So funktioniert das Energiesystem
Wie viel Offshore-Windenergie brauchen wir? Welche Auswirkung haben Millionen Elektroautos? Und wie verändert sich der Alltag, wenn die Bevölkerung zuhause mehr Maßnahmen zur Energieeffizienz umsetzt?
Die Energiewende bringt viele Fragen mit sich, denn das Energiesystem ist komplex. Dies gilt für das Gesamtgefüge, aber auch auf der kleinsten Ebene, wie Privathaushalten. Einige zentrale und viele dezentrale Energietechnologien wie Windenergie- oder Photovoltaikanlagen arbeiten zusammen und zusätzlich spielen auch politische, gesellschaftliche, wirtschaftliche und ökologische Faktoren eine große Rolle.
Hinzu kommen die Wechselwirkungen zwischen den Verbrauchssektoren Strom, Wärme/Kälte, Verkehr und Industrie. Mit jedem Fortschritt der Energiewende wird das System vielschichtiger. Umso wichtiger ist es, umfangreiches Detailwissen und ein tiefgreifendes Verständnis für die Interaktion der verschiedenen Komponenten stetig weiterzuentwickeln.
Vom Kleinen zum Großen: Modelle für die Energiewende
Energiesystemanalyse wirkt genau an dieser Stelle. Sie liefert umfassende Modelle, die Prozesse, Verbrauchssektoren oder das System als Ganzes in Zahlen abbilden.
Mit den Modellen zeigen Fachleute Möglichkeiten auf, wie einzelne Energietechnologien weiterentwickelt werden könnten und beleuchten begünstigende und hemmende Faktoren. Zum Beispiel wirkt sich der Umfang des Netzausbaus darauf aus, wieviele neue Windräderbenötigt werden.
Damit schaffen Forschungsteams in der Systemanalyse wichtiges Orientierungswissen. Sie bieten wissenschaftlich fundierte Einschätzungen und Handlungsoptionen für Politik, Wirtschaft und Gesellschaft.
So können Entscheidungstragende die Wirkung von Energie- und Effizienztechnologien oder auch Eingriffe in den Markt umfassend beurteilen.
Detailreiche Modelle liefern realitätsnahe Planungsgrundlage
Um die Modelle so wirklichkeitsnah wie möglich zu gestalten, müssen die entsprechenden Werkzeuge, Methoden und Datengrundlagen immer wieder neu gedacht und weiterentwickelt werden. Daher ist die Systemanalyse ein zentraler Baustein der Energieforschungspolitik innerhalb des 7. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung.
Durch die zunehmende Digitalisierung des Energiesystems wird die Systemanalyse immer detailreicher. Je mehr Maschinen und technische Anlagen Daten generieren, desto mehr Daten stehen für die Forschungsarbeit zur Verfügung. Daraus entsteht die große Chance, Prognosen und Modelle noch realitätsnäher zu gestalten.
Dies wiederum ermöglicht, den Effekt neuer Technologien und das Gesamtsystem noch besser abschätzen zu können – die Planungsgrundlage für die Energiewende wird somit immer genauer. Gleichzeitig steigt damit auch die Komplexität der Berechnungen und die verwendete Software muss höhere Anforderungen erfüllen.
Open Data: Mit frei zugänglichen Daten zum Erfolg
Systemanalytische Modelle müssen transparent, nachvollziehbar und vergleichbar sein. Dann dienen sie als belastbare Grundlage für Weichenstellungen des künftigen Energiesystems. Immer wichtiger wird auch das Verknüpfen von Modellen zu verschiedenen Fragen, um übergreifende Erkenntnisse für die Planung des Energiesystems zu gewinnen.
Entscheidend dafür sind Schnittstellen, die gemeinsames oder paralleles Rechnen möglich machen. Das funktioniert, wenn die eingesetzte Software öffentlich einsehbar, veränderbar und nutzbar ist. Open Source ist hier das Stichwort.
Und dank Open Data können Forscherinnen und Forscher an unterschiedlichen Modellen mit einer gemeinsamen Datengrundlage arbeiten.
Die Ergebnisse sind miteinander vergleichbar. Bei Open Data teilen Organisationen die Daten, die sie für ihre Berechnungen genutzt haben, zur weiteren freien Verfügung. Dank offener Standards können Wissenschaftsteams diese mit ihren eigenen Daten verknüpfen.
Energieforschung ist interdisziplinär
Belastbare systemanalytische Modelle müssen technische, wirtschaftliche, ökologische, energiepolitische und gesellschaftliche Faktoren berücksichtigen. So haben Veränderungen des Verbrauchsverhaltens oder zunehmend digitale Produktionsanlagen Auswirkungen auf den Energiebedarf.
Daher möchte das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz vorantreiben, dass sich die Fachleute aller relevanten Disziplinen mehr miteinander austauschen. Zu den beteiligten Bereichen gehören insbesondere die Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften, aber auch angewandte Mathematik, Informatik, Sozial- und Rechtswissenschaften.
