AWK - Detailansicht Veranstaltungen

Übersprungnavigation

Navigation

Inhalt

13.11.2014, 12:30 Uhr

Klasse für Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften, 96. Sitzung: Themenbezogene Klassensitzung "Energieversorgung der Zukunft – Antworten der Wissenschaft"

Prof.'in Dr. Katharina Morik, Dortmund: "Ressourcenschonung durch Big Data Analytics"; Prof. Dr. Christoph van Treek, Aachen: "Zwischen Ergonomie und Energieeffizienz: "Mensch-bezogene" Modellierung und Simulation"; Prof. Dr. Volker Presser, Saarbrücken: "Die elektrische Doppelschicht als Technologieplattform für Energiespeicherung, Energieumwandlund und Wasseraufbereitung"; Prof. Dr. Felix Höffler, Köln: "Markt - Staat - Regulierung: Welche Gestaltungsparadigma für die Energiepolitik?"; Prof. Dr. Christian Rehtanz, Dortmund: "Das elektrische Netz als Marktplatz und Drehscheibe für die Energiewende"

Prof.'in Dr. Katharina Morik

Professorin Dr. Katharina Morik hat 1981 an der Universität Hamburg promoviert und 1988 an der TU Berlin habilitiert. Sie ist seit 1991 Professorin an der TU Dortmund, wo sie den Lehrstuhl für Künstliche Intelligenz einrichtete mit dem Fokus auf maschinellem Lernen und Data Mining. Die breite Methodenpalette umfasst statistische Lernverfahren, insbesondere die Support Vector Maschine, und graphische Modelle. Die Analyse sehr großer Datenmengen und hochdimensionaler Daten unter Ressourcenbeschränkung wird für Datenströme und verteilte Daten untersucht.
Sie hat an zahlreichen europäischen Projekten teilgenommen und das Projekt „MiningMart“ (2000 – 2003) koordiniert. Gegenwärtig arbeitet sie im europäischen Projekt „Insight“ an der Analyse von Datenströmen zur Verkehrsplanung und im Projekt VistaTV an Linked Open Data für das Internetfernsehen. In beiden Projekten wird ein am Lehrstuhl für Künstliche Intelligenz entwickeltes Framework für die Verarbeitung von Datenströmen erfolgreich eingesetzt.
Aus der am Lehrstuhl entwickelten Toolbox RapidMiner ist die international meist verwendete Software zur Datenanalyse geworden, die von der gleichnamigen Firma vertrieben wird.
An den Sonderforschungsbereichen 475 „Komplexitätsreduktion multivariater Datenstrukturen“ und 531 „Computational Intelligence“ nahm sie als Teilprojektleiterin teil. Sie warb 2011 den Sonderforschungsbereich 876 „Informationsgewinnung durch Analyse unter Ressourcenbeschränkung“ ein, dessen Sprecherin sie ist.
Neben Veröffentlichungen in Zeitschriften publiziert sie in angesehenen Konferenzen und hat gemeinsam mit Xindong Wu und anderen die internationale Konferenzreihe „IEEE Data Mining“ gegründet, deren Vorsitzende des Programmkomitees sie 2004 und eine der stellvertretenden Vorsitzenden sie 2009 und 2012 war. Sie ist im Herausgebergremium der internationalen Zeitschriften „Knowledge and Information Systems“ und „Data Mining and Knowledge Discovery“.

Aus dem Inhalt des Vortrages
Ressourcenschonung durch Big Data Analytics


Maschinelles Lernen und statistische Datenanalyse haben als Analyse sorgfältig erhobener Daten begonnen. Das Data Mining ging darüber hinaus, indem große Datenbanken analysiert wurden, die nicht für die Analyse aufgebaut worden waren. Deshalb wurden viele Verfahren zur Transformation der gegebenen Daten in für die Analyse geeignete Räume entwickelt und die Laufzeiteffizienz bei der Entwicklung von Analysealgorithmen in den Vordergrund gestellt. Der gesamte Prozess von der Sichtung der Daten bis zur Anwendung der Analyseergebnisse wurde untersucht. Big Data Analytics geht nun noch einen Schritt weiter. Die Datenmengen strömen herein und müssen realzeitlich bearbeitet werden. Anforderungen an Hardware / Software sind zusätzlich Energie- und Kommunikationseffizienz.

