Energiesysteme
Erkenntnisse in großen Maßstab gewinnen
Der Wert einzelner Technologien hängt vom Energiesystem ab, in das sie integriert sind. Energiesysteme entwickeln sich rasant. Der Arbeitsbereich Energiesystemanalyse und -design des HZB erstellt konsistente Szenarien für zukünftige Energiesysteme. Unser Ziel ist es, Lösungen zu finden, die zu einem ökonomisch effizienten, ökologisch verantwortlichen und politisch nachhaltigen Energiesystem beitragen. Dieses System muss den heutigen und zukünftigen Energiebedarf decken und gleichzeitig Umweltbelastungen minimieren. Wir vereinen das Wissen aus den verschiedenen Forschungsbereichen des HZB, um die Systemleistung zu bewerten und zu optimieren. So tragen wir zu einer nachhaltigen und widerstandsfähigen Energiezukunft bei.
Lebenszyklus- und Nachhaltigkeitsbewertung
Um sicherzustellen, dass neue Technologien tatsächlich zur Verringerung der CO₂-Emissionen beitragen, ist es von entscheidender Bedeutung, ihre Umweltauswirkungen und Nachhaltigkeit innerhalb der spezifischen Energiesysteme, in denen sie eingesetzt werden, zu bewerten. Unsere Ökobilanzen und Nachhaltigkeitsbewertungen liefern strategische Leitlinien für die Forschung und Technologieentwicklung und stellen sicher, dass Innovationen mit den Klima- und Umweltzielen übereinstimmen. Durch umfassende Analysen unterstützen wir die Entwicklung von kohlenstoffarmen Lösungen, die die Energiewende vorantreiben.
Wir bewerten Solar-Photovoltaik-Technologien anhand ihrer CO₂-Äquivalent-Emissionen und weiterer Umweltauswirkungen. Dabei analysieren wir technisch-wirtschaftliche Indikatoren wie die Stromgestehungskosten (LCOE), um Effizienz- und Lebensdauergrenzwerte für die Marktwettbewerbsfähigkeit zu bestimmen.
Für chemische Energieträger verwenden wir LCA, um nachhaltige Produktionswege zu identifizieren. Diese berücksichtigen auch neu entstehende Energiespeicher- und Umwandlungstechnologien.
Aktuell bewerten wir die Nachhaltigkeit der Produktion und des Verbrauchs von nachhaltigem Kerosin (SAF) und grünem Flüssiggas (gLFG), einem erneuerbaren Kochbrennstoff, der fossilem Flüssiggas (LPG) entspricht. Für jedes dieser Produkte analysieren wir verschiedene Energieversorgungsszenarien und Produktionsstandorte, um die Umweltverträglichkeit zu maximieren.
Modellierung
Energiesystemmodelle bieten eine vielseitige und reproduzierbare Methode zur Bewertung der Auswirkungen politischer Entscheidungen in komplexen Systemen. Wir haben ein modernes PyPSA-Modell (Python for Power System Analysis) des ukrainischen Stromnetzes entwickelt. Dieses Modell ist so flexibel, dass es auch die Nachbarländer und die gesamte EU einbeziehen kann.
Unsere Arbeit fokussiert sich auf die Entwicklung und Prüfung von Methoden zur Integration von Energiespeichern, Flexibilitätslösungen und dezentralen Netzstrukturen. Diese Ansätze sollen die Systemstabilität sichern.
Dieses wissenschaftlich fundierte Instrument ermöglicht es uns, die Effizienz und Machbarkeit verschiedener postfossiler Energielösungen in einem breiteren regionalen Rahmen zu bewerten.
Politische Beratung
Politische Entscheidungen bestimmen maßgeblich die Entwicklung der künftigen Energiesysteme. Informierte Debatten können dazu beitragen, Fehler zu vermeiden und effizientere und widerstandsfähigere Entscheidungen zu ermöglichen. Auf der Grundlage unseres Fachwissens in den Bereichen Wirtschaft, Politikwissenschaft und Technologie tragen wir mit einer gründlichen und ergebnisorientierten Analyse zu dieser Debatte bei. Wir verwenden empirische Methoden, um bestehende Mängel zu ermitteln und zu diagnostizieren, Modellierungs- und Prognoseinstrumente, um vielversprechende Pfade zu beschreiben, sowie theoretische Ansätze und Simulationswerkzeuge, um sinnvolle Lösungen vorzuschlagen.
Projekt: Green Deal Ukraїna (GDU)
Das Helmholtz-Zentrum Berlin initiierte und koordiniert das Projekt, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Ziel ist die Etablierung eines unabhängigen Energie- und Klima-Thinktanks in Kiew. Dieser soll ukrainische Regierungsinstitutionen, politische Entscheidungsträger und die Gesellschaft befähigen, fundierte energie- und klimapolitische Entscheidungen im Vorfeld des EU-Beitritts zu treffen. Das Projekt bildet eine trilaterale Kooperation zwischen Deutschland (HZB), der Ukraine (DiXi group, Ecoaction) und Polen (Forum Energii).
GDU unterstützt die Ukraine in drei Aufgaben: (1) Nachhaltiger Wiederaufbau des ukrainischen Energiesystems (2) Erfolgreicher Beitritt zur Europäischen Union, (3) Dekarbonisierung des ukrainischen Energiesystems.
Die Hauptarbeitsbereiche von GDU sind Daten und Modellierung, Politikanalyse sowie Programme zum Aufbau von Kapazitäten.