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Smart Grids & Energy Markets

In einem interdisziplinären Team und Netzwerk forschen wir an einer innovativen Gestaltung des Energiesystems der Zukunft. Dabei setzen wir auf unsere Kompetenz und Erfahrung vor allem in den Disziplinen Wirtschaftinformatik, BWL / VWL sowie empirische Sozialforschung. Das übergeordnete Ziel ist die Unterstützung der Energiewende vor dem Hintergrund des energiepolitischen Dreiecks aus Wirtschaftlichkeit, Nachhaltigkeit und Versorgungssicherheit ergänzt um das vierte Eck der gesellschaftlichen Akzeptanz


Im Mittelpunkt stehen Mechanismen, die ökonomisch effizientes und nachhaltiges Verhalten der Akteure in zunehmend dezentral organisierten Energiesystemen geschickt anreizen. Dabei konzentrieren wir uns auf die Felder Demand Side Management, Elektromobilität sowie Netze und Speicher.


Forschungsgruppenleitung

Johannes Gärttner Dr. Johannes Gärttner
+49 (721) 608 48378
johannes.gaerttner∂kit.edu


Wissenschaftliche Mitarbeiter

Philipp Staudt
Philipp Staudt
+49 (721) 608 48381
philipp staudt∂kit edu


Florian Salah
Florian Salah
+49 (721) 608 48381
florian salah∂kit edu


Esther Marie Mengelkamp
Esther Marie Mengelkamp
+49 (721) 608 48377
esther mengelkamp∂kit edu

Yannick Femppel
Yannick Femppel
+49 (721) 608 48377

yannick.femppel∂kit.edu

 



Julian_Huber
Julian Huber
+49 (721) 9654 817

jhuber∂fzi.de

 



Bent Richter
Bent Richter
+49 (721) 608 48381
  bent.richter∂kit.edu

 

Durch das Design innovativer Algorithmen, ökonomischer Mechanismen und Optimierungsansätzen begegnen wir den Herausforderungen der Energiewende. Wir betrachten die Auswirkungen von Regulierungseingriffen in Netzwerkökonomien im Generellen und in der Energiewirtschaft im Speziellen.


Unsere Forschungsergebnisse zeigen die ökonomischen Potenziale neuer informationstechnischer Möglichkeiten im  Smart Grid auf. Wir leiten aus unseren Forschungsergebnissen konkrete Anforderungen zu einem zielführenden Design von Energiemärkten, -systemen und -services ab. Unser Beitrag zur Umsetzung der Energiewende umfasst ebenso das Aufzeigen sinnvoller Anpassungen der regulatorischen Rahmenbedingungen.

 

Unsere Themenschwerpunkte:

  • Energy Economics im Smart Grid
    • Bewertung der ökonomischen Auswirkung reduzierter Transaktionskosten
    • Analyse der Auswirkungen von Investitionsanreizen für Erzeugungs- und Netzkapazitäten
    • Nutzung von Smart Grid-Technologien zur Realisierung informationsintensiver ökonomischer Mechanismen (z.B. lokale Energiemärkte)
    • Einsatz von Blockchain Technologie zur effizienten Koordination lokaler Energiemärkte, insbesondere bei Erzeugung aus Erneuerbaren Energien und dem Einsatz von Energiespeichern
  • Demand Side Management / Demand Response (DSM/DR)
    • Koordination des Ladevorgangs von Elektrofahrzeugen unter Beachtung von Netzrestriktionen und Verfügbarkeit erneuerbarer Energiequellen
    • Gestaltung orts- und zeitvariabler Preise zur Spitzenlastreduktion und Integration erneuerbarer Erzeuger
    • Gruppierung typischer Endverbraucher zur Nutzbarmachung flexibler Nachfrage
    • Charakterisierung von Haushaltsgeräten bezüglich ihrer Eignung zum DSM und Analyse von potentieller Systemkostenreduktion
    • Untersuchung effizienter Anreize für Haushalte zur Teilnahme an DSM-Programmen durch optimierte Tarifgestaltung
  • Marktdesign und -architektur
    • Aufbau von Marktplattformen zur dezentralen Koordination heterogener Agenten (Konsumenten, Produzenten, Prosumer) und dezentraler Smart Grids auf Blockchain Basis
    • Modellierung, Simulation und Analyse lokaler Energiemärkte und innovativer Transaktionsobjekte
    • Empirische Untersuchungen zur Nutzerakzeptanz innovativer Energieprodukte
  • Energy Services und Energieinformatik
    • Nutzerfeedback und elektronische Dienste zur Erhöhung der individuellen Energieeffizienz (z.B. nicht-monetäre Anreizsysteme)
    • Erfassung von Nutzerpräferenzen und Implementierung von Feedbackmechanismen
    • Steigerung der Energieeffizienz durch situativ angepasste Informationsbereitstellung
    • Aufbau eines Blockchain basierten Abrechnungsmechanismus zum Handel lokaler Speicher- und Erzeugungskapazitäten
    • Untersuchung der Umsetzbarkeit dezentraler, lokaler Energiemärkte (z.B. auf Blockchain Basis)

Methodische Kompetenzen:

  • Marktdesign und -architektur, Mechanism Design, insbesondere Aufbau von Marktplattformen zur dezentralen Koordination heterogener Agenten (Konsumenten, Produzenten, Prosumer)
  • Simulation
  • (Stochastische) Optimierung
  • Empirische Analysen (Deskriptive und induktive Statistik)
  • Design Science
  • Blockchain Technologie

 

Projekte

 

Kompetenzfelder:

Energiewende:

Die Energiewende umfasst den gesellschaftlichen und technologischen Wandel bei der Gestaltung des zukünftigen Energiesystems. Dezentrale Stromerzeugung (basierend auf Photovoltaik, Windkraft und Biomasse) und Elektromobilität spielt dabei eine zentrale Rolle. Die erfolgreiche Dezentralisierung des Energiesystems erfordert passende organisatorische, ökonomische und technische Lösungen für die wir Verfahren entwickeln und evaluieren.

 

Smart Grid - das sog. intelligente Stromnetz umfasst die Vernetzung von Erzeugungsanlagen mit Netzbetriebsmitteln und insbesondere der Nachfrageseite. Es stellt somit die technische Grundlage für eine ökonomisch effizente Umsetzung wesentlicher Aspekte der Energiewende, wie die lokale Koordination von Angebot und Nachfrage, dar. Das IISM hat weitreichende Erfahrungen in diesem Forschungsfeld unter anderem durch die eEnergy und IKT für Elektromobilität Forschungsförderlinien in denen es wesentliche Beiträge zur Konzeption und Bewertung von lokalen Marktkonzepten geleistet hat.

 

Flexibilität - ist aktuell ein unterbewertetes Gut, besitzt jedoch im Energie, bzw. insbesondere im Stromsystem zunehmend einen höheren Wert. Sie kann insbesondere dazu genutzt werden Nachfrage als aktiven Part in Strommärkte zu integrieren und somit ein wesentlicher Baustein für die Stabilisierung der Versorgung heute und in Zukunft darstellen. Das IISM beschäftigt sich mit der Quantifizierung von Flexibilität auf der Nachfrageseite (Demand Side Management) im Stromsystem, betrachtet und bewertet jedoch auch deren Einsatz in anderen Sektoren wie der vernetzten und elektrischen Mobillität.