Techno-ökonomische Systemanalyse (IEK-3)

Die technische Arbeit der Gruppe Infrastrukturen und Sektorkopplung zielt auf die Beantwortung von Fragen zur Gestaltung und zum Betrieb künftiger integrierter Energieinfrastrukturen von der Transport- bis zur Verteilungsebene. Neben den etablierten Energieträgern Strom und Erdgas befassen sich die Forscher auch mit Wärme und Wasserstoff. Methodisch verfügt das Team zum einen über integrierte, techno-ökonomische Modelle zur energieträgerübergreifenden Infrastrukturgestaltung, zum anderen über detaillierte Modelle zur Optimierung und Simulation von Transport-, Gasübertragungs- und Verteilnetzen. Diese Modelle stützen sich auf eine räumlich und zeitlich hoch aufgelöste Datenbasis, die auch die Berücksichtigung von sektorübergreifenden Synergieoptionen erlaubt. Das Zusammenspiel von integrierter Netzplanung und der detaillierten Analyse einzelner Energieinfrastrukturen ermöglicht die Gewinnung praxisrelevanter Erkenntnisse über eine bedarfsgerechte Infrastruktur für den Transport im nachhaltigen Energiesystem der Zukunft.

Um ein treibhausgasneutrales globales Energiesystem zu erreichen, befasst sich die neu gegründete Arbeitsgruppe Energiepotentiale und Versorgungspfade mit dem weltweiten Ausbau von Technologien zur Nutzung erneuerbarer Energien und dem Austausch ihres Outputs sowie ihrer nachgelagerten Produkte, wie grünem Wasserstoff. Dazu werden sowohl neu entwickelte als auch bestehende techno-ökonomische Systemmodelle eingesetzt, die u.a. den Vergleich verschiedener Prozessketten und deren Kombinationen sowie Importoptionen für Deutschland und Europa ermöglichen. Die Analysen fokussieren auf die energetische und stoffliche Versorgungssicherheit unter sozio-technischen Rahmenbedingungen und zielen damit auf eine robuste Bewertung der untersuchten Versorgungspfade als Entscheidungshilfe für politische und wirtschaftliche Akteure.

Das Team Verkehrstechniken und Zukünftige Mobilität beschäftigt sich mit Fragen der Entwicklung des Personen- und Güterverkehrs. Dazu werden in der Regel modellgestützte Analysen auf den Verkehrssektor angewandt, etwa auf Basis von verkehrsstatistischen Daten und Energiebilanzzusammenhängen, wobei ein breites Spektrum möglicher Entwicklungen bis zum Jahr 2050 und darüber hinaus in Form von Szenarien untersucht wird. Dabei werden die Ziele einer signifikanten Reduktion der Umweltbelastungen und aktuelle Trends wie Elektromobilität, autonomes und vernetztes Fahren sowie Shared Mobility berücksichtigt. Die Parametrisierung der eigens entwickelten Modelle wird durch vertiefte Analysen des Entscheidungsverhaltens von mobilen Personen unterstützt. Die räumlich und zeitlich hochaufgelösten Analysen sollen dazu dienen, Umsetzungsstrategien für einen treibhausgasfreien, zukunftsfähigen Verkehrssektor auf regionaler bis europäischer Ebene zu erarbeiten.