Forschungsgruppe Applied Mathematics for Energy Markets

Die Forschungsgruppe Applied Mathematics for Energy Markets an der Technischen Hochschule Ulm beschäftigt sich mit aktuellen Herausforderungen der Energiewirtschaft im Kontext von Klimawandel und Energiewende.

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Unsere Forschungsgruppe untersucht moderne mathematische Methoden zur Bewältigung der drängenden Herausforderungen der heutigen Energielandschaft. Durch fundierte wissenschaftliche Forschung entwickeln wir praxisnahe Lösungen, die nicht nur aktuelle Herausforderungen der Branche adressieren, sondern auch den Weg für eine resiliente und umweltbewusste Energiezukunft ebnen.

Begleiten Sie uns auf diesem Weg der Forschung und Entdeckung, bei dem Mathematik zu einem wichtigen Werkzeug für die Gestaltung der Energiewirtschaft von morgen wird. Gemeinsam leisten wir einen Beitrag an der Schnittstelle von Mathematik, Energie und dem globalen Kampf gegen den Klimawandel.

Unsere Forschungsfelder stehen für das Ziel, die Grenzen des Wissens zu erweitern und den wissenschaftlichen Diskurs über nachhaltige Energielösungen aktiv mitzugestalten. Entdecken Sie unsere Forschungsergebnisse und aktuelle Entwicklungen, die unsere Mission für eine widerstandsfähige und nachhaltige Energiezukunft vorantreiben.

Möglichkeiten zur Mitarbeit

Unsere Forschungsgruppe sucht fortlaufend Studierende und Forschende, die sich im Bereich der Energiemärkte einbringen möchten.

Im Mittelpunkt unserer Arbeit stehen mathematische Modelle für Energiemärkte. Daher freuen wir uns besonders über die Mitarbeit von Personen mit Kenntnissen in einem der folgenden Bereiche:

Bachelor- und Masterstudierende mit entsprechenden Vorkenntnissen sind herzlich eingeladen, ihre Abschlussarbeit in unserer Forschungsgruppe anzufertigen. Themen für Bachelor- und Masterarbeiten werden gemeinsam entwickelt und festgelegt.

Forschungsfelder

Die Reaktorkatastrophe von Fukushima führte in Deutschland zur sofortigen Abschaltung mehrerer Kernkraftwerke und markierte den Beginn eines tiefgreifenden Wandels hin zu erneuerbaren Energien. Da Wind- und Solarenergie stark von Wetterbedingungen abhängig sind und damit stochastischen Schwankungen unterliegen, werden neue und fortschrittliche Methoden benötigt, um beispielsweise:

  • den Nettoenergiebedarf für den nächsten Tag vorherzusagen (Netzmanagement),
  • reale Optionen wie Kraftwerke oder Energiespeicher effizient zu betreiben,
  • Wetterentwicklungen zur Prognose der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien vorherzusagen,
  • Preisentwicklungen für ein verbessertes Risikomanagement und den Energiehandel zu analysieren.

Mitwirkende: 

  • Abhinav Das

  • Prof. Dr. Stephan Schlüter

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Entwicklung kostengünstiger, autarker Sensorsysteme für strukturschwache Regionen. Diese sollen den Einsatz erneuerbarer Energien erleichtern und allgemeine Wettervorhersagen unterstützen.

Mitwirkende: 

  • Erick Maria Pinal Lara 
  • Prof. Dr. Stephan Schlüter

Mitwirkende: 

  • Dr. Milena Kojić, PhD
  • Dr. Petar Mitić, PhD 
  • Prof. Dr. Stephan Schlüter
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Die Digitalisierung ermöglicht den Zugang zu enormen Mengen an Klima- und Umweltdaten. Die Zahl der Sensoren nimmt stetig zu, und Satelliten ermöglichen beispielsweise die Messung von Kohlendioxidkonzentrationen nahezu überall auf der Welt. Die Forschungsgruppe untersucht, wie sich dieser umfangreiche Datenschatz für wissenschaftliche Fragestellungen und nachhaltige Lösungen nutzen lässt. Im Fokus stehen dabei:

  • die Analyse der Zuverlässigkeit verschiedener CO₂-Messverfahren,
  • die Untersuchung von Zusammenhängen zwischen länderspezifischen Merkmalen und den jeweiligen CO₂-Emissionen,
  • die Analyse räumlicher Daten,
  • die Bewertung des Potenzials von ChatGPT für die Verarbeitung von Daten und die Ableitung von Erkenntnissen.

