Abgeschlossene Projekte

ICE-2 war an einer Vielzahl von Projekten im Bereich der Energiesystemforschung beteiligt.

ETSAP
Das Ziel der IEA-Technologieinitiative ETSAP ist es, Modellgeneratoren zur Weiterentwicklung von Energiesystemmodellen einzusetzen. Mit Hilfe von Modellgeneratoren können energietechnische Szenarien entworfen und so Handlungsempfehlungen zur Energieeinsparung und Emissionsreduktion abgeleitet werden.
Projekt-Seite
Ansprechpartner: Heidi Heinrichs

LOD-GEOSS
Das Ziel von LOD-GEOSS ist die Verknüpfung offener Daten (Linked Open Data, LOD) und die Nutzung des Globalen Erdbeobachtungssystems (GEOSS) in der Energiesystemanalyse.
Projekt-Seite
Ansprechpartner: Patrick Kuckertz

BIC H2
Das Ziel von BIC H2 ist die Beschaffung und der Einsatz einer großen Flotte von Brennstoffzellen-Hybridbussen für den öffentlichen Nahverkehr und der Aufbau einer entsprechenden H2-Infrastruktur in der Region Köln.
Projekt-Seite
Ansprechpartner: Thomas Grube

Transformationsstrategien 2050
Ziel der vorliegenden Studie ist es, die kosteneffizientesten CO2-Minderungsstrategien zur Erreichung der Klimaschutzziele Deutschlands bis zum Jahr 2050 zu identifizieren. Hierzu werden zwei CO2 Reduktionsszenarien analysiert, die sich ausschließlich an den Minderungszielen für das Jahr 2050 von -80% (Szenario 80) und -95% (Szenario 95) orientieren. Mit Ausnahme des beschlossenen Kernenergieausstiegs sowie des anstehenden Kohleausstiegs bis zum Jahr 2038 werden keine weiteren Zielsetzungen der Bundesregierung übernommen.
Für die Analyse wird eine neuartige Modellfamilie eingesetzt, die von Jülicher Systemanalyse (ICE-2) entwickelt wurde und die dem hohen Komplexitätsgrad der Problemstellung gerecht wird. Als besondere Merkmale sind u.a. die hohe zeitliche und räumliche Auflösung, die detaillierte Abbildung von PtX Pfaden oder auch die Simulation von zukünftigen globalen Energiemärkten (z.B. Wasserstoff, synthetische Kraftstoffe) zu nennen. Eine methodische Besonderheit besteht darin, Datenunsicherheiten in die Analyse einbeziehen zu können, was das Identifizieren von robusten Lösungsstrategien ermöglicht.

Infrastrukturanalyse H2MOBILITY
Zielsetzung der Analyse ist eine detaillierte Auslegung und Untersuchung der notwendigen Infrastrukturen für unterschiedliche Marktdurchdringungen von batterieelektrischen Fahr-zeugen sowie von Wasserstoff-Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen in Deutschland. Die Studie beantwortet die Fragen, wie hoch die Investitionen, Kosten, Wirkungsgrade und Emissionen der jeweiligen Infrastrukturen zur Versorgung von einigen Hunderttausend bis hin zu mehreren Millionen Fahrzeugen mit Strom oder Wasserstoff sind. Aktuell stehen beide Technologien noch am Anfang ihrer Marktentwicklung und die Auslegung sowie Anpassung der benötigten Infrastruktur an die jeweilige Marktdurchdringung der Fahrzeuge ist unklar. Weiterhin müssen die Infrastrukturen auch Optionen zur Integration von Strom-Überschüssen bieten, welche zukünftig in von erneuerbaren Energien dominierten Energiesystemen entstehen werden. Die vorliegende Studie beinhaltet eine detaillierte Auslegung der Infrastrukturen und deren Komponenten unter Offenlegung der getroffenen Annahmen. Hierdurch wird eine transparente Faktengrundlage geschaffen, die mit neuen Erfahrungswerten angepasst werden kann und eine faktenbasierte Diskussion ermöglicht.