Die Aggregation und Analyse von Datenströmen wird durch neuartige Umgebungen wie das streams framework unterstützt (1). Aus Daten können nun sehr genaue Profile gewonnen werden. Verwendet man diese zur realzeitlichen Prognose, kann eine bessere Regelung erreicht werden, die natürliche Ressourcen schont (2). In dem Vortrag werden die Möglichkeiten realzeitlicher Prognose für die Einsparung von Energie dargestellt. Ein Beispiel für die Einsparung von Energie durch realzeitliche Prognose bietet die Stahlproduktion (3). Ein ganz anderes die Verlängerung der Batterielaufzeit bei Smartphones aufgrund einer Benutzungsprognose (4).

  1. Christian Bockermann, Hendrik Blom (2012) The streams Framework. Techn. Bericht 5, SFB 876, TU Dortmund
  2. Katharina Morik, Kanishka Bhaduri, Hillol Kargupta (2012) Introduction to data mining for sustainability. In: Data Mining and Knowledge Discovery Journal,
 Vol. 24 Nr. 2
  3. Norbert Uebbe, Hans Jürgen Odenthal, Jochen Schlüter, Hendrik Blom, Katharina Morik  (2013) A novel data-driven prediction model for BOF endpoint. In: The Iron and Steel Technology Conference and Exposition in Pittsburgh (AIST)
  4. Peter Fricke, Felix Jungermann, Katharina Morik, Nico Piatkowski, Olaf Spinczyk, Marco Stolpe, Jochen Streicher (2011) Towards Adjusting Mobile Devices To User's Behaviour In: Atzmueller, Hotho, Strohmaier, Chin (eds): Analysis of Social Media and Ubiquitous Data, S. 99—118, Springer-Verlag

Prof. Dr.-Ing. habil. Christoph van Treeck

Prof. Dr.-Ing. habil. Christoph van Treeck studierte 1992-1997 mit den Schwerpunkten Statik und Stahlbau Bauingenieurwesen an der Technischen Universität München, absolvierte 1997 seine Diplomarbeit am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg und promovierte 2004 an der TU München mit Auszeichnung im Themengebiet Computational Fluid Dynamics und Building Information Modeling (BIM). Van Treeck war von 2001 bis 2009 als wissenschaftlicher Assistent und akademischer Oberrat am Lehrstuhl für Bauinformatik an der TU München beschäftigt und leitete dort seit 2003 die Forschergruppe Building Performance Simulation. 2007 lehnte er einen Ruf (W2) an die Hochschule Biberach ab, absolvierte einen Forschungsaufenthalt an der Technischen Universiteit Eindhoven (NL), habilitierte sich 2010 im Fachgebiet Computational Building Physics und besaß seitdem die Venia Legendi als Privatdozent an der TU München. 2009 erhielt van Treeck den mit 2,7 Mio. € dotierten Forschungspreis „Attract" der Fraunhofer Gesellschaft und leitete 2009-2011 die Forschergruppe Multi-Physics Simulation am Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) in Holzkirchen. Seit 2012 ist van Treeck Inhaber (W3) des Lehrstuhls für Energieeffizientes Bauen an der RWTH Aachen University, der 2012 an der Fakultät für Bauingenieurwesen neu eingerichtet worden ist. Zu seinen interdisziplinären Forschungsbereichen zählen die Modellierung und Simulation bauphysikalischer Prozesse im Bereich des energieeffizienten und nachhaltigen Bauens und Betreibens von Gebäuden, Building Information Modeling (BIM) sowie Forschung im Bereich Elektromobilität, speziell der thermischen Ergonomie und Fahrzeugklimatisierung. Seine Arbeitsgruppe an der RWTH Aachen besteht aus Ingenieuren verschiedener Fachrichtungen, Architekten, Biomedizintechnikern, Informatikern und einem Mathematiker und umfasst gegenwärtig 16 wissenschaftliche und 5 nicht-wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Van Treeck ist Gutachter bei mehreren Fachzeitschriften, Mitglied im wissenschaftlichen Komitee mehrerer internationaler Tagungen, ist seit 2004 Vorsitzender des Deutsch-Österreichischen Chapters der International Building Performance Simulation Association (IBPSA), Editorial Board Mitglied des International Journals on Building Performance Simulation, Mitglied des DIN und im internationalen Normungskomitee "Thermal Environments" ISO/TC159 /SC5/WG1, leitet ein Doktorandenkolleg im Doktorandenprogramm der Volkswagen AG, und seit 2010 Director-at-large im Vorstand der International Building Performance Simulation Association (IBPSA). Van Treeck ist verheiratet, hat zwei Kinder und lebt mit seiner Familie in der Eifel im Raum Aachen.

