Neues Computermodell für ein klimaneutrales Energiesystem

Zwei Computermodelle sollen zu einem einzigen, leistungsstarken Werkzeug kombiniert werden, das die Energiesysteme Europas und der Vereinigten Staaten simulieren kann, teilte die TU Berlin mit. Durch Analysen und Prognosen darüber, wie Energieinfrastrukturen - etwa Übertragungsleitungen und Kraftwerke - in den nächsten Jahrzehnten aussehen könnten, hat laut den Forschenden dieses Werkzeug das Potenzial, bei der Vergabe von öffentlichen und privaten Investitionen in Milliardenhöhe als Richtlinie und Informationsquelle zu dienen.

Es soll ein digitales Energieinfrastrukturmodell mit einer hohen zeitlichen und geografischen Genauigkeit entstehen. Das Projekt wird auch zwei sich schnell entwickelnde Technologien in das erweiterte Modell einbeziehen, die bisher in solchen Computermodellen unterrepräsentiert waren: Wasserstoff- und Kohlenstoff-Managementsysteme, einschließlich Abscheidung, Verwendung in der Produktion synthetischer Kraftstoffe und der langfristigen Sequestrierung.

Diese beiden Technologien könnten die zögerlichen Dekarbonisierungsbemühungen in den Bereichen Zement, Chemie und Stahl sowie in der Transportbranche beschleunigen, so die Hoffnung der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler.

Einzigartig: Für jeden und jede zugänglich

Partner der TU Berlin ist die von Bill Gates geförderte Gruppe Breakthrough Energy. Ein weiteres einzigartiges Merkmal des Projekts ist laut der Universität das Engagement beider für offene Forschungsdaten. Die Ergebnisse sollen für jeden und jede nachvollziehbar sein.

Die Forschenden des Fachgebiets "Digitaler Wandel in Energiesystemen" an der TU Berlin werden dazu ihr Open-Source-Modellierungs-Framework Python for Power System Analysis (PyPSA) sowie ihr europäisches Energiesystemmodell PyPSA-Eur-Sec in das Software-Framework von Breakthrough Energy Sciences einbinden. Ähnlich wie das Breakthrough-Framework ist PyPSA eine freie Software-Toolbox, um Energiesysteme zu simulieren und zu optimieren.

PyPSA wird bereits weltweit von Forschungsinstituten, Unternehmen und Nichtregierungsorganisationen eingesetzt. Die europäische Version des Modells enthält zudem detaillierte Informationen über die europäische Energieinfrastruktur, darunter 6.000 Stromleitungen, 3.600 Umspannwerke, Gasnetze, konventionelle Kraftwerke, Potenziale für erneuerbare Energien, Energiewandler sowie die Nachfrage nach Strom, Verkehr, Wärme und Industrie.

„Die Energiesysteme unserer Welt sind oft ein Flickenteppich, der auf unterschiedlichen Zielen und Strategien beruht; bei der Planung unserer Zukunft der sauberen Energie müssen wir unsere Entscheidungen auf die besten Daten und Modellierungsinstrumente stützen“, sagte Ann Mettler, Vizepräsidentin von Breakthrough Energy Europe. Angesichts der sich verschärfenden Klimakrise verdiene die wichtige Rolle, die Systemmodellierungen an der TU Berlin und anderswo hinter den Kulissen spielen, mehr Aufmerksamkeit und finanzielle Unterstützung.