Forschungsprojekt ARTESIS
Adaptive und robuste Transformationspfade für Europa durch Modellierung sektoren-integrierter Energiesysteme
Zur Reduktion der Emissionen klimaschädlicher Gase muss der Anteil an Strom aus regenerativen Quellen und daraus erzeugten Brenn- und Kraftstoffen in den kommenden Jahren weltweit kontinuierlich gesteigert werden. Dafür sind unter anderem signifikante Investitionen in Energieinfrastrukturen wie Pipelines und Terminals erforderlich, die den Import von klimaneutralen Brenn- und Kraftstoffen ermöglichen. Diese Investitionsentscheidungen wirken sich teilweise auf den kompletten Transformationspfad des Energiesystems aus und sollten so getroffen werden, dass sie sich auch unter veränderten Rahmenbedingungen, zum Beispiel verursacht durch ein disruptives Ereignis, noch rentieren. Vor diesem Hintergrund widmet sich das Projekt ARTESIS (gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie) der Weiterentwicklung optimierender, zeitlich und räumlich aufgelöster Energiesystemmodelle, um damit die Unsicherheiten in der Planung zukünftiger Energieinfrastrukturen berücksichtigen zu können.
Forschungsprojekt ARTESIS | |
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Laufzeit | Januar 2024 bis Dezember 2026 |
Förderung durch | Bundesministerium für Wirtschaft und Energie |
Projektbeteiligte | - Institut für Vernetzte Energiesysteme
- Universität Stuttgart, Zentrum für interdisziplinäre Risiko- und Innovationsforschung (ZIRIUS)
- Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Operations Research (IOR)
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Wie massiv die Folgen durch äußere Einflüsse sein können, verdeutlichen die Auswirkungen des russischen Angriffs auf die Ukraine auf die europäische Energiestrategie. So hat die Europäische Kommission den „REPowerEU“-Plan mit dem Ziel ausgearbeitet, die Abhängigkeit von russischen Energieträgern zu reduzieren und dabei gleichzeitig die Energiewende schneller voranzubringen. Zudem erfolgt auch eine Neubewertung der Rolle von grauem und blauem Wasserstoff als Brückentechnologie im Industriesektor. Dies verdeutlicht, warum Adaptivität, Robustheit und systemische Unsicherheiten im Rahmen der Planung der Energiesystemtransformation berücksichtigt werden müssen.
Ein zentrales Ziel des Projekts ARTESIS ist es, durch die umfassende Berücksichtigung von langfristigen systemischen Unsicherheiten eine systematische Bewertung der Robustheit und Adaptivität von Energiesystem-Transformationspfaden vornehmen zu können. Dafür werden Methoden entwickelt, um langfristig kostenoptimale Entscheidungen für eine sichere, klimafreundliche und kostengünstige Energieversorgung treffen zu können und gleichzeitig Risiken auf dem Weg dorthin zu minimieren. Ein besonderer inhaltlicher Fokus der Arbeiten liegt auf den Unsicherheiten bei der Planung langfristiger Infrastrukturen und Importpotenziale für grünen Wasserstoff in Europa.
Am Institut für Vernetzte Energiesysteme fokussieren sich die Projektarbeiten auf die Entwicklung, Anwendung und offene Bereitstellung von Methoden, mit denen sich Transformationspfade unter Berücksichtigung langfristiger Unsicherheiten analysieren lassen. Hierfür werden verbesserte stochastische Ansätze in das am DLR entwickelte Energiesystem-Optimierungsframework REMix eingebunden. Sie erlauben es, Unsicherheiten von Versorgungssicherheitsaspekten wie Robustheit und Adaptivität in der integrierten Optimierung von Transformationspfaden zu erfassen. So sollen unterschiedliche Sichthorizonte und die dynamische Anpassung des Systems auf disruptive Ereignisse ermöglicht und geeignete Zeiträume für Infrastrukturentscheidungen abgeleitet werden.
In der Anwendung von REMix liegen die Ziele einerseits in der Integration konsistenter sozio-ökonomischer Kontextszenarien mit Disruptionen und Trendwechseln und andererseits in der Ermittlung robuster und adaptiver Transformationspfade für ein über Sektoren und Länder integriertes europäisches Energieversorgungssystem. Dabei werden verschiedene Unsicherheiten wie die Importmengen und -kosten von grünem Wasserstoff berücksichtigt. Bezüglich der Methodenentwicklung und Szenarienanalyse verfolgt das Projektteam die offene Bereitstellung des weiterentwickelten Frameworks sowie die Veröffentlichung von Ergebnissen, Tools und Daten auf Grundlage von Open Science-Prinzipien. Zudem sollen die Ergebnisse für Anwender in Politik und Industrie nutzbar gemacht werden.
Abteilungen, Forschungsgruppen und Handlungsfelder mit Bezug zum Projekt ARTESIS:
