Modellieren, Simulieren, Optimieren – die Digitalisierung des Energienetzes

Unser Alltag baut auf der Gewissheit auf, dass jederzeit Strom aus
den Steckdosen kommt. Schwankungen oder gar Ausfälle sind nicht
vorgesehen. Wenn wir uns nicht gerade mit Katastrophenschutz
befassen oder Endzeitszenarien ausmalen, denken wir selten darüber
nach, wie verwundbar uns diese Abhängigkeit von verlässlicher
Energieversorgung macht. Insbesondere für Gasnetze gilt: sie sind
nicht nur riesig und komplex, sondern verändern sich und bedürfen
permanenter Nachsteuerung und Stabilisierung. Das Energienetz mit
Blick auf neue Energieträger und sich wandelnde Prioritäten
weiterzuentwickeln und zu optimieren, seine Funktion zu überwachen
und es resilient zu machen gegen eine Vielzahl von Risiken, ist
eine hochkomplexe Aufgabe: Wir wollen nicht nur verstehen, wie
verschiedene Energieträger im Netz zusammenwirken, sondern auch
belastbare Vorhersagen machen und sofort reagieren können, wenn
etwas Unerwartetes passiert. Dazu sind je nach Fragestellung
physikalische Modelle, mathematische Methoden und Datenanalyse –
auch in Echtzeit – nötig. In Simulationen und Berechnungen fließen
Entwicklungen auf dem Weltmarkt, das Wetter und der Zustand der
Leitungen genauso ein, wie die Qualität von Energieträgern oder der
Verbrauch von Industrie und Privathaushalten. Wie macht man dieses
vieldimensionale System beherrschbar? Prof. Dr. Alexander Martin
ist Mathematiker. Er leitet das ADA Lovelace Center for Analytics,
Data and Applications am Fraunhofer-Institut für Integrierte
Schaltungen IIS und ist Gründungsvizepräsident der Technischen
Universität Nürnberg. In seiner Arbeit befasst er sich mit der
Modellierung und Simulation bei Optimierungsfragen und bringt
„Künstliche Intelligenz“ in die Anwendung. Der Experte erklärt im
Digitalgespräch, wie unser Energienetz aufgebaut ist und welche
Überlegungen den Modellen und Methoden zugrunde liegen, mit denen
er und seine Kolleg:innen arbeiten. Er beschreibt, welchen Nutzen
Digitalisierung dabei bringt, welche Daten benötigt werden und an
welchen Stellen KI einen Beitrag leisten kann. Mit den
Gastgeberinnen Marlene Görger und Petra Gehring diskutiert Martin,
welche Zielsetzungen und politischen Debatten Einfluss auf die
Entwicklung des Gasnetzes nehmen – und mit welchen ökonomischen und
ökologischen Kosten das Sammeln, Vorhalten und Nutzen von Daten
verbunden ist.