Aus dem Inhalt des Vortrages
Zwischen Ergonomie und Energieeffizienz: „Mensch-bezogene" Modellierung und Simulation

Der Vortrag gibt eine Übersicht über interdisziplinäre Forschungsarbeiten am Lehrstuhl für Energieeffizientes Bauen aus dem Gebiet der „Mensch-bezogenen" Modellierung und Simulation vor dem Hintergrund der Wechselwirkung zwischen Raumklima, Klimawirkung und Energieeffizienz. Wissenschaftliche Fragestellungen umfassen dabei (1) das Verständnis der thermodynamischen Wechselwirkungen zwischen Mensch und Umgebung hinsichtlich des Wärme- und Stofftransports zwischen Haut und Umgebung durch Konvektion, Wärmestrahlung und Wärmeleitung einschließlich der dabei auftretenden instationären Transportprozesse durch textile Materialien; (2) das fundamentale Verständnis der menschlichen Thermophysiologie hinsichtlich der dynamischen regelungstechnischen Antwort des Körpers auf lokale, zeitlich veränderliche thermische Randbedingungen; (3) das empirische Verständnis der Klimawirkung hinsichtlich des lokalen und globalen Temperatur- und Behaglichkeitsempfindens; sowie (4) sekundäre, beispielsweise psychologische Wechselwirkungen.

Laufende interdisziplinäre Arbeiten zur Simulation der Thermophysiologie konzentrieren sich dabei auf die Abbildung unterschiedlicher morphologischer Gruppen hinsichtlich Variationen von Alter, Geschlecht, Körpergröße und -gewicht, Muskel- und Körperfettanteil mittels eines objektorientierten Multisegmentmodells. Zur Gewinnung charakteristischer Parameter wurden umfangreiche Probandenstudien mittels der Fettkalipometrie- und der Bioimpedanzmessmethodik durchgeführt und statistisch ausgewertet. Zur Erforschung der Klimawirkung lokaler energieeffizienter Klimatisierungstechniken, die insbesondere für Elektrofahrzeuge von hoher Bedeutung sind, wird aktuell an der Formulierung von lokalen und globalen Behaglichkeitsmodellen gearbeitet. Zur Ableitung von Modellparametern wurden umfangreiche psychophysische Probandenversuche ausgewertet. In interdisziplinärer Zusammenarbeit mit Psychologen wurde ferner eine Laborstudie zur Quantifizierung der Auswirkungen von moderater Wärmebelastung auf die menschliche Leistungsfähigkeit in energieeffizienten Bürogebäuden durchgeführt. Zur Datenerfassung des Nutzerverhaltens in Gebäuden führt das Institut gegenwärtig das energetische Monitoring zweier Altbausanierungsvorhaben in Neu-Ulm nach dem Effizienzhaus Plus Standard durch. Die Arbeitsgruppe arbeitet in diesem Zusammenhang im Rahmen des internationalen IEA Annex 66 Projektes „Occupant Modeling" an dynamischen stochastischen Modellen des menschlichen Nutzerverhaltens.

Junior-Prof. Dr. Volker Presser

Junior-Prof. Dr. Volker Presser wurde 1982 in Immenstadt, Allgäu, geboren. Er schloss 2006 sein Studium mit dem Diplom als Mineraloge am Institut für Geowissenschaften der Eberhard-Karls-Universität Tübingen mit Magna cum laude ab. 2009 promovierte er am Lehrstuhl für Angewandte Mineralogie in Tübingen mit summa cum laude. Von 2009 bis 2010 war er als Postdoc am Lehrstuhl für Angewandte Mineralogie am Institut für Geowissenschaften, Tübingen, und von 2010 bis 2011 als Theodor-Lynen-Stipendiat bei der Nanomaterials-Group von A.J. Drechsel am Nanotechnology-Institut and Departement of Material Science and Engineering, Drechsel-University, Philadelphia, USA. Direkt im Anschluss erhielt er eine halbjährige Assistenzprofessur an der Drechsel-University. Er ist seit 2012 Leiter der Junior-Forschungsgruppe “Energiematerialien“, INM Leibniz-Institut für neue Materialien, Saarbrücken. Seit 2013 ist er Junior-Professor „Nanotechnologie funktionale Energiespeichermaterialien“ der Fachrichtung 8.4-Materialwissenschaft und Werkstofftechnik an der Universität des Saarlandes, Saarbrücken.

Volker Presser erhielt u.a. 2008 den Bernd Rendel-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft, 2009 den Hans-Bruno-Geinitz-Preis der Senkenberg Gesellschaft für Naturforschung. 2013 erhielt er außerdem den Heinz-Maier-Leibnitz-Preis der DFG und den Ross Coffin-Award der Amerikanischen Keramischen Gesellschaft.

