Die Energiesystemanalyse ist einer der zentralen Forschungsschwerpunkte am Energiewirtschaftlichen Institut an der Universität zu Köln (EWI). So forscht das EWI im Projekt “GreenVEgaS” zur Gesamtsystemanalyse der Sektorenkopplung und im Projekt “H2 Ready” zu Wasserstoff. Beide Projekte werden vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert und gemeinsam mit weiteren Projekten im Forschungsnetzwerk Energiesystemanalyse gebündelt.
Auf dem 6. Jahrestreffen haben die EWI-Forscher Nils Namockel, Jakob Junkermann, Michael Moritz und Jan Kopp nun aktuelle Forschungsarbeiten des EWI präsentiert. Das Treffen in Berlin am 8. und 9. November stand in diesem Jahr unter dem Motto „Systemanalyse für ein resilientes Energiesystem“. Im Rahmen der Veranstaltung tauschen sich die EWI-Forscher mit vielen weiteren Forschenden über ihre Forschungsaktivitäten aus.
Ziel des Forschungsprojektes GreenVEgaS ist die ganzheitliche Analyse des Energieversorgungssystems aus volkswirtschaftlicher Perspektive. Dabei werden die technische Erzeugungs- und die erforderliche Netzinfrastruktur sowie die entstehenden CO2-Emissionen berücksichtigt. Ein besonderer Fokus liegt auf der Kopplung der Sektoren Strom, Wärme und Verkehr.
Zur Identifikation der technischen Randbedingungen der spezifischen Netzinfrastrukturen haben die Verbundpartner EWI, ie³ der TU Dortmund und das GWI Essen e.V. ihre detaillierten Modelle weiterentwickelt und gekoppelt, um das gesamte Energiesystem in einer iterativen sektorenübergreifenden Werkzeugkette abbilden zu können: Ergebnisse aus dem übergreifenden Energiesystemmodell DIMENSION werden an die Netzmodelle der Partnerinstitute für Gas und Strom übergeben. Wärmepumpen und Elektromobilität, aber auch dezentrale PV-Anlagen treiben dort die Kosten für den Netzausbau. Diese Infrastrukturkosten können dann wiederum im Energiesystemmodell berücksichtigt werden. Für die Kopplung der Modelle wurden die Prozesse zum Austausch der Daten harmonisiert und die Schnittstellen implementiert. Dabei erfolgt der Austausch der schnittstellenbezogenen Daten über eine Projekt-Datenbank.
Die Grundlage für die Modellkopplung und die Bestimmung der optimalen Erzeugungs- und Netzinfrastruktur bilden verschiedene energiewirtschaftliche Zukunftsszenarien, die im Rahmen des Projektes im Hinblick auf ihre Auswirkungen auf die Sektoren bewertet werden. Die daraus abgeleiteten Informationen über die Kostentreiber und Ineffizienzen im Gesamtsystem werden in eine Kostenfunktion überführt. Die Modelle und die Interaktion zwischen diesen im Hinblick auf die Schnittstellen sowie die grundlegende Methode für die Kostenfunktion werden in einem Struktogramm vorgestellt.
Im Rahmen des Forschungsprojektes H2 Ready arbeiten das EWI und der Lehrstuhl für Energiewirtschaft der TU Dresden (ee2) daran, eine wissenschaftliche Perspektive zur zukünftigen Entwicklung des deutschen und europäischen Gas- und Wasserstoffnetzes zu entwickeln.
Zum einen untersuchen die Projektpartner die Entwicklung künftiger Wasserstoffimporte nach Deutschland sowie räumlich aufgelöster industrieller Gasnachfrage in Deutschland und Europa. Ein Schwerpunkt sind innereuropäische Produktionspotenziale und die industrielle Nachfrage. Dies stellt die Grundlage weiterführender Arbeiten mit Wasserstoff-Netzmodellen dar.
Zum anderen wird die volkswirtschaftlich optimale Entwicklung eines europäischen Gas- und Wasserstofftransportnetzes unter Verwendung von Computermodellen untersucht. Inbesondere wird eine kostenoptimale Transformation heutiger Gastransportnetze durch Umwidmung und Neubau hin zu einem Wasserstoffnetz berechnet. Die daraus resultierenden Erkenntnisse dienen der Ausgestaltung von Implikationen für künftige Netzplanungen.
