Kompetenzfeld
Multi-Energiesysteme Verbindung von Technologien, Sektoren und Chancen.
Multi-Energiesysteme verändern die Art, wie wir Energie erzeugen, speichern und nutzen. Strom, Wärme und Wasserstoff werden immer weiter miteinander vernetzt und bilden ein intelligentes System. Während flexible Speicher und KI-basierte Steuerungen die Systeme effizienter machen. Außerdem sorgen digitale Zwillinge für eine lebenszyklusübergreifende Optimierung.
Vernetzt. Intelligent. Zukunftsorientiert.
Intelligente Energiesysteme durch Forschung und KI
Das Kompetenzfeld beschäftigt sich mit der gesamtheitlichen Betrachtung von Multi-Energiesystemen auf der Datenebene. Hierzu zählen die Integration von Elektrizität, Wärme und Wasserstoff und der damit einhergehenden Sektorenkopplung. Ziel ist die Entwicklung von Modellen, Digitalen Zwillingen und KI-basierten Methoden, um diese Systeme effizient zu planen, zu steuern und über ihre gesamte Lebensdauer zu optimieren. Dabei werden immer die wechselnden Rahmenbedingungen berücksichtigt.
Ein Schwerpunkt liegt auf der Standardisierung von Methoden, der Einbindung digitaler Prozesse in der Energiewirtschaft und dem Einsatz von KI, z. B. für Messdatenanalyse, Vorhersage und Optimierung. Dadurch sollen Energiesysteme flexibler, stabiler und effizienter werden, erneuerbare Energien besser integriert, Netzstabilität gesichert und Flexibilitätsoptionen optimal genutzt werden.
Durch diese Methoden wird der Betrieb von Multi-Energiesystemen effizienter, weniger fehleranfällig, einfacher handhabbar und die Akzeptanz in der Praxis gefördert.
Forschung mit Systemblick
Erstellung von Digitalen Zwillingen und KI-Methoden
Überwachung von Energienetzen
Vorhersage und Management von Einspeisung und Verbrauch
Weitgehende Automatisierung der Systeme
Anomalie-Erkennung und Fehlervermeidung
Steigerung der Resilienz
Erkennung, Vorhersage und Nutzung von Flexibilitätsoptionen
Wer an der Zukunft der Energiesysteme arbeitet
Das Kompetenzfeld 1 vereint Expertise der Universität des Saarlandes (UdS) und dem Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI), um Multi-Energiesysteme interdisziplinär zu erforschen.
Prof. Dr.-Ing. Georg Frey
(UdS)
Prof. Dr.-Ing. Georg Frey ist Leiter des Lehrstuhls Automatisierungstechnik und Professor für Automatisierungs- und Energiesysteme an der Universität des Saarlandes (UdS). Der Lehrstuhl forscht an zahlreichen Förderprojekten im Bereich Energiesysteme, die sich der Kombination verschiedener Energieträger widmen, sowie um Energie-Speicherung und Steuerung. Des Weiteren forscht Prof. Dr.-Ing. Frey zusammen mit anderen Kooperationspartnern im Bereich der Steuerung von Batteriespeichersystemen in der Industrie sowie des koordinierten Einsatzes von Pumpenspeicherkraftwerken und Batteriespeichern.
Daneben entwickelt der Lehrstuhl einen Prototypen eines Thermochemischen Speichersystems, um Wärme effizient auch längerfristig speichern zu können.
Dr.-Ing. Boris Brandherm
(DFKI)
Boris Brandherm ist Senior Researcher am Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI). Mit ihm erhält das Forschungsprojekt wichtiges Expertenwissen im Forschungs- und Entwicklungsbereich der KI, welche zunehmende Anwendung bei der Modellierung und Steuerung zukünftiger resilienter Energiesysteme findet.
Die Kompetenzen des Teams rund um Dr. Boris Brandherm umfassen Trusted KI, Explainable KI, hybride KI, Semantik und Ontologie, Digitale Zwillinge gemäß Industrie 4.0, Energiewirtschaft, KI-basierte Vorhersagen sowie Optimierungsverfahren.
