Wie kann erneuerbare Energie den Strombedarf weitgehend decken?

Wind, Sonne und Wasser erzeugen nicht konstant gleich viel Energie. Hinzu kommt, dass sich erneuerbare Energie schlecht speichern lässt. Michaela Szölgyenyi arbeitet an mathematischen Methoden, mit denen man beispielsweise besser vorhersagen kann, wie viel Strom ein Solarkraftwerk zu einem bestimmten Zeitpunkt mit hoher Wahrscheinlichkeit herstellen wird.

„Ob Wind weht oder die Sonne scheint, hängt von der jeweiligen Wetterlage ab. Diese Unsicherheiten lassen sich mathematisch modellieren, genauso wie der Verbrauch der Energiekund:innen“, führt Michaela Szölgyenyi, Leiterin des Instituts für Statistik an der Universität Klagenfurt, aus. Damit die erneuerbare Energie wirtschaftlich tragbar ist und so weiter an Akzeptanz gewinnt, seien zusätzlich die operationalen Kosten der Kraftwerke zu bedenken.

Diese Parameter fließen in Modelle ein, die aus so genannten stochastischen Differentialgleichungen bestehen. Diese Gleichungen möchte Szölgyenyi mit neuen Verfahren lösen. „Besonders herausfordernd wird dies, wenn irreguläre Koeffizienten auftreten, sich die Gleichungen im Modell also nicht so verhalten, wie man das erwartet hat. Übertragen auf das Beispiel der Windkraft kann das bedeuten, dass sich der Wind plötzlich ändert“, erläutert Szölgyenyi.

Optimierungsprobleme wie der effiziente Einsatz erneuerbarer Energien begleiten uns ständig im täglichen Leben. Zum Beispiel stellen Supermärkte die Versorgung sicher, indem sie die Transportwege der Waren optimieren, und Autobahnen werden so gebaut, dass die darüber fahrenden Autos möglichst wenig Lärm verursachen. Um solche Fragen, über die Grenzen einzelner mathematischer Teilgebiete hinweg zu bearbeiten, wurde an der Universität Klagenfurt die doc.funds doctoral school „Modeling–Analysis–Optimization of discrete, continuous, and stochastic systems“ eingerichtet. Das vom FWF geförderte Kolleg wird von Michaela Szölgyenyi geleitet. Insgesamt arbeiten in der doc.funds doctoral school derzeit 14 Doktorand:innen, darunter 11 Frauen, an solchen Optimierungsproblemen. Die vielfältigen Forschungsaktivitäten in diesem Feld sind an der Universität Klagenfurt im Forschungsstärkefeld „Multiple Perspectives in Optimization“ gebündelt.