Energiesystemanalyse

Die Erzeugungs- und Verteilstrukturen der Energieversorgung werden immer komplexer. Entsprechend anspruchsvoll ist das Zusammenspiel aller beteiligten Akteure und Ebenen. In der Systemanalyse erarbeiten Forscherinnen und Forscher Antworten darauf, wie das künftige System ausgestaltet werden könnte, damit es zuverlässig, bezahlbar und umweltverträglich ist. Dazu werden Szenarien modelliert und simuliert und auf Basis langfristig angelegter Analysen sowie einer ganzheitlichen Betrachtung des Energiesystems mögliche Energiezukünfte durchgespielt. Dies erlaubt die Analyse ökologischer, ökonomischer, technischer, gesellschaftlicher und rechtlicher Folgen der Einführung neuer Technologien und ein Bewerten von Techniken mit Blick auf die Gesamtwirtschaft.

Um insgesamt möglichst zukunftssichere Aussagen zu treffen, bezieht die Systemanalyse andere Forschungsdisziplinen ein. Vor diesem Hintergrund fördert das BMWi im Förderschwerpunkt Systemanalyse des 6. Energieforschungsprogramms Vorhaben von großer Bandbreite – mit ingenieurwissenschaftlicher, ökonomischer, sozialwissenschaftlicher, mathematischer und informationstechnischer Ausrichtung. Mit den Projekten ErdgasBridge und SciGrid_Gas rückt der Erdgasbereich verstärkt in den Fokus der systemanalytischen Forschung – ihm wird im Zuge der Kopplung der Sektoren Verkehr, Wärme/Kälte und Strom großes Potenzial zugeschrieben. Im Rahmen von SciGrid_Gas soll ein frei verfügbares Modell des deutschen Gasnetzes entwickelt werden, welches als Baustein auch von anderen Forschenden in systemanalytischen Simulationen genutzt werden kann. Ähnlich ausgerichtet ist das Vorhaben Szenarien_DB, in welchem eine frei verfügbare Energieszenariendatenbank aufgebaut werden soll. Ziel ist es, durch Bereitstellung und standardisierte Darstellung von Szenariendaten die Transparenz und Vergleichbarkeit zwischen den Ergebnissen verschiedener Energiesystemmodelle weiter zu erhöhen. Das Vorhaben InNOSys entspricht dem allgemeinen Trend, den Menschen als wichtige Stellgröße im zukünftigen Energiesystem immer stärker in den Fokus der Modellierer zur rücken. Hier soll ein generisches Werkzeug geschaffen werden, mit dem Energieszenarien innerhalb der drei Nachhaltigkeitsdimensionen Ökonomie, Ökologie sowie soziale Aspekte analysiert werden können. Nicht zuletzt muss die Systemanalyse auch berücksichtigen, dass die europäischen Nachbarn vernetzt agieren, mit Strom handeln und ihn über nationale Grenzen hinweg austauschen. Ein weiterer Aspekt der Forschungsförderung ist daher der Blick auf das europäische Energiesystem. Hier setzt das Verbundvorhaben Energiewende Deutschland EU an. In verschiedenen Szenarien bis zum Jahr 2050 werden mögliche Wechselwirkungen zwischen Deutschland und den europäischen Nachbarländern untersucht.

Ein zentrales Thema wird auch künftig Open-Source-Software sein, die großes Potenzial bietet für die Nachvollziehbarkeit von Ergebnissen, das Verbessern von Einzelsystemen und das Etablieren von Standards und Schnittstellen. Auch die Sektorkopplung spielt eine immer größere Rolle. Beispielsweise wird schon heute betrachtet, wie Gasnetze als Speicher von Überschussstrom funktionieren könnten – in einem Energiesystem, in dem die Erneuerbaren einen relativ hohen Anteil erreicht haben werden.

Projektförderung

Im Schwerpunkt Energiesystemanalyse hat das BMWi im Jahr 2017 118 laufende Vorhaben mit rund 13,54 Millionen Euro gefördert. 2017 hat das Ministerium zudem 39 Forschungsprojekte mit einem Gesamtvolumen von rund 17,19 Millionen Euro neu bewilligt (vgl. Abb.).