Mitwirkende: 

  • Yong Seok Hwang 

  • Prof. Dr. Stephan Schlüter

Working papers
  • Lara Pinal E M, Das A, Schlüter S (2024). Development and Implementation of a Low-Cost Modular IoT Device for Environmental Monitoring and Solar Energy Forecasting Using Artificial Intelligence. Working Paper. Submitted.
Published papers
  • Lebedev A, Das A, Pappert S, Schlüter S (2026): Analyzing Uncertainty Quantification in Statisticaland Deep Learning Models for Probabilistic Electricity Price Forecasting. IEEE Access. https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=11430173
  • Das A, Schlüter S, Schneider L (2026): Regime-aware conditional neural processes with multi-criteria decision support for operational electricity price forecasting. https://doi.org/10.1016/j.eneco.2026.109233.
  • Das A, Schlüter S, Schneider L (2026): Electricity Price Prediction Using Multi-Kernel Gaussian Process Regression combined with Kernel-Based Support Vector Regression. Journal of Forecasting. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/for.70124.
  • Hwang YS, Schlüter S, Park H, Um JS (2026). The Arctic vegetation is more sensitive to heatwave-induced photosynthetic decline than other climate zones in Europe (2009-2017). Scientific Reports.
  • Hwang YS, Schlüter S, Lee JJ, Um JS (2026). Unlocking the potential of ChatGPT in investigating NDVI over the vineyard habitat of the Mediterranean coastal city. Joural of Coastal Conservation. 30:1. https://doi.org/10.1007/s11852-025-01184-0productivity.
  • Hwang YS, Schlüter S, Pradha B,Um JS (2025). Unlocking the potential of ChatGPT in detecting the XCO2 hotspot captured by orbiting carbon observatory-3 satellite. Scientific Reports, 15, 28969.
  • Vogl M, Kojic M, Schlüter S (2025): Decrypting the Triad of Climate Policies, Macroeconomic Interdependencies and Quantitative Modelling: A Literature REview on Quantifying Climate Risks. Accepted in Regional Science & Policy.
  • Hwang YS, Um JS,  Pradha B, Schlüter S (2025). Using ChatGPT for detecting temperature anomalies in solar cells: potentials and constraints. Spatial Information Research, 33(37). https://doi.org/10.1007/s41324-025-00636-x
  • Kojic M, Mitic, P, von Döllen A, Schlüter S, (2025). Nonlinear Dependence Structures in Energy Commodities and Power Prices -- What Fractals can tell Us About Power Price Behavior. Fractals, Vol. 33(5)
  • Das A, Schlüter S (2025). Gaussian Process Regression with a Hybrid Risk Measure for Dynamic Risk Management in the Electricity Market. Risks 2025, 13(1), 13; doi.org/10.3390/risks13010013
  • von Döllen A, Schlüter S (2024): Heat Pumps for Germany – Additional Pressure on the (Renewable) Supply-Demand Equilibrium and How to Cope with Hydrogen. Energies, 17(12), 3053; doi.org/10.3390/en17123053
  • Hwang Y-S, Um Y-S,Pradhan B, Choudhury T, Schlüter S (2023): How does ChatGBT evaluate the value of spatial information in the 4th industrial revolution? Spatial Information Research. link.springer.com/article/10.1007/s41324-023-00567-5
  • Mitić P, Kojić M, Hanić A, Schlüter S. Environment and Economy Interactions in the Western Balkans: Current Situation and Prospects (2023). In: Tufek-Memišević, T., Arslanagić-Kalajdžić, M., Ademović, N. (eds) Interdisciplinary Advances in Sustainable Development. ICSD 2022. Lecture Notes in Networks and Systems, vol 529. Springer, Cham. doi.org/10.1007/978-3-031-17767-5_1
  • Hwang Y-S, Schlüter S, Um J-S. Cross-correlation of GOSAT CO2 Concentration with Repeated Heat-Wave-induced Photosynthetic Inhibition in Europe from 2009 to 2017. Remote Sensing, 2022. URL: https://www.mdpi.com/2072-4292/14/18/4536/pdf
  • Das, A., Makogin, V., & Spodarev, E. (2022). Extrapolation of stationary random fields via level sets. Theory of Probability and Mathematical Statistics, 106, 85-103.
  • Schlüter S, Jung S,  von Döllen A, Lee W. An Alternative to Index-Based Gas Sourcing Using Neural Networks. Energies, 2022, 15, 4708. https://www.mdpi.com/1996-1073/15/13/4708/pdf .
  • Kojić M, Schlüter S, Mitić P, Hanić A. Economy-environment nexus in developed European countries: Evidence from multifractal and wavelet analysis. Chaos, Solitons and Fractals, 2022, 160, 112189.
  • Schlüter S, Menz F, Kojić M, Mitić P, Hanić A. A Novel Approach to Generate Hourly Photovoltaic Power Scenarios. Sustainability, 2022, 14, 4617. https:// doi.org/10.3390/su14084617.
  • Hwang Y-S, Schlüter S, Park S-I, Um J-S. Comparative Evaluation for Tracking the Capability of Solar Cell Malfunction Caused by Soil Debris between UAV Video versos Photo-Mosaic. Remote Sensing, 2022, 14, 1220.
  • Hwang Y-S, Roh J W, Suh D, Otto M-O, Schlüter S, Choudhurry T, Huh J-S. No Evidence for Global Decrease in CO2 Concentration During the First Wave of COVID‑19 Pandemic. Environmental Monitoring and Assessment, 2021, 193:751.
  • von Döllen A, Hwang Y, Schlüter S. The Future Is Colorful—An Analysis of the CO2 Bow Wave and Why Green Hydrogen Cannot Do It Alone. Energies 2021, 14, 5720.
  • Hwang Y, Schlüter S, Choudhury, T, Um J-S. Comparative Evaluation of Top-Down GOSAT XCO2 vs. Bottom-Up National Reports in the European Countries. Sustainability, 2021.
  • Liebermann S, Um J-S, Hwang Y, Schlüter, S. Performance Evaluation of Neural Network-Based Short-Term Solar Irradiation Forecasts. Energies 2021, 14, 3030. DOI: https://doi.org/10.3390/en14113030.
  • Hwang Y, Um J-S,  Hwang J, Schlüter S. Evaluating the Causal Relations between the Kaya Identity Index and ODIAC-Based Fossil Fuel CO2 Flux. Energies 2020. www.mdpi.com/1996-1073/13/22/6009/pdf .
  • Kreuzer D, Schlüter S, Munz M. Short-term temperature forecasts using a convolutional neural network — An application to different weather stations in Germany. Machine Learning with Applications 2020, 2, doi.org/10.1016/j.mlwa.2020.100007.
  • Hwang Y, Um J-S, Schlüter S. Evaluating the Mutual Relationship between IPAT/Kaya Identity Index and ODIAC-Based GOSAT Fossil-Fuel CO2 Flux: Potential and Constraints in Utilizing Decomposed Variables. Int. J. Environ. Res. Public Health 2020, 17, 5976.
  • Schlüter S, Kresoja M. Two Preprocessing Algorithms for Climate Time Series. Journal of Applied Statistics 2019, https://doi.org/10.1080/02664763.2019.1701637.
Conferences
  • Schlüter S, Das A, Davison M (2024): Optimal Control of a Battery Storage On the Energy Market. 2024 IEEE/IAS Industrial and Commercial Power System Asia (I&CPS Asia). ieeexplore.ieee.org/document/10761266