Sustainability Assessment of Harmonised Hydrogen Energy Systems: Guidelines for Life Cycle Sustainability Assessment and Prospective Benchmarking (SH2E), 2021 - 2024
Im Rahmen des SH2E Projekts werden international anerkannte Leitlinien für die Nachhaltigkeitsbewertung von Brennstoffzellen und Wasserstoff entwickelt und angewandt. Diese Leitlinien werden eine gemeinsame Grundlage für die ökologische (LCA), ökonomische (LCC) und soziale (S-LCA) Lebenszyklusbewertung von Wasserstoffsystemen bilden, um letztendlich Life Cycle Sustainability Assessment (LCSA) zu ermöglichen. Diese Leitlinien sollen weltweit als Referenzdokument für die Bewertung von Wasserstoffsystemen anerkannt werden und die Grundlage für eine künftige Standardisierung bilden. Sie gehen über die Aktualisierung früherer Initiativen wie des FC-HyGuide Projekts der EU und der IEA Hydrogen Task 36 hinaus, indem sie neu formuliert werden, um unterentwickelte Themen wie die Materialkritikalität und die prospektive Bewertung zu behandeln.
Eine der Hauptaufgaben der ICE-2 innerhalb des Projektes ist die Evaluierung von Kritikalitätsindikatoren innerhalb der LCA, um den am besten geeigneten Kritikalitätsindikator für Wasserstoffsysteme zu definieren.

iNEW 2.0, 2021 - 2024
Für den erfolgreichen Übergang des Rheinischen Braunkohlereviers zu einem Zukunftsrevier für nachhaltiges Wirtschaften benötigen die regionalen energieintensiven Industrien emissionsarme und zukunftsfähige Lösungen. Im Zentrum iNEW 2.0 Projektes steht die Erforschung und Entwicklung neuartiger und leistungsfähiger Elektrolyseverfahren zur Anwendung in nachhaltigen Power-to-X (P2X) Wertschöpfungsketten. Neben der technischen Entwicklung erfolgt eine umfangreiche ökologische Bewertung (Life Cycle Assessment LCA) dieser Wertschöpfungsketten, sodass die Prozessentwickler bereits frühzeitig Feedback über mögliche Restriktionen (z. B. Ressourcenengpässe kritischer Materialien, hot-spots bzgl. Energie- und Materialverbrauch bzw. Emissionen) erhalten, um noch während der Prozessentwicklung Alternativen zu entwickeln. Im Rahmen des Projektes konzentriert sich die ICE-2 auf das LCA von Power-to-Ammonia Wertschöpfungsketten mit der N2-Elektrolyse. Methodisch liegt dabei der Schwerpunkt auf die prospektive Bewertung dieser Ketten.

Energiewende und Kreislaufwirtschaft: Dekarbonisierung und Flexibilisierung energieintensiver Recycling-Prozesse (Innovationspool), 2021 - 2023
Das Innovationspool-Projekt zielt auf die Entwicklung von Methoden und Modellen für den Entwurf und Betrieb einer gemeinsamen Entwicklung des Energiesystems der Zukunft und des Systems der Kreislaufwirtschaft zu ermöglichen. In einem Disziplinen-, Zentren- und Programm-übergreifendem Ansatz werden beispielhaft Dekarbonisierungs- und Flexibilitätsoptionen für das energieintensive pyrometallurgische Recycling einerseits und für die die Aufbereitung von mineralischen Sekundärrohstoffen andererseits untersucht. Die ICE-2 analysiert und bewertet hierbei die Circular Economy. Hierzu werden bestehende Life Cycle Sustainability Assessment (LCSA) Modelle erweitert und auf ausgewählte Prozesse ausgelegt.

KSG2045 Study for Germany, 2021
Mit dem aktuellen Klimaschutzgesetz verpflichtet sich Deutschland bis zum Jahr 2045 treibhausgasneutral („Netto-Null“) zu werden. Sowohl das Erreichen von Treibhausgasneutralität als auch die Verkürzung des Transformationszeitraums stellen im Vergleich zu vorherigen Regelungen eine besondere Herausforderung dar. Es stellt sich die Frage nach Wegen und Strategien, wie eine treibhausgasneutrale Energieversorgung realisiert werden kann. Vor diesem Hintergrund wurde ein Treibhausgasminderungsszenario (KSG 2045) analysiert, dass sich an den Minderungszielen des Klimaschutzgesetzes orientiert. Für die Analyse wurde die am ICE-2 entwickelte Modellfamilie ETHOS eingesetzt. Diese ermöglicht es, das Energiesystem auf unterschiedlichen Skalen mit all seinen Wechselwirkungen und Pfaden abzubilden. Bei dem entwickelten Szenario handelt es sich um eine kostenoptimale Strategie. Hierfür wurde ein Energiesystemmodell eingesetzt, das die nationale Energieversorgung vom Energieaufkommen bis hin zu den sektoralen Energieverbräuchen mit einem großen Detaillierungsgrad abbildet.

