Das Fachgebiet „Energiemanagement und Betrieb elektrischer Netze“ (e²n) als Teil des KDEE und in enger Kooperation mit dem Fraunhofer IWES vertritt in Forschung und Lehre die technisch und wirtschaftlich optimierte Auslegung, Regelung und Betriebsführung des zukünftigen dezentralen Energieversorgungssystems (Smart Grid) mit hohem Anteil erneuerbarer Energien als wichtige Herausforderung der Energiewende zur Sicherstellung einer sicheren, kosteneffizienten und nachhaltigen Energieversorgung.

Wesentliche inhaltliche Schwerpunkte sind technisch-wirtschaftlich optimierte Konzepte und Verfahren für die Analyse, Auslegung, Regelung und Betriebsführung von elektrischen Netzen insbesondere:

• Regelung und Auslegung von Erzeugern, Verbrauchern, Speichern und Netzbetriebsmitteln zur Bereitstellung von Energie- und Netzdienstleistungen
• Verfahren für Energie- und Netzmanagement / Automatisierungslösungen in dezentralen Versorgungsstrukturen mit verschiedenen Aggregations- und Anreizkonzepten
• Verfahren für automatisierte Netzplanung / optimiertes Systemdesign
• Lösungen für robustes Systemverhalten im Fehlerfall und für den Netzwiederaufbau

Wesentliche methodische Schwerpunkte sind dabei die Entwicklung von Methoden zur Modellbildung und Simulation zur Analyse und Beschreibung des Systems in allen Zeitskalen und Systemebenen sowie die multikriterielle Optimierung der Auslegung, Regelung und Betriebsführung (inkl. Methoden der Komplexitätsreduktion).

Das Fachgebiet ist Teil des Kompetenzzentrum für Dezentrale Elektrische Energieversorgungstechnik (KDEE) und durch personelle Verknüpfungen eng mit dem Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE) in Kassel verbunden. Die Zusammenarbeit basiert u.a. auf gemeinsam betreute studentische Abschlussarbeiten und Promotionen, Angebot von Lehrveranstaltungen durch Fraunhofer-Wissenschaftler, Forschungsprojekten und die gegenseitige Bereitstellung von Infrastruktur. Damit können ausgezeichnete Forschungsmöglichkeiten und breitgefächerte Lehrveranstaltungen angeboten werden.

Das Fraunhofer IEE in Kassel forscht für die Transformation der Energiesysteme. Es entwickelt Lösungen für technische und wirtschaftliche Herausforderungen, um die Kosten für die Nutzung erneuerbarer Energien weiter zu senken, die Versorgung trotz volatiler Erzeugung zu sichern, die Netzstabilität auf hohem Niveau zu gewährleisten und die Energiewende zu einem wirtschaftlichen Erfolg zu führen.

Kompetenzfelder:

• Energiewirtschaft und Systemdesign
• Energiemeteorologie und erneuerbare Ressourcen
• Energieinformatik
• Energieverfahrenstechnik
• Elektrische Netze
• Geräte- und Anlagentechnik

Das Institut ist 2018 aus dem Institutsteil Energiesystemtechnik des Fraunhofer IWES hervorgegangen und wurde 1988 als Institut für Solare Energieversorgungstechnik ISET in Kassel gegründet.

Die Forschungsgebiete des IEE in Kassel umfassen sowohl die wirtschaftliche, als auch die technologische Integration der erneuerbaren Energien in Versorgungsstrukturen und Märkte. Das Leistungsspektrum umfasst u. a. Komponentenentwicklung, Prüfverfahren, experimentelle und simulationsbasierte Analysen, wirtschaftliche und ökologische Bewertung, Feldtests und Laboruntersuchungen.

Die Abteilung Betrieb Verteilungsnetze (Leitung: Prof. Dr.-Ing. Martin Braun) entwickelt anwendungsbezogen Lösungen für eine technisch und wirtschaftlich optimierte Integration von dezentralen Erzeugern, Speichern und Verbrauchern in Verteilnetze (Strom, Wärme, Gas) durch geeignete Planung, Betriebsführung und Auslegung von Anlagen und Verteilnetzen für eine sichere und nachhaltige Energieversorgung.

1. Technisch-wirtschaftlich optimierte Verfahren für Planung und Betrieb von Verteilungsnetzen sowie der Bereitstellung dezentraler Energie- und Systemdienstleistungen
2. Entwicklung und Integration von entsprechenden Planungs-, Betriebs-, Test- und Simulationstools
3. Analyse und Bewertung des regulatorischen Rahmens, Politikberatung

Institut und Lehrstuhl für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft gehören zur Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der RWTH Aachen.

Schwerpunkte in Forschung und Lehre des IAEW sind die mathematische Simulation, Optimierung und Bewertung des technisch-wirtschaftlichen Ausbaus und Verhaltens von Energieversorgungssystemen sowie wirtschaftliche und technische Fragestellungen im Bereich der Energiewirtschaft.

Dabei werden insbesondere die Bereiche der Erzeugung, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie sowie die Wirtschaftlichkeit, die Versorgungsqualität und die Umweltverträglichkeit in den Fokus gesetzt.

Das Institut ist eines der führenden deutschen Hochschulinstitute im Bereich der Energiesysteme, Energieeffizienz und Energiewirtschaft mit dem Schwerpunkt elektrischer Netze. Es ist aus der Zusammenlegung des Lehrstuhls für Energiesysteme und Energiewirtschaft von Prof. Dr.-Ing. Christian Rehtanz sowie dem Arbeitsgebiet für Energieeffizienz von Prof. Dr.-Ing. Johanna Myrzik hervorgegangen. Forschungen und Studien des Instituts lösen Fragestellungen für ein technisch lauffähiges und nachhaltiges Elektrizitätssystem der Zukunft. Die Forschungsthemen umfassen die Bereiche:

• Flexible elektrische Transport- und Verteilnetze,
• Systemintegration regenerativer Energiequellen,
• effiziente Energieanwendung und
• Elektrizitätswirtschaft und -märkte.

Im Rahmen des Vorhabens SimBench übernimmt das Institut die Spezifikation der Datenstruktur, die zu einem einheitlichen, klar definierten Format des Benchmark-Datensatzes führt. Weiterhin wird unter der Leitung des Instituts der Benchmark-Datensatz für Nieder-, Mittel-, und Hochspannung generiert, dabei wird am ie³ der Niederspannungsdatensatz entwickelt, Erzeugungszeitreihen erzeugt sowie ein IKT Modell erstellt.