OR4Sustainability

Deutschland hat sich zum Ziel gesetzt, bis 2045 klimaneutral zu werden. Der Stromsektor spielt dabei eine wichtige Rolle. Erneuerbare Technologien wie Solar- und Windenergie produzieren Strom zu geringen Kosten, liefern ihn aber nur intermittierend. Dies stellt eine Herausforderung für den Netzbetrieb dar, was zu einem Bedarf an Flexibilitätsoptionen führt. In dieser Fallstudie wird der Einfluss von zwei neuartigen Flexibilitätstechnologien auf das deutsche Stromsystem im Jahr 2045 mit der Methode der Energiesystemoptimierung untersucht.

Um die Treibhausgasemissionen in der Stromerzeugung zu senken wird zunehmend auf den Ausbau der Windenergie gesetzt. In dieser Case Study wird der Lebenszyklus einer Windenergieanlage in openLCA bilanziert und ausgewertet. Die Umweltauswirkungen werden mit dem deutschen Strommix verglichen und abschließend gegenüber der Stromerzeugung durch PV und Biomasse bewertet. Mittels Gewichtung und Sensitivitätsanalysen werden die Ergebnisse eingeordnet und eine Empfehlung abgeleitet.

In dieser Fallstudie untersuchen wir das Potenzial von Biokraftstoffen als erneuerbare Energiequelle und analysieren die Herausforderungen und Möglichkeiten bei der Gestaltung einer nachhaltigen und wirtschaftlich tragfähigen Biokraftstoff-Lieferkette. Wir werden uns auf die Modellierung und Optimierung der Lieferkette konzentrieren und dabei die Schlüsselfaktoren berücksichtigen, die sich auf die wirtschaftliche Lebensfähigkeit und die Landnutzung auswirken.

Sie lernen ein geeignetes MILP-Modell zur integrierten Standort-, Kapazitäts- und Technologieplanung für synthetische Kraftstoffe unter abstrahierenden Annahmen aufzustellen, in Python zu implementieren und mittel des Gurobi-Solver zu lösen, sowie durch die Analyse der Optimierungsergebnisse Handlungsempfehlungen abzuleiten. Dafür benutzen Sie das generische OR-Modell vom Warehouse Location Problem und lernen es auf ein fachspezifisches Modell anzupassen.

Um die Auswirkungen des Klimawandels abzumildern, sind Maßnahmen zur Versorgung mit erneuerbaren Energien nicht nur auf nationaler Ebene, sondern auch auf persönlicher Ebene erforderlich. In dieser Fallstudie werden daher mögliche Investitionen in die Versorgung mit erneuerbarer Energie auf Haushaltsebene untersucht. Durch die manuelle Variation von Eingangsparametern wie Investitionskosten in PV, Batteriekosten und den Netzstrompreis untersuchen die SchülerInnen Einflüsse und Wechselwirkungen auf die Investitionen und die Zeitplanung des Energiesystemmodells eines typischen Haushalts.