Die Entwurfs- und Betriebsoptimierung von Energieumwandlungsanlagen erfolgt mit dem Ziel, sie hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit, des thermodynamischen Wirkungsgrades und der Umweltauswirkungen zu verbessern. Sowohl der Entwurf neuer Energieumwandlungsanlagen als auch der Betrieb bereits bestehender Anlagen werden im Rahmen dieses Forschungsschwerpunkts untersucht.

Bei der Optimierung eines Anlagenentwurfs können die Verschaltung von Bauteilen und viele wichtige Prozessvariablen variiert werden. Damit ergeben sich in der Regel mathematisch hochkomplexe Probleme (z. B. GGNLP / MINLP).

Die Optimierung des stationären Betriebs bestehender Anlagen lässt nur die Änderung einer wesentlich geringeren Anzahl an Prozessvariablen in engeren Grenzen zu. Die Verschaltung der Bauteile ist dabei bereits festgelegt. Im Vergleich zur Entwurfsoptimierung ist bei Betriebsoptimierungsproblemen häufig eine schnelle Lösung gefragt. Die technischen und thermodynamischen Zusammenhänge werden deswegen oft vereinfacht dargestellt.

Die aktuelle Forschung am Fachgebiet behandelt zudem die mathematisch gekoppelte Optimierung von Auslegung und Betrieb neuer Energiesysteme.

Folgende Tools kommen zu Lehr- und Forschungszwecken derzeit vor allem zum Einsatz:

• Aspen Plus®
  
• Ebsilon®Professional
• GAMS©
• Julia© und JuMP
• Matlab® und Simulink®
  
• Python™ und Pyomo