320101
UnterrichtsspracheDeutsch
Art der Lehrveranstaltung (Pflichtfach, Wahlfach)Pflichtfach
Semester in dem die Lehrveranstaltung angeboten wirdSommersemester 2026
Semesterwochenstunden2
Studienjahr2026
Niveau der Lehrveranstaltung / des Moduls laut Lehrplan2. Zyklus (Master)
Anzahl der zugewiesenen ECTS-Credits3
Name des/der VortragendenKlaus RHEINBERGER


Voraussetzungen und Begleitbedingungen

Lehrveranstaltung "Mathematische Optimierung"

Lehrinhalte
  • Grundlagen der Graphentheorie und Anwendung auf vernetzte Energiesysteme
  • Modellierung typischer Bausteine in einem vernetzen Energiesystem: (MI)LP, binäre Variablen, Diskretisierung von DGL, Zeitdiskretisierung, Ladeflexibilität in der E-Mobilität, elektrische und thermische Speicher, verschiebbare Lasten
  • typische Zielfunktionen in einem vernetzten Energiesystem: (Energie- und Leistungs-)Kosten, Spitzenlast, Emissionen, Eigenverbrauch, Variation, Tracking
  • Implementierung in Python mit einer open source algebraischen Modellierungssprache und unterschiedlichen Solvern
  • Anwendungsbeispiele: Batteriespeicher mit Wirkungsgraden, Warmwasserboiler, PV-Anlage, thermisch gekoppelte Räume eines Gebäudes, E-Fahrzeuge, Kraftwerke, Wärmepumpen, elektrische und thermische Netze
Lernergebnisse

Nach Abschluss der Lehrveranstaltung können die Studierenden vernetzte Energiesysteme optimieren. Sie können

  • grundlegende Elemente der Graphentheorie verstehen und in Energiesystemen identifizieren.
  • typische, verbraucherseitige Flexibilitäten in einem vernetzen Energiesystem modellieren.
  • solche Energiesysteme bezüglich verschiedenen Zielfunktionen optimieren.
  • Energiesysteme mit einer open source Modellierungssprache implementieren und mit unterschiedlichen Solvern lösen.

Die Studierenden erwerben folgende Future Skills:

  • Digital Literacy: Implementieren am Computer mit Python und Anwendung von Solvern
  • Academic Creativity: Modellierung von Energiesystemen
  • Communication Skills: Präsentation und Erklärung von mathematischen Konzepten
  • Environmental and Sustainability Awareness: Anwendung auf Energieprobleme
Geplante Lernaktivitäten und Lehrmethoden

Integrierte Lehrveranstaltung mit Vorlesungen und Übungen.

Prüfungsmethode und Beurteilungskriterien
  • Bewertung von Übungsaufgaben (20 %)
  • Schriftliche Prüfung (80 %)

Für eine positive Gesamtnote müssen bei jedem Prüfungsteil mindestens 50 % der Punkte erreicht werden.

Kommentar

Keiner

Empfohlene Fachliteratur und andere Lernressourcen
  • Sioshansi, Ramteen; Conejo, Antonio J. (2017): Optimization in Engineering: Models and Algorithms. Springer.
  • Kallrath, Josef (2013): Gemischt-ganzzahlige Optimierung: Modellierung in der Praxis: Mit Fallstudien aus Chemie, Energiewirtschaft, Papierindustrie, Metallgewerbe, Produktion und Logistik. Springer.
  • Williams, H. Paul (2013): Model Building in Mathematical Programming. 5th edition, Wiley.
  • Schellong, Wolfgang (2016): Analyse und Optimierung von Energieverbundsystemen. 1. Auflage, Springer.
  • Barbato, Antimo; Capone, Antonio (2014): Optimization Models and Methods for Demand-Side Management of Residential Users: A Survey. In: Energies, 7 (2014), 9, S. 5787–5824. Online im Internet: DOI: 10.3390/en7095787.
Art der Vermittlung

 Präsenzlehrveranstaltung und Blended Learning (Begleitetes Lernen mit einer Webseite).

Die Studierenden werden vor Beginn der Lehrveranstaltung über die Anwesenheitsvorgaben der Lehrbeauftragten informiert.






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