Researchers back to the secondary school - Renewable energy powered water-food-economy nexus for the sustainable livelihood at Dosso Region in Niger (RE-TO-DOSSO), 2020 - 2024
Socio-economic assessment of RE-TO-DOSSO
Zur Energieversorgung des Dorfes NGonga in der Region Dosso im Niger wird eine Solar-Pilotanlage (15-20kWp Solaranlage mit Batteriespeicher) in der Sekundarschule, im Mittelpunkt des Dorfes, installiert. Die Schule wird so zum Energy Hub des Dorfes, der es ermöglicht, Strom und Wasser solarbetrieben bereitzustellen und auch die Felder zu bewässern. Ziel des Work Packages ist es, die sozio-ökonomischen Effekte der Anlage herauszuarbeiten und dabei zu untersuchen, ob neue ökonomische Nutzungskonzepte für das Dorf generiert werden können.
Um den gesellschaftlichen Mehrwert für die Stakeholder des Dorfes (Großbauern, Kleinbauern, Subsistenzbauern, Viehzüchter, Nomaden, Unternehmer, Kleinunternehmer, gesellschaftliche Akteure (Landkommission des Code Rural) im Niger) zu bestimmen, verwenden wir die Social Return on Investment (SROI) Methode zur Messung der sozialen Rendite der im Dorf NGonga getätigten Investitionen. Ökologische und soziale externe Effekte werden in der traditionellen Kosten-Nutzen-Analyse nicht berücksichtigt.
Die SROI ist eine normenbasierte Methode zur Messung des über den finanziellen Wert der Anlage hinausgehenden sozialen und ökologischen Mehrwertes, der bei den traditionellen Kosten-Nutzen-Analysen nicht berücksichtigt wird. Auf dieser Basis können die Auswirkungen der Pilotanlage auf die Interessengruppen des Dorfes analysiert und Verbesserungsvorschläge für die soziale Verteilung der Erträge der Anlage erarbeitet werden.

Transform2Bio, 2019 - 2022
Ziel der nachhaltigen Bioökonomie ist es, das Wohlergehen heutiger und zukünftiger Generationen zu sichern, ohne die ökologischen Grenzen der Erde zu überschreiten. Um dies zu erreichen, sind grundlegende Transformationen bestehender Ressourcen-Systeme, Wertschöpfungsnetzwerke, Geschäftsmodelle, Infrastrukturen und Governance-Systeme erforderlich. Durch die jüngste Entscheidung der Bundesregierung zum Kohleausstieg wird im Rheinischen Revier ein Strukturwandel eingeleitet, der die einzigartige Chance bietet, sozio-technische Dynamiken zu analysieren und regionale Implementierungsoptionen hin zu einer regional-zusammenhängenden nachhaltigen Bioökonomie zu gestalten. Um dies zu erreichen, ist das Ziel von Transform2Bio die systematische Identifizierung von Transformationspfaden. Diese Transformationspfade müssen zugleich (a) wünschenswert (aus Nachhaltigkeitssicht), (b) möglich (aus techno-ökonomischer Sicht) und (c) akzeptabel (aus Stakeholder-Konsensperspektive) sein. Im Rahmen des multidimensionalen Ansatzes wird darüber hinaus ein interaktives Stakeholder-Netzwerk, das Stakes2Bio Lab, etabliert.

Uncertainty Quantification (UQ), 2019 - 2022
Helmholtz UQ entwickelt Methoden zur systematischen Analyse von Unsicherheiten in Daten und Modellen und bringt diese in verschiedenen Gebieten zur Anwendung. Im Zentrum steht eine ganzheitliche Analyse, von der Identifikation und quantitativen Beschreibung von Unsicherheiten bis zur Bewertung ihrer Auswirkungen in Simulationen und Vorhersagen. Diese Methoden sind essentiell für die Analyse zukünftiger Energiesystemanalyse, die hauptsächlich von volatilen erneuerbaren Quellen gespeist werden. Im Rahmen dieses Projektes untersucht die ICE-2 vor allem die Auswirkungen auf die Sicherheit und Stabilität des Stromsystems.

