Analysis, Modellierung und Simulation verschiedener Aspekte der Forschung zu erneuerbaren Energien sowie des effektiven Einsatzes konventioneller Energieträger.

Photovoltaik
Erzeugung von Nanostrukturen für Anwendungen in der Photovoltaik
Halbleitersimulation in der Photovoltaik
(Software WIAS-TeSCA)

Phasenübergänge und Hysterese im Zusammenhang mit Speicherproblemen
Lithium-Ionen-Batterien, Wasserstoffspeicherung in Metallhydriden

Elektroreaktionsdiffusionsmodelle für elektrochemische Systeme
Untersuchung der heterogene Elektrokatalyse am porösen Katalystor in Dünnschichtflusszellen

Optimierungsprobleme in der Energiewirtschaft
Wasserkraftmanagement unter Berücksichtigung von Zufallsparametern
Stromhandel unter den Bedingungen eines liberalisierten Marktes
Planungsoptimierung von Gastransport bei regulierten Vorgaben
Topologieoptimierung von Windturbinen unter Unsicherheiten
Prozessimulation für Gasturbinen
Statische und dynamische Simulation
Monte-Carlo-Simulation
Berechnung von Korrekturkurven
Prozessoptimierung

 


 

Optimierungsprobleme in der Energiewirtschaft

Das optimale Management von Elektrizitätsportfolios umfasst unter anderem das Unit Commitment Problem (optimale Fahrweise thermischer, hydraulischer, dezentralisierter und anderer Energieerzeuger) und den Stromhandel unter den Bedingungen eines liberalisierten Marktes.


 

Thermodynamic models for electrochemical systems

The behavior of electrochemical systems is widely investigated with continuum physics models. Applications range from single crystal electrochemistry to lithium batteries and fuel cells, from biological nano-pores to electrolysis and corrosion science, and further.


Halbleiter

Modellierung und Simulation von Halbleiterstrukturen

Moderne Halbleiter- und Optoelektronik wie Halbleiterlaser oder organische Feldeffekttransistoren basieren auf Halbleiterstrukturen, die z. B. durch Dotierungsprofile, Heterostrukturen oder Nanostrukturen gegeben sein können. Um das Verhalten dieser Bauelemente qualitativ und quantitativ zu beschreiben und zu optimieren, ist die mathematische Modellierung und Simulation der funktionsbestimmenden bzw. -limitierenden Ladungstransportvorgänge notwendig.


Photovoltaik

Photovoltaik

Die Arbeiten auf diesem Gebiet stehen im Zusammenhang mit der Erzeugung von Nanostrukturen für Anwendungen in der Photovoltaik sowie Halbleitersimulation.


 

Phasenübergänge und Hysterese im Zusammenhang mit Speicherproblemen

Phasenübergänge und Hysteresen sind charakteristisch für die Energiespeicherung. Ziel ist es, thermodynamische Modelle zur Beschreibung der Speicherprozesse zu formulieren und zu analysieren.


Verfahrenstechnik

Statische und dynamische Simulation verfahrenstechnischer Prozesse

Die dynamische Prozess-Simulation ist ein wichtiges Werkzeug bei der Entwicklung, Analyse und Steuerung von Anlagen der Industrie. Hierbei sind große Systeme von Algebro-Differentialgleichungen (DAEs) zu lösen. Das am WIAS entwickelte Simulationskonzept nutzt nach dem Prinzip ''Teile und Herrsche'' die modulare Struktur der Prozessmodelle aus und löst das DAE-System durch Block-strukturierte Verfahren. Das Konzept wurde im Simulator BOP implementiert und hat sich bei verschiedenen industriellen Anwendungen bewährt.


 

Modellierung dünner Filme und Nanostrukturen auf Substraten

Dünne Filme spielen eine wichtige Rolle in der Natur und vielen technologischen Anwendungen. Insbesondere im Mikro- und Nanometerbereich werden zum Beispiel Entnetzungsprozesse oder epitaktisches Wachstum zum Design von Oberflächen mit spezifischen Materialeigenschaften eingesetzt. Neben der Bedeutung, die die mathematische Modellierung, Analysis und numerische Simulation für die Beschleunigung der Entwicklung neuere Technologien hat, ist es auch wissenschsftlich auch äußerst interessant Materialeigenschaften auf diesen kleinen Skalen zu verstehen.