Veröffentlichungen
Exploring the potential of a novel segmented concept of real-scale open sorption storage via CFD modeling and performance evaluation, Frontiers in Energy Research
2026, E. Abohamzeh, D. Theis, G. Frey, DOI: 10.3389/fenrg.2025.1726701
Digital Twins for increased Sustainability in Manufacturing.
2025, C. Wolf, M. Schleipen, D. Penner, T. Schmitz, D. Tsakoumis, P. Eirinakis, G. Frey, atp – magazin, Ausgabe 10/2025
Ontology Enhanced Gaia-X Compliant Marketplace of Digital Twins for the Energy Sector. IEEE International Symposium on Systems Engineering (ISSE) - Symposium Proceedings.
2025, T.A. Schmeyer, B. Brandherm, K. Krämer, S. Kilb, A. Schalk, A.-L. Peh, D. Rohrbach, Paris, France, IEEE, USA
Künstliche Intelligenz (KI) – KI in Netzplanung und Netzbetrieb
2025, B. Brandherm, M. Vogt et al., ew-Magazin, 10/2025
Forschung beginnt
mit einer guten Frage.
Was ist Sektorenkopplung?
Unter Sektorenkopplung versteht man, dass die einzelnen Sektoren Elektrizität, Wärmeversorgung, Verkehr und Industrie nicht mehr unabhängig voneinander betrachtet, sondern vernetzt werden. Dadurch soll eine ganzheitliche Betrachtung entstehen, die eine bessere und günstigere Gesamtlösung schafft.
Was sind resiliente Energiesysteme?
Treten Störungen oder unerwartete Ereignisse auf, sorgen Resiliente Energiesysteme dafür, dass z.B. Strom und Wärme weiter funktionieren. Durch eine flexible Steuerung und intelligente KI-gestützte Algorithmen können die Energiesysteme schnell reagieren, sich anpassen und somit die Energieversorgung sichern.
Was versteht man unter „Multi-Energiesystemen“?
Multi-Energiesysteme verknüpfen verschiedene Energiesektoren wie Strom, Wärme und Wasserstoff zu einem gemeinsamen, intelligent gesteuerten Gesamtsystem. Durch diese Vernetzung lassen sich Energie effizienter nutzen, erneuerbare Quellen besser integrieren und Flexibilitäten im System optimal ausschöpfen.
Warum sind Digitalisierung und KI für Multi-Energiesysteme so wichtig?
Digitalisierung und KI sind entscheidend, weil sie komplexe Multi-Energiesysteme transparent, steuerbar und effizient machen. Sie ermöglichen die Erfassung und Auswertung großer Datenmengen, verbessern Vorhersagen von Erzeugung und Verbrauch. Durch die Unterstützung durch KI können Abläufe automatisiert und Entscheidungen in Echtzeit unterstützt werden.
Was ist ein Digitaler Zwilling und wie wird er eingesetzt?
Ein Digitaler Zwilling ist ein virtueller Nachbau eines realen Energiesystems oder seiner Komponenten. Er bildet deren Verhalten digital ab und ermöglicht Simulationen, Optimierungen und Vorhersagen. So lassen sich Anlagen effizienter planen, steuern und überwachen und Entscheidungen können sicherer und schneller getroffen werden.
Wie trägt KI zur Optimierung von Energiesystemen bei?
Künstliche Intelligenz analysiert große Datenmengen, erkennt Muster und trifft Vorhersagen für Erzeugung, Verbrauch und Netzlast. So können Energiesysteme effizienter gesteuert, flexibel auf Schwankungen reagiert und Kosten sowie Emissionen reduziert werden.
Welche Rolle spielt Sektorenkopplung (z. B. Strom, Wärme, Wasserstoff) im System?
Sektorenkopplung verbindet Strom, Wärme, Wasserstoff und weitere Energiesektoren zu einem integrierten System. Sie ermöglicht die effiziente Nutzung von Energie, steigert die Flexibilität und hilft, erneuerbare Energien optimal zu integrieren.
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