MODEX-NET, 2019 - 2021
Durch Modellvergleiche und -experimente können Forschungsteams Modellansätze in Bezug auf Methodik, Strukturen und Datengrundlagen gegenüberstellen, um so die jeweils gewählte Herangehensweise besser zu verstehen und Verbesserungspotenziale zu erkennen. Übergeordnetes Ziel des Forschungsprojekts MODEX-NET ist ein Vergleich von Übertragungsnetzmodellen, die sowohl die nationale als auch die europäische Ebene abbilden. Anhand von definierten Fallstudien (Modellexperimente) wollen die beteiligten Verbundpartner die Unterschiede zwischen den Modellen finden und überprüfen. Dabei stellen sie methodische Grundlagen, angelegte Modelltopologien und genutzte Daten für die Übertragungsnetzmodelle gegenüber.

Erforschung, Validierung und Implementierung von Power-to-X-Konzepten (Kopernikus P2X), 2016 - 2022
Im Kopernikus-Projekt „Power-to-X“ werden Technologien entwickelt und bewertet, die Strom aus erneuerbaren Quellen in stoffliche Energiespeicher, Energieträger und energieintensive Chemieprodukte umwandeln. Damit kann diese Energie in Form von maßgeschneiderten Kraftstoffen für Kraftfahrzeuge oder in verbesserten Kunststoffen und Chemieprodukten mit hoher Wertschöpfung genutzt werden und so den Einsatz von fossilen Rohstoffen deutlich reduzieren. Ein Konsortium aus 18 Forschungseinrichtungen, 27 Industrieunternehmen sowie drei zivilgesellschaftlichen Organisationen entwickelt innerhalb von zehn Jahren neue Technologien bis zur industriellen Reife um damit zum Umbau des Energiesystems beizutragen.

Kollektive nichtlineare Dynamik komplexer Stromnetze (CoNDyNet2), 2019 - 2022
Das Projekt CoNDyNet untersucht grundlegende Aspekte der Stabilität, Ausfallsicherheit und Effizienz zukunftsfähiger Stromnetze. Die beteiligten Institute verbinden Grundlagenforschung aus dem Bereich der dynamischen Systeme und Netzwerkwissenschaften mit Laborexperimenten, Szenarioanalysen und industriellen Anwendungen. ICE-2 analysiert dabei Fragen der Spannungsstabilität und N-x-Sicherheit und analysiert empirische Daten, Netzbetrieb und Zeitreihen statistisch.

Helmholtz Initiative Climate Adaptation and Mitigation: Two Sides of the same Coin (HI-CAM), 2019 - 2022
Das Vorhaben bündelt die HGF-Expertise in den Forschungsbereichen Energie und Klima. Es zielt darauf ab, wissenschaftlich basierte Handlungsempfehlungen für Entscheidungsträger in Politik und Forschung zu formulieren. Die Zusammenarbeit von Wissenschaft und Stakeholdern ist in drei Cluster aufgeteilt: (1) Climate Adaptation, (2) Climate Mitigation und (3) Communication. Der Fokus hier liegt auf dem Cluster Climate Mitigation, welches sich auf die Entwicklung von Energieszenarien für ein C-neutrales Deutschland in 2050 konzentriert.

Ökonomie des Klimawandels - Verbundprojekt: Nachhaltige Transformation des Energiesystems durch gemeinschaftsbasierte Aktivitäten (REsCO), 2018 - 2022
In Deutschland wurde vieles unternommen, um das Energiesystem in ein nachhaltiges umzuwandeln. Jedoch deutet einiges darauf hin, dass Deutschland im Rahmen der Energiewende festgelegte Ziele verfehlen wird. Insbesondere im Sektor „private Haushalte“ verläuft die Entwicklung langsamer als erhofft. In diesem Projekt werden neue Erkenntnisse herausgearbeitet, die zeigen, inwieweit bzw. wie durch die Berücksichtigung des sozialen Kontextes, private Haushalte zu einer aktiveren Teilnahme an einer Transformation des Energiesystems bewegt werden können.

Kompetenz-Zentrum „Virtuelles Institut - Strom zu Gas und Wärme“ (KoVI SGW), 2018 - 2022
Das Kompetenz-Zentrum „Virtuelles Institut - Strom zu Gas und Wärme“ bündelt die Kompetenzen verschiedener Forschungseinrichtungen aus NRW, um sektor-übergreifende Flexibilitätsoptionen im zukünftigen Energiesystem zu erforschen. Hierbei werden unterschiedliche Power-to-X-Technologien analytisch und anhand einer gemeinsam betriebenen experimentellen Demonstrationsanlage untersucht. Zudem werden übergeordnete Analysen vorgenommen, in denen die Flexibilitätsoptionen im Spannungsfeld von Netzen, System und Markt bewertet werