Insbesondere müssen Wechselwirkungen und dynamisches Verhalten verstanden werden. Dazu gehören folgende Fragen: Wie können Gas- und Wärmenetze dazu beitragen, das Stromnetz flexibler zu machen? Welche Auswirkungen hat eine Störung im Gasnetz auf ein gekoppeltes Stromnetz? Wo im Wärmenetz sind Engpässe zu erwarten, wenn die Energieversorgung dekarbonisiert wird? Wie verhält sich das Stromnetz auf Verteilungsebene bei bidirektionalen Stromflüssen aufgrund von Energieversorgung und -nutzung im Niederspannungsbereich? Die TransiEnt-Bibliothek bietet Werkzeuge zur Untersuchung solcher Fragen. Es handelt sich um eine Open-Source-Bibliothek, die auf der Modellierungssprache Modelica basiert. Mit Hilfe von akausaler, gleichungsbasierter Programmierung implementiert die Bibliothek differentielle algebraische Gleichungssysteme für Komponenten von sektorkopplierten Energiesystemen und ermöglicht so eine multiphysikalische Modellierung und Analyse. Benutzer können gekoppelte Netze mit vorhandenen Modellen modellieren und das dynamische Verhalten unter aktuellen und zukünftigen Szenarien untersuchen.
Im Jahr 2013 wurde das Forschungsprojekt TransiEnt.EE („Transiente Simulation komplexer Energiesysteme mit hohem Anteil erneuerbarer Energien“) von drei Instituten der Technischen Universität Hamburg (TUHH) ins Leben gerufen, was den Grundstein für das Projekt legte. Zunächst konzentrierten sich die Analysen auf Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit. In einem Folgeprojekt wurde die Betrachtung von Energiesystemen um den Aspekt der Resilienz erweitert. Im Jahr 2021 wurde das Konsortium der TransiEnt-Bibliothek um drei neue Partner erweitert: das Fraunhofer-Institut UMSICHT, das Gas- und Wärme Institut Essen e.V. und die XRG Simulation GmbH. Diese Partner trugen ihre eigenen Modelle zur Bibliothek bei. Die neueste Version der Bibliothek vom September 2025 konzentrierte sich auf die Simulation großer Netzwerke (Gillner et al. 2025). Ein neuer Ansatz zur Modellierung von Heizungsnetzen durch den strategischen Einsatz von Massenstromzuständen und die Vermeidung impliziter Gleichungen ermöglichte die Simulation vo
In ähnlicher Weise haben die Entwicklung von Prosumer-Modellen (d. h. Modellen, die Wärmepumpen, Batteriespeicher, Photovoltaik, Elektrofahrzeuge usw. darstellen) im Stromnetz sowie numerische Verbesserungen die Simulation großer Verteilungsnetze ermöglicht (Steffen et al., 2024; Wiegel et al., 2025). Diese Weiterentwicklungen stärken die Position der Bibliothek bei der Simulation gekoppelter und großer Energiesysteme.
Konsortium der TransiEnt-Bibliothek:
• Institut für Technische Thermodynamik, TUHH
• Institut für Elektrische Energie und Energietechnik, TUHH
• Fraunhofer UMSICHT
• Gas- und Wärme-Institut Essen e.V.
• XRG Simulation GmbH
Weiterführende Literatur:
• Website: www.tuhh.de/transient-ee
• Github: https://github.com/TransiEnt-official/transient-lib/releases
Literaturverzeichnis:
Gillner, Markus et al. (2025). „Status der Transient-Bibliothek: Transient-Simulation komplexer integrierter Energiesysteme.“ In: Proceedings of the 16th International Modelica&FMI Conference.
Steffen, Tom, et al. (2024). „Auswirkungen des Überlastungsmanagements im Verteilungsnetz auf die Ladeeffizienz privater Elektrofahrzeuge.“ In: NEIS 2024; Konferenz zu nachhaltiger Energieversorgung und Energiespeichersystemen. VDE.
Westphal, Jan, Johannes Brunnemann und Arne Speerforck. (2025). „Enabling the dynamic simulation of an unaggregated, meshed district heating network with several thousand substations.” In Energy 322 (2025): 135434.
Wiegel, Béla, et al. (2023). „Auf dem Weg zu einem umfassenderen Open-Source-Modell für interdisziplinäre intelligente integrierte Energiesysteme.“ In: 2023 11. Workshop zur Modellierung und Simulation cyber-physikalischer Energiesysteme (MSCPES), Texas, USA.
Wiegel, Bela, et al. (2025) „Echtzeit-Flexibilitätszuweisung zwischen dezentralen Energiequellen: Ein digitaler zwillinggesteuerter dynamischer Optimierungsansatz.“ In ETG Kongress 2025; Voller Energie–heute und morgen. VDE, 2025.
Autoren:
Prof. Arne Speerforck, Leiter des Instituts für Technische Thermodynamik (Tel.: +49 40 30601 3244, arne.speerforck@tuhh.de)
Prof. Christian Becker, Leiter des Instituts für Elektrische Energie- und Energietechnik (Tel.: +49 40 30601 3113, c.becker@tuhh.de)
Markus Gillner, M.Sc., wissenschaftlicher Mitarbeiter (Tel.: +49 40 30601 2866, markus.gillner@tuhh.de)
Béla Wiegel, M.Sc., wissenschaftlicher Mitarbeiter (Tel.: +49 40 30601 2240, bela.wiegel@tuhh.de)
