Umwandlungsstrategien für eine nachhaltige Energiezukunft

Der Arbeitsschwerpunkt des Instituts ist die Entwicklung von Energiesystemmodellen zur Analyse von Transformationsprozessen in der Energieversorgung und -nutzung in Deutschland und darüber hinaus gemäß den politischen Rahmensetzungen. Ein weiterer Arbeitsgegenstand ist die technoökonomische Bewertung von Energiesystemen anhand von Energiebedarf, Treibhausgasemissionen und Kosten sowie die Betrachtung der passgenauen Einbindung des nationalen Energiesystems in europäische und globale Versorgungssysteme. Darüber hinaus wird an der Analyse und Bewertung von Ressourcenverfügbarkeiten unter veränderten Randbedingungen zukünftiger Energiesysteme gearbeitet. Wesentliches Ziel ist die Bereitstellung von Handlungswissen zur Energietransformation für Entscheidungsträger in Politik und Wirtschaft. Die Forschungsarbeiten werden in enger Kooperation mit dem neuen Institut für Elektrochemische Verfahrenstechnik (IEK-14) durchgeführt.

Highlights

Transformationsstrategien 2050

Transformations- strategien 2050

Kosteneffiziente und klimagerechte Transformationsstrategien für das deutsche Energiesystem bis zum Jahr 2050

Betrachtete Technologiepfade

Infrastrukturanalyse H2Mobility

Elektrische Antriebe sind der Schlüssel zu einem klimafreundlichen Verkehr basierend auf erneuerbaren Energien. Die lokale Emissionsfreiheit des Verkehrs ist eine weitere wichtige Voraussetzung, um zukünftig die Lebensqualität vor allem in Ballungszentren erheblich zu verbessern.

Betrachtete Technologiepfade

Open Source Framework FINE

Das FINE Python-Paket stellt ein Framework zur Modellierung, Optimierung und Analyse von Energiesystemen bereit. Dabei können verschiedene räumliche verteilte Technologieportfolios mit einer diskreten zeitlichen Auflösung betrachtet werden.

Forschungsthemen

Renewable Energy, Grid and Storage

Erneuerbare Energie, Netze und Speicher

Zur Erfüllung der EU-Emissions-minderungsziele wird ein hoher Anteil erneuerbarer Energien (EE) an der Stromerzeugung benötigt. Jedoch stellt ein solches zukünftiges Energiesystem mit einem zeitlich stark schwankenden EE-Stromangebot Herausforderungen, die gelöst werden müssen.

Mobility

Mobilität

Zum Erreichen der Klimaziele der Bundesrepublik Deutschland spielt die Reduzierung der Treibhausgasemission im Transportsektor eine tragende Rolle. Um diese Ziele zu verwirklichen stehen derzeit verschiedene alternative Kraftstoffe, sowie deren Herstellung und potentielle Einsatzgebiete, im Fokus der Forschung.

Hydrogen Infrastructure

Wasserstoffinfrastruktur

Die elektrolytische Produktion von Wasserstoff zu Zeiten hoher Energieeinspeisung durch Erneuerbare Energien und dessen anschließende Nutzung in Brennstoffzellenfahrzeugen erlaubt die Kopplung des Elektrizitäts- und Mobilitätssektors.

Residential Sector

Haushalte

Haushalte sind für 17% der weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich. Vielversprechend zur Reduktion dieser Emissionen ist eine Umstellung der energetischen Versorgung der Haushalte auf dezentrale Versorgungstechnologien, primär basierend auf erneuerbaren Energien.

Industry

Industrie

Die deutsche Industrie ist unter Berücksichtigung des Strombedarfs sowie prozessbedingter Emissionen für rund ein Drittel der deutschen Treibhausgasemissionen (THG-Emissionen) verantwortlich.

IEK-3 Team

Unser interdisziplinäres und internationales Team von Wissenschaft-lern führt energiebezogene Systemanalysen für Planungs- und Beratungszwecke durch. Aktuelle Schwerpunkte sind die Entwicklung von Energiestrategien zur Erreichung der Treibhausgasminderungs-ziele der Bundesregierung, die Gestaltung von Infrastrukturen für eine nachhaltige und sichere Energieversorgung (z.B. über Power-to-Gas, Power-to-Fuel, Biomass to Liquid) sowie die Durchführung von Kosten-analysen für die Implementierung und den Betrieb neuer Technologien für zukünftige Energiemärkte.

IEK-3 Team