Internet der Energie

Ein Studium für die digitale Energiewirtschaft

Konzept

Die Digitalisierung, im weiteren Sinne die Unterstützung und teilweise Ablösung analoger Vorgänge und Prozesse in Wirtschaft, Gesellschaft und dem täglichen Leben durch computer- und internetgestützte Verfahren, wird auch in der nachhaltigen Energiewirtschaft die zentrale Rolle spielen.

Im Umfeld des Klimawandels wird die Energieproduktion auf regenerierbare Energien, insbesondere Wasser, Wind und Sonnenlicht aufbauen. Allerdings sind solche Energiequellen Naturphänomene - hochkomplexe physikalische Prozesse. Energieproduktion in diesem Umfeld ist opportunistisch. Deren Modellierung ist vorläufig so schwer, dass sie im Sinne der Energieproduktion auch als stochastische Prozesse aufgefasst werden können. In einer längeren Übergangsphase werden klassische Energieträger die zwangsläufig entstehenden Engpässe decken.

Gerade dieser Mix verpflichtet uns zu optimalem Umgang mit Energie, um die Erderwärmung zu bremsen. Das trifft besonders auf den Energieverbrauch zu, der aber noch schwieriger zu modellieren ist. Zwar gibt es Grundbedarf, der auch mit bekannten Größen (Tageszeit, Jahreszeit, Wetter etc.) modelliert werden kann. Darüber hinaus sind die Prozesse in ihrer Komplexität zunächst stochastisch. Besonders feine Methoden der Signalverarbeitung, Mustererkennung und der künstlichen Intelligenz können hier dringend nötige Verbesserungen der Prognostik bringen.

Die Installation von „smart meters“ zur besseren Verbrauchserfassung produziert die erste Welle an Daten, die als Rohstoff solcher Prognosen dienen. Auch hier helfen mathematische Modellierung und Mustererkennung bei der optimalen Steuerung von Energieproduktion und -logistik. Noch feinere Steuerungsmöglichkeiten bis hin zum opportunistischen Betrieb verspricht das Internet der Dinge, bei dem jedes einzelne Gerät den Energiepreis in seine Betriebsentscheidungen einfließen lassen kann. Das ist die zweite Datenwelle.

Ein weiteres Zukunftsgebiet ist die effiziente, verteilte Speicherung von elektrischer Energie z. B. in Fahrzeugbatterien, Swimmingpools oder anderen physikalischen Prozessen (potentielle und kinetische Energie). Auch hier sind Daten die entscheidende Ressource zum effizienten Betrieb des Gesamtsystemes.

Das Internet der Dinge, das Energienetz, die Cloud und das (Daten-) Internet zusammen bilden das Substrat, auf dem das Internet der Energie entsteht: Ein Gesamtsystem der Energieversorgung, in dem nachhaltige Produktion, dezentrale Speicherung, Handel und intelligenter Verbrauch optimiert werden.

Unternehmen, staatliche Einrichtungen und besonders die Energieversorgungsunternehmen werden für den Entwurf, die Implementierung und den Betrieb des Internet der Energie Mitarbeiter mit wissenschaftlichen Kenntnissen in Mathematik, Physik, Elektrotechnik und Informatik brauchen. Modellierung, Datenanalyse, künstliche Intelligenz, Kryptographie und Optimalsteuerung werden zu Kernkompetenzen der Energiewirtschaft.

Bachelorstudium

Der Studiengang „Internet der Energie“ kombiniert Vorlesungen aus allen Wissenschaftsgebieten der TU Bergakademie Freiberg, insbesondere der Mathematik, Informatik, Automatisierungstechnik, Elektrotechnik, Physik, Wärmetechnik, Wirtschaft und Recht zu einem einzigartigen Curriculum. Der Studienplan der Bachelorphase zeigt die Spannweite des sechs-semestrigen Studiums:

1.Semester 2.Semester 3.Semester 4.Semester 5.Semester 6.Semester
Energietechnik Grundlagen der Elektrotechnik Regenerierbare Energieträger Elektrische Energiewandler Messtechnik
Grundlagen der Informatik Softwareentwicklung Softwaretechnologie Prototyp Technische Informatik Rechnernetze Bachelorarbeit
Physik für Ingenieure Physik für Ingenieure Regelungssysteme Automatisierungs-systeme Energienetze und Netzoptimierung
Höhere Mathematik für Ingenieure 1 Höhere Mathematik für Ingenieure 2 Gew. Differential-gleichungen Codierungstheorie und Kryptographie Codierungstheorie und Kryptographie
Grundlagen der Diskreten Mathematik und Algebra 1 Grundlagen der Diskreten Mathematik und Algebra 2 Statistik/Numerik für Ingenieure Statistik/Numerik für Ingenieure Wahlpflicht aus der Informatik Wahlpflicht aus der Energiewirtschaft
Grundlagen der Optimierung Wahlpflicht aus der Elektrotechnik Energierecht 1 Wahlpflicht aus der Energiewirtschaft
Seminar

Diese interdisziplinäre Vorlesungsauswahl mit theoretischen und angewandten Inhalten vermittelt Grundlagen und aktuelles Wissen. Langfristig nachhaltige Grundlagen sollen die Basis für lebenslanges Lernen im Fach schaffen. Vorlesungen, Übungen und Praktika zum Stand der Technik helfen beim erfolgreichen Berufsstart. Auf dieser Basis können unsere AbsolventInnen zum Beispiel den neuen Beruf EnergiesystemadministratorIn ausüben.

Wahlweise Vertiefungsrichtungen sind in diesem spezialisierten Studiengang nicht vorgesehen, das Studium selbst ist schon so nah an den vielen Anwendungen, dass der Berufstart ohne Probleme erfolgen kann.

Masterstudium

Die Masterphase des Studiums „Internet der Energie“ vermittelt vertiefte Kenntnisse, wie sie insbesondere zur Konzeption und zum Architekturentwurf von modernen Energienetzen oder im Energiehandel gebraucht werden. Fortgeschrittene mathematische Verfahren aus der Stochastik und der Numerik werden ebenso vermittelt wie Algorithmen der künstlichen Intelligenz - inklusive neuronale Netze - zur Analyse der Datenflut. Die Modelle von Produktion, Speicherung und Verbrauch liefern die Basis für die Optimalsteuerung, die einen Schwerpunkt des Vorlesungsprogrammes im Master bildet.

Neue Berufsbilder für die in drei Semestern ausgebildeten Master-AbsolventInnen sind EnergiesystemarchitektIn und EnergieanalystIn.

Den Masterstudiengang wird die Technische Universität Bergakademie Freiberg im Jahr 2019 entwickeln.

Informationen

Weitere Informationen erhalten Sie auf den Websiten der Fakultät für Mathematik und Informatik der Technischen Universität Bergakademie Freiberg und bei Dekanatsrätin Pia Wittenburg, 03731/393301.

Für den neuen Studiengang können Sie sich bis zum 30.09.2018 hier bewerben:

https://tu-freiberg.de/studium/studienanfaenger