Die fortschreitende Energiewende und der zunehmende Einsatz erneuerbarer Energien führen zu einer wachsenden Komplexität lokaler Energiesysteme. Schwankende Energieerzeugung, neue Speichertechnologien sowie die Kopplung verschiedener Energiesektoren erschweren sowohl die Auslegung als auch den wirtschaftlichen Betrieb solcher Systeme. Gleichzeitig besteht ein Bedarf an Simulations- und Analyseverfahren, die einerseits belastbare Ergebnisse liefern und andererseits nachvollziehbar bleiben, um fundierte Entscheidungen über den Einsatz unterschiedlicher Technologien zu ermöglichen. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines transparenten methodischen Ansatzes zur Simulation, Bewertung und Optimierung regenerativer Energiesysteme. Hierzu werden zwei aufeinander aufbauende Werkzeuge entwickelt. Mit dem regelbasierten Simulationswerkzeug FRESH (Fast Renewable Energy Simulation Hub) wird das Betriebsverhalten komplexer Energiesysteme auf Grundlage klar definierter Entscheidungsregeln abgebildet. Dadurch können die Wechselwirkungen zwischen Erzeugungsanlagen, Speichertechnologien und Verbrauchern nachvollziehbar analysiert werden. Darüber hinaus wird die Punktewolkemethode entwickelt, mit der sich eine Vielzahl simulierter Energiesysteme systematisch auswerten lässt. Sie ermöglicht eine schnelle Analyse des Lösungsraums und macht Zusammenhänge zwischen Kosten, Autarkie und den eingesetzten Technologien sichtbar. Im Gegensatz zu klassischen Optimierungsverfahren ermöglicht dieser Ansatz nicht nur die Bestimmung einzelner Optima, sondern die Untersuchung eines um-fangreichen Lösungsraums mit unterschiedlichen technologischen Schwerpunkten. Die entwickelte Simulationsmethode wird anhand etablierter mathematischer Optimierungswerkzeuge validiert und zeigt, dass ein regelbasierter Ansatz bei gleichzeitig hoher Transparenz Ergebnisse erzielt, die mit denen mathematischer Optimierungsmodelle vergleichbar sind. Die Punktewolkemethode erweitert diese Betrachtung, indem sie Zusammenhänge zwischen Systemauslegung, Kosten und erreichbarer Autarkie sichtbar macht und dadurch alternative, wirtschaftlich sinnvolle Systemkonfigurationen identifiziert. Darüber hinaus wird gezeigt, dass sich mithilfe der Punktewolkemethode neue Kostenszenarien ohne zusätzliche Simulationen untersuchen lassen. Ergänzend werden die entwickelten Methoden anhand zahlreicher Anwendungsbeispiele auf Energiesysteme mit unterschiedlichen Speichertechnologien angewendet. Die systematische Auswertung der jeweiligen Lösungsräume verdeutlicht, welche Erkenntnisse sich mit der Punktewolkemethode gewinnen lassen, und vermittelt einen praxisnahen Eindruck davon, wie die entwickelten Methoden zur Analyse und Auslegung regenerativer Energiesysteme eingesetzt werden können. Die Kombination aus transparenter Simulation und systematischer Auswertung stellt einen neuen Analyseansatz für regenerative Energiesysteme dar. Sie unterstützt sowohl das Verständnis komplexer Systemzusammenhänge als auch die Identifikation robuster und wirtschaftlicher Versorgungskonzepte. Damit leistet die Arbeit einen Beitrag zur Entwicklung nachvollziehbarer Planungs- und Bewertungsmethoden für zukünftige Energiesysteme und schafft eine Grundlage für weiterführende Untersuchungen sowie praxisnahe Anwendungen.      «

Die fortschreitende Energiewende und der zunehmende Einsatz erneuerbarer Energien führen zu einer wachsenden Komplexität lokaler Energiesysteme. Schwankende Energieerzeugung, neue Speichertechnologien sowie die Kopplung verschiedener Energiesektoren erschweren sowohl die Auslegung als auch den wirtschaftlichen Betrieb solcher Systeme. Gleichzeitig besteht ein Bedarf an Simulations- und Analyseverfahren, die einerseits belastbare Ergebnisse liefern und andererseits nachvollziehbar bleiben, um fun...     »