Energieplanung: Mathematische Optimierung trifft kommunale Praxis, PI Nr. 41/2026
- Bild-Infos
- Download
Ein Dokument
Energieplanung: Mathematische Optimierung trifft kommunale Praxis
In dem Modellprojekt „Energieplanung im Quartier“ entwickeln Wissenschaftler der Universität Konstanz eine Anwendungssoftware in Kooperation mit der Stadt Konstanz und den Stadtwerken: Mit dem „Szenarieneditor“ können geplante Energiemaßnahmen, ihre Kosten und Folgen vorab durchgespielt werden.
Eine Stadt wie Konstanz wächst stetig und damit steigt auch der Bedarf an Energie. Doch wo sollen Energienetzwerke ausgebaut werden? Auf welche Energieformen soll dabei gesetzt werden? Hier die richtigen Weichen zu stellen, ist eine Herausforderung für viele Städte und Kommunen. Aber auch einzelne Bürger*innen stehen vor Entscheidungen, beispielsweise ob sie eine Wärmepumpe kaufen oder in Solarpanels auf dem Dach investieren sollen. Im Rahmen des Bundesförderprogramms „Modellprojekte Smart Cities“, an dem die Stadt Konstanz als Smart Green City teilnimmt, widmen sich Wissenschaftler der Universität Konstanz der „Energieplanung im Quartier“ – am Beispiel des Stadtviertels Stadelhofen.
„Die Idee hinter diesem Projekt ist, ein strategisches Planungs-Tool für die zukünftige Energieversorgung zu entwickeln. Es soll beispielsweise bei Entscheidungen helfen, wie die Netze künftig ausgebaut oder wie Häuser saniert werden sollen“, sagt Stefan Volkwein, Professor für Numerische Optimierung an der Universität Konstanz. „Im Endeffekt geht es um die gesamtgesellschaftlich kostengünstigste Energieversorgung, die gleichzeitig langfristig sicher sein soll.“ Dafür müssen viele Player an einem Strang ziehen. Auf Seite der Wissenschaft kooperieren die Fachbereiche Mathematik und Informatik miteinander: Stefan Volkwein und sein Doktorand Carl Eggen vonseiten der Mathematik und in der Informatik Daniel Keim, Professor für Datenanalyse und Visualisierung, mit seinem Doktoranden Alexander Frings. Das wissenschaftliche Team wiederum arbeitet eng mit den Konstanzer Stadtwerken und der Stadt Konstanz zusammen.
Die Wissenschaftler gehen in drei Schritten vor: Erstens heißt es, die Daten im rohen Zustand zu bekommen und diese aufzubereiten. Zweitens braucht man ein maßgeschneidertes mathematisches Modell, das die aufbereiteten Daten einliest, verarbeitet und im Sinne der Fragestellung optimiert. Und drittens müssen diese Ergebnisse schließlich verständlich angezeigt, also visualisiert werden. „Für mich war besonders spannend, wie man Optimierungsmethoden verwenden kann, um reale Energienetze zu berechnen. Also um so ein praktisches Problem, wie wir es eben bei Energienetzen haben, zu lösen“, sagt Eggen.
Was ist die Datengrundlage für das Projekt? Wie kommt man auf das mathematische Modell? Wie funktioniert die Optimierung im Szenarieneditor? Und wie visualisiert man die Ergebnisse ansprechend? Lesen Sie darüber in unserem Hintergrundbericht im Digitalmagazin campus.kn der Universität Konstanz.
Das Projekt „Energieplanung im Quartier“ mit einem Gesamtvolumen von 750.000 Euro läuft bis Ende 2026. Finanziert wird es zu etwa zwei Dritteln über das Förderprogramm „Modellprojekte Smart Cities“ des Bundesministeriums für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen.
Hinweis an die Redaktionen:
Ein Foto kann im Folgenden heruntergeladen werden:
Bildunterschrift: Der Szenarieneditor zeigt die einzelnen Quartiere in Konstanz am Beispiel Stadelhofen: links die Kartenanwendung mit interaktiven Markierungen, rechts ein Überblick über das ausgewählte Szenario mit Detailinformationen zu Gebäuden. Die Daten wurden noch nicht überprüft, weshalb die Ergebnisse noch unzuverlässig sind. (März 2026)
Copyright: AG Keim – Datenanalyse & Visualisierung, Universität Konstanz
Ein weiteres Foto kann im Folgenden heruntergeladen werden:
Bildunterschrift: Modellprojekt „Energieplanung im Quartier“: Am Beispiel des Konstanzer Stadtviertels Stadelhofen entwickeln Wissenschaftler der Universität Konstanz eine Anwendungssoftware, die eine bessere Energieplanung unterstützt.
Copyright: Universität Konstanz
Kontakt: Universität Konstanz Kommunikation und Marketing
- uni.kn