Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuer Sonderforschungsbereich/Transregio – Gaslieferung ohne Umwege

23.10.2014

Hier sind viele Gleichungen im Spiel: Wenn Mathematiker das deutschlandweite Gasnetz simulieren und optimieren, ist umfassendes Fachwissen gefragt. Wie sich die Versorgung verbessern lässt, will die Deutsche Forschungsgemeinschaft ermitteln.

An dem neuen Vorhaben mit dem Titel „Mathematische Modellierung, Simulation und Optimierung am Beispiel von Gasnetzwerken“ sind Wissenschaftler der Universität Duisburg-Essen (UDE) beteiligt. Es ist ein Transregio-Sonderforschungsbereich, der sich auf mehrere Standorte verteilt; Sprecherhochschule ist die Universität Erlangen-Nürnberg.

Ob die Energiewende gelingt, hängt stark von einer zuverlässigen, sicheren, effizienten und finanzierbaren Energieversorgung ab. Gleichzeitig geht es um eine saubere, umweltfreundliche Erzeugung. Hier ist Gas als Energieträger bedeutsam, denn es ist ausreichend vorhanden, schnell verfügbar und speicherbar.

Es geht nicht nur um technische und physikalische Grundregeln des Gasflusses. Mit der Liberalisierung der Energiemärkte liegen Handel und Transport in den Händen unterschiedlicher Unternehmen.

„Sie tauschen nur begrenzt Informationen aus, müssen aber zusammen marktregulatorische Bedingungen einhalten. Dazu gehört der diskriminierungsfreie Zugang zum Netz: Jeder Kunde kann zunächst Kapazitäten bestellen, um dann Gasmengen zu festen Zeiten an bestimmten Orten in das Netz ein- oder auszuspeisen“, erklärt UDE-Mathematiker Prof. Dr. Rüdiger Schultz.

Dabei seien kurzfristige Umbuchungen möglich. Der Transporteur prüft, was technisch-physikalisch möglich ist, d.h. ob im Netz noch genügend Platz ist. Ein komplexes Problem, das schnell gelöst werden muss.

Mit der mathematischen Modellierung, Simulation und Optimierung wollen die Wissenschaftler Antworten finden, um hier einen neuen Qualitätsstandard anzubieten. Herausfordernd sei unter anderem, dass man mit unvollständigen Informationen arbeite, sagt Schultz: „Der Bedarf ist sehr unterschiedlich, wobei das Netz nicht beliebig starken Schwankungen nachkommen kann. Den Druckabfall durch Reibung des Gases an der Rohrwand kompensieren Verdichter, deren optimale Steuerung wir ebenfalls berücksichtigen müssen. So wird die Frage der technischen Durchleitbarkeit mathematisch äußerst anspruchsvoll.“

Soll heute Gas transportiert werden, so erarbeiten hochqualifizierte Ingenieure und Mathematiker durch Simulationsverfahren einen Lösungsvorschlag. Das kann mehrere Stunden bis Tage dauern. „Wenn wir dafür Gleichungen und Algorithmen entwickeln, kann man künftig Transportzusagen nach wenigen Minuten treffen. Das spart enorme Kosten.“

„Hunderttausende Variablen spielen mit – dazu reicht es nicht, nur schnelle Rechner zu haben. Es bedarf der Entwicklung von mathematischen Methoden, die in wissenschaftliches Neuland führen“, so Schultz, der sich nun in weit verzweigte Pläne mit Einspeisestellen, Hauptleitungen und Abnehmern vertieft. Innerhalb der Mathematik sind die Teilbereiche der Numerik, Analysis und der Optimierung gefragt, und damit die Expertise an der UDE.

Die DFG fördert den Transregio (TRR 154) für dreimal vier Jahre im ersten Zeitraum insgesamt mit 4,7 Millionen Euro. Beteiligt sind neben den Universitäten Erlangen-Nürnberg und Duisburg-Essen die TU Darmstadt, die HU sowie die TU Berlin, das Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik Berlin (ZIB), und das Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik (WIAS).

Weitere Informationen:
Prof. Dr. rer. nat. Rüdiger Schultz, Tel. 0201/183-6880, ruediger.schultz@uni-due.de

Katrin Koster | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-duisburg-essen.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht TU Ilmenau erforscht innovative mikrooptische Bauelemente für neuartige Anwendungen
21.09.2017 | Technische Universität Ilmenau

nachricht Bald bessere Akkus?
21.09.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie