Analyse des Energiesystems
Entscheidungen in der Energiewirtschaft und Energiepolitik haben weitreichende und lang wirkende Folgen. Die Energiesystemanalyse des DLR hilft, die Chancen neuer Technologien frühzeitig zu erkennen und negative Auswirkungen heutigen Handelns auf Umwelt und Gesellschaft zu verringern. In diesem Zusammenhang untersucht das DLR auch, welchen Beitrag Technologien zu einem zukünftigen flexiblen Energiesystem auf Basis erneuerbarer Ressourcen leisten können.
Systemanalytisches Wissen ist eine wichtige Voraussetzung, um Energiesysteme zu steuern und zu gestalten. Dazu entwickelt und nutzt das DLR Methoden und Werkzeuge der Systemanalyse und Technikbewertung. Diese sind speziell auf Fragestellungen im Bereich der Energieversorgung zugeschnitten. Mit diesem Wissen können Entscheidungen in Wissenschaft, Wirtschaft und Politik über energie-, umwelt- und forschungspolitische Rahmenbedingungen getroffen werden.
Die systemanalytische Forschung des DLR kombinieret energiewirtschaftliche Analysen des gesamten Energiesystems auf regionaler, nationaler und europäischer Ebene mit ökonomischen und technologieorientierten Studien und Modellierungen. Hierbei nutzen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die vielfältigen Synergien mit anderen Forschungsbereichen im DLR. Beispiele dafür sind die Analyse der Auswirkungen von Elektromobilität auf den Verkehrssektor oder die Nutzung von Fernerkundungsdaten aus der Raumfahrt.
Die Arbeiten erfolgen vorwiegend am DLR-Institut für Vernetzte Energiesysteme, themenbezogen auch in Kooperation mit weiteren Instituten wie dem DLR-Institut für Solarforschung.
Energie-Meteorologie
Um ein Energiesystem mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energien möglich zu machen, muss man die Energieressourcen und deren Potenziale genau kennen. Dafür nutzt das DLR zum Beispiel Daten von Satelliten oder bodengestützten Systemen. Sie geben Auskunft über die Beschaffenheit von Landoberflächen, wie intensiv die Sonne scheint oder wie stark der Wind weht.
Aus den spektral und zeitlich hochaufgelösten Daten gewinnt das DLR hochwertige Datensätze. Diese nutzt es, um das Systemverhalten erneuerbarer Energien auszuwerten, vorherzusagen und mit diesem Wissen beispielsweise Kraftwerke zu steuern. Besonders wichtig für den Betrieb von Stromnetzen sind zudem kurzfristige Prognosen von Windstärke und der Intensität der Sonnenstrahlung. Dafür werden in der Forschung neue Methoden entwickelt und umgesetzt.
Technikbewertung
Wenn Energietechnologien und Energiesysteme ökonomisch, ökologische und soziologisch bewertet werden, lassen sich daraus Handlungsempfehlungen ableiten. Gleichzeitig liefert die Technikbewertungen notwendige Informationen für die Modellierung von zukünftigen Energiesystemen und die Szenarioanalyse. Bewertungsmethoden, die auf mehreren Kriterien basieren, und Lebenszyklus-Analysen sind Teil dieses Forschungsbereichs. Außerdem spielen Fragen der Akzeptanz von Technologien, also sozio-kulturelle Aspekte, eine Rolle.
Szenarioanalysen
Für eine nachhaltige Energieversorgung auf der Basis erneuerbarer Energien helfen Szenarioanalysen bei der Entwicklung von Konzepten für ein zukünftiges Energiesystem. Dabei berücksichtigen die DLR-Fachleute technische, ökonomische und ökologische Eigenschaften beziehungsweise Randbedingungen sowie Verfügbarkeiten erneuerbarer Energien und Versorgungsstrukturen. Weiterhin bewerten sie die Kosten der verschiedenen Szenarien.
Netz- und Systemmodellierung auf verschiedenen Skalen
Die Entwicklung von Modellen, Methoden und Algorithmen für die Simulation und Optimierung von Netzen und Energiesystemen sind ein wichtiger Teil der Energiesystemanalyse. Dabei werden Netze in verschiedenen zeitlichen und räumlichen Skalen abgebildet. Dies unterstützt die Optimierung des Netzbetriebs und Ausbauplanungen. Es wird untersucht, welche Effekte hohe Anteile erneuerbarer Energien auf das Gesamtsystem haben. Das DLR entwickelt Open-Source- und Open-Data-Lösungen, um die Transparenz von Energiemodellen zu erhöhen.
Steuerungsinstrumente
Beim Umbau des Energiesystems spielen auch ökonomische und politische Aspekte eine wichtige Rolle. Die DLR-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler untersuchen und entwickeln daher Markteinführungsstrategien für neue Technologien und Strukturen im Energiebereich sowie Geschäftsmodelle. Diese stehen in enger Wechselwirkung mit Fördermechanismen und anderen politischen Instrumenten.