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Combinatorial Problems in Energy Networks - Graph-theoretic Models and Algorithms

Wegner, Franziska

Abstract:
Energienetze bilden das Rückgrat unserer Gesellschaft, die unter anderem unsere Nahrungskette und andere wichtige Infrastrukturen, wie die Wasser- und Wärmeversorgung, bestimmen. Um die grundlegenden menschlichen Bedürfnisse zu befriedigen, müssen wir ein nachhaltigeres und umweltfreundlicheres Verhalten im Allgemeinen und in Energienetzen im Speziellen an den Tag legen. In dieser Arbeit geht es um Energienetze, wobei wir uns auf Stromnetze spezialisieren und uns darauf fokussieren, wie wir die vorhandene Infrastruktur besser ausnutzen können. Wir merken an, dass die Ergebnisse aus dieser Arbeit auch auf andere Energienetze übertragen werden können [Gro+19] und bestimmte auftretende Phänomene legen es nahe, dass sich einige Ergebnisse eventuell auch auf Verkehrsnetze übertragen lassen. ... mehr

Abstract (englisch):
In this thesis, we study combinatorial problems in energy networks with the focus on power grids. At present we see a paradigm shift in power grids towards renewable energy, while making use of the traditional power grid. This shift changes the production pattern from a centralized way towards a distributed production, leading to bottlenecks and other problems. We try to efficiently exploit the existing infrastructure by analyzing the structure of and developing algorithms for electrical flows, placement problems, and layout problems to improve the existing power grid. We remark that the results of this work might be applicable to other energy networks as well [Gro+19] and certain phenomena such as the Braess's Paradox (i.e., for road network it means that adding a road to the traffic network can cause longer travel times) indicate that the provided techniques in this thesis could be used for traffic networks, too.
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Volltext §
DOI: 10.5445/IR/1000120612
Veröffentlicht am 29.09.2020
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Theoretische Informatik (ITI)
Publikationstyp Hochschulschrift
Publikationsdatum 29.09.2020
Sprache Englisch
Identifikator KITopen-ID: 1000120612
HGF-Programm 37.99.01 (POF III, LK 01)
Institutsbeiträge SCI
Verlag Karlsruhe
Umfang xii, 275 S.
Art der Arbeit Dissertation
Fakultät Fakultät für Informatik (INFORMATIK)
Institut Institut für Theoretische Informatik (ITI)
Prüfungsdatum 12.12.2019
Referent/Betreuer Prof. D. Wagner
Schlagwörter Graph theory, Algorithm design techniques, Network flows, FACTS, Switching, Transmission network control, Hybrid power flow model, Wind farm planning
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