Kontakt

Professor
Fakultät Mathematik, Natur- und Wirtschaftswissenschaften

Abhinav Das, M.Sc.
Mr. Erick Michel Lara Pinal, PhD
Milena Kojić, PhD
Petar Mitić, PhD
Dr. Yong Seok Hwang

Robin Luca Schmitz
Yannis Knigge
Citlalin Reyes Soto
Ebtehal Aldheeshy
Pawlo Hettich

Galerie & Aktuelle Aktivitäten

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Im November 2025 und Februar 2026 besuchte Prof. Dr. Stephan Schlüter unsere langjährigen Partner an der King Mongkut's University of Technology Thonburi (KMUTT) in Bangkok. Gemeinsam wurde eine kostengünstige Sensorbox zur Erfassung von Klimadaten entwickelt. Diese soll künftig auf einer Kaffeefarm in Nordthailand eingesetzt werden, um lokale Landwirte zu unterstützen. Präzisere Informationen über die klimatischen Bedingungen können dazu beitragen, die Kaffeeproduktion zu optimieren und die Erträge der Betriebe zu steigern.

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Im Februar 2025 nahm Prof. Dr. Stephan Schlüter am offiziellen Kick-off des ERASMUS+-Projekts RDBIH teil. Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer Forschungs- und Entwicklungsstrategie für Bosnien und Herzegowina. Im Juli 2025 richtete Prof. Dr. Stephan Schlüter das Projekttreffen des ERASMUS+-Projekts RDBIH an der Technischen Hochschule Ulm aus. Dabei durfte er zahlreiche Projektpartner*innen aus Bosnien und Herzegowina sowie Serbien in Ulm begrüßen. 

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Im November 2024 besuchte Prof. Dr. Stephan Schlüter die Partneruniversitäten in Guadalajara, Mexiko, darunter auch die Universidad Autónoma de Guadalajara, an der Forschungsgruppenmitglied Erick Maria Pinal Lara tätig ist. Prof. Dr. Stephan Schlüter besuchte gemeinsam mit Kolleg*innen der Universidad Autónoma de Guadalajara ein Solarkraftwerk.

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Abhinav Das und Prof. Dr. Stephan Schlüter präsentierten auf der IEEE-Konferenz 2024 in Thailand ihre Forschungsergebnisse zur optimalen Steuerung von Batteriespeichersystemen.

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Im Februar 2022 begrüßte die Forschungsgruppe Partner*innen aus Südkorea an der Technischen Hochschule Ulm.

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Erick Maria Pinal Lara (rechts im Bild) absolvierte von April bis Juli 2024 einen Forschungsaufenthalt an der Technischen Hochschule Ulm.