Aus dem Inhalt des Vortrages
Die elektrische Doppelschicht als Technologieplattform für Energiespeicherung, Energieumwandlung und Wasseraufbereitung

Die elektrische Doppelschicht ist ein vielseitig einsetzbares Phänomen um effizient Energie zu speichern, langlebige Aktuatoren zu bauen, Energie aus chemischen Gradienten zu gewinnen, oder um Ionen aus Wasser zu entfernen. Hierbei liegt immer das Prinzip der Elektrosorption von Ionen zu Grunde, welche an der Grenzfläche zwischen einem Elektrolyten und einem elektrisch geladenen Festkörper auftritt. Hierbei werden vor allem poröse und nanoskalige Kohlenstoffe eingesetzt, wie Aktivkohle oder karbid-abgeleitete Kohlenstoffe, aber auch in Porosität und Struktur einstellbare „Designer-Kohlenstoffe“, wie zum Beispiel elektrogesponnene Kohlenstoffe aus Polymeren oder Kohlenstoffnanozwiebeln.
Insbesondere wird dieser Effekt technologischen im Felde der Energiespeicherung eingesetzt in Form so genannter Superkondensatoren. Diese Speichertechnologie ist insbesondere dafür geeignet, mit hoher Effizienz besonders schnell Energie zu speichern und wieder zur Verfügung stellen zu können. Ein solches Verhalten eines Bauteils ist vor allem für das Management von Stromnetzen im Rahmen der Energiewende zu großer Bedeutung gekommen. Hinzu kommen bei Superkondensatoren eine besonders hohe Leistungsdichte, stabile Leistungskenndaten über Hundertausende von Lade- und Entladezyklen, und die Möglichkeit Systeme zu bauen, welche in einem sehr großen Temperaturfenster sicher funktionieren (z.B. zwischen -50 und +100°C). Diese Parameter unterscheiden Superkondensatoren deutlich von Batterien, welche jedoch den Vorteil haben, eine höhere Energiedichte aufzuweisen. Ein neuer Ansatz ist daneben, dass Superkondensatoren gänzlich aus „grünen“, d.h. umweltfreundlichen und rückstandsfrei veraschbaren Materialien aufgebaut werden können.
Ein weiteres Feld der Anwendung der reversiblen Elektroadsorption von Ionen ist die kondensative Entionisierung (CDI). Hierbei wird die Elektrosorption nicht als Energiespeicher (d.h. Immobilisierung von Ladung) sondern als Entsalzungsphänomen (d.h. Immobilisierung von Ionen) betrachtet. Im Gegensatz zu herkömmlichen Entsalzungsmethoden wie der Umkehrosmose weist CDI eine sehr hohe Effizienz (von bis zu 95%) auf und ist vor allem für Brackwasseraufbereitung (also moderate Salzgehalte) geeignet. CDI wird derzeit intensiv, neben der Trinkwasserbereitstellung, auch zur Aufbereitung von Landwirtschaftsabwässern oder Grubenwässern untersucht.
Technologisch ist die Untersuchung von Elektroadsorptionsphänomen eine Herausforderung welche nur durch den Multidisziplinären Ansatz aus Materialwissenschaft und Chemie sowie Elektrochemie, Physik und neuartige Messmethoden abgebildet werden kann. Insbesondere das Phänomen des elektrosorptiven Anschwellens von porösen Kohlenstoffen wird derzeit intensiv untersucht mit Hilfe von komplementären in situ Messmethoden.

Prof. Dr. Felix Höffler

Prof. Dr. Felix Höffler, ist seit 2011 Professor für wirtschaftliche Staatswissenschaften an der Universität zu Köln sowie gleichzeitig Direktor für Grundlagenforschung am Energiewirtschaftlichen Institut an der Universität zu Köln (ewi). Er hat Geschichte, Politik und Volkswirtschaftslehre an der Universität Tübingen studiert. Nach einem Promotionsstudium in Bonn und der London School of Economics promovierte er 1999 an der Universität Basel. Nach mehrjähriger Tätigkeit in der Politikberatung und Wirtschaftspraxis (Monopolkommission, Arthur D. Little, Deutsche Telekom) war er ab 2004 Post Doc am Max-Planck-Institut für Gemeinschaftsgüter, Bonn, bevor er 2007 einem Ruf auf einen Lehrstuhl für Regulierungsökonomik an der WHU Koblenz-Vallendar folgte. Felix Höffler hat im Besonderen zu industrieökonomischen und regulatorischen Themen publiziert, v.a. im Bereich der Netzindustrien (Energie, Telekommunikation, Verkehr). Daneben gilt sein Interesse der Organisationstheorie, Law & Economics, sowie institutionenökonomischen Fragestellungen in wirtschaftshistorischer Perspektive.

Aus dem Inhalt des Vortrages
Markt – Staat – Regulierung: Welche Gestaltungsparadigma für die Energiepolitik?


Der Energiesektor ist weitgehend privatwirtschaftlich organisiert und seit 1998 in Deutschland umfangreich liberalisiert und dem Wettbewerb geöffnet worden. Gleichzeitig ist er einer der Sektoren mit der höchsten staatlichen Eingriffsintensität. Das zeigt sich daran, dass bestimmte „Marktergebnisse“ im Rahmen der „Energiewende“ vorgegeben werden (z.B. in der Struktur der Stromerzeugung: „40 % Erneuerbare im Jahr 2025“), aber auch daran, dass viele Infrastrukturinvestitionen im regulierten Bereich der Industrie getätigt werden (z.B. Netzausbau). Im Vortrag soll thematisiert werden, wo „Staat“ und wo „Markt“ als Gestaltungsparadigma geeignet ist, und welche regulatorischen Herausforderungen sich an der Schnittstelle ergeben.

Typische Fragen, die dabei diskutiert werden, sind:

  • Wie koordiniert man private Investitionen in Erzeugungsanlagen mit regulierten Netzinvestitionen? Muss das Netz immer den Kraftwerken folgen?
  • Wieviel Netzausbau ist effizient, und wie verschafft sich die Regulierungsbehörde hierzu vertrauenswürdige Informationen?
  • Was ist die Aufgabe einer immer wichtiger werdenden Regulierungsbehörde, und wie sichert man ihre Unabhängigkeit? Ist die Bundesnetzagentur eine Behörde zur Umsetzung der „Energiewende“?
  • Was sind die gesellschaftlichen Kosten von Infrastrukturmaßnahmen und sollten betroffene Anlieger entschädigt werden?
  • Sollen bestimmte Verhaltensweisen (z.B. Energiesparen), Technologien (z.B. dezentrale Speicher) oder Geschäftsmodelle (Nachfrageflexibilisierung durch „smart meter“) durch öffentliche Eingriffe gefördert werden, und wenn ja, wie?

Prof. Dr. Christian Rehtanz

Professor Dr.-Ing. Christian Rehtanz ist Leiter des Instituts für Energiesysteme, Energieeffizienz und Energiewirtschaft an der Technischen Universität Dortmund. Von 1989 bis 1997 studierte er Elektrotechnik und promovierte an der Universität Dortmund. 2002 habilitierte er sich und erhielt die Venia Legendi an der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich, Schweiz. Von 2000 bis 2002 war er Mitarbeiter, Gruppenleiter und Forschungsprogrammleiter bei ABB Corporate Research in Baden, Schweiz. Von 2003 bis 2005 war er Entwicklungsleiter und Mitglied der Geschäftsleitung im Geschäftsgebiet „Power Systems“ bei ABB in Zürich, Schweiz. Von 2005 bis 2007 war er Geschäftsführender Direktor (Vice-President) von ABB China Ltd. – Corporate Research, Peking, China. Seit 2007 ist er Inhaber des Lehrstuhls für Energiesysteme und Energiewirtschaft an der Universität Dortmund. Seit 2011 ist er Leiter des Instituts für Energiesysteme, Energieeffizienz und Energiewirtschaft.

Aus dem Inhalt des Vortrages
Das elektrische Netz als Marktplatz und Drehscheibe für die Energiewende


Das zukünftige Energiesystem benötigt eine hohe Flexibilität zum Ausgleich der fluktuierend einspeisenden Erneuerbaren Energien. Den Netzen kommt hierbei eine besondere Aufgabe zu, da sie den technischen Zusammenhalt des Gesamtsystems zuverlässig garantieren müssen und gleichzeitig als Marktplatz fungieren.
Die ländlichen Netze müssen die in der Fläche befindlichen Erneuerbaren Energien einsammeln und werden hierdurch stärker belastet. In städtischen Netzen führen gleichzeitige Belastungen durch Laststeuerungsmaßnahmen für einen erhöhten Netzbedarf. Die Transportnetze sorgen für den deutschland- und europaweiten Ausbau und müssen daher ebenfalls ausgebaut werden.
Eingebettet in den Gesamtkontext der Energiewende wird in dem Vortrag der Netzausbaubedarf und die damit einhergehenden Kosten diskutiert. Hierbei wird auch auf die Frage eingegangen wie regional die Energiewende zu gestalten ist oder ob diese nur als europäische Gesamtaufgabe zu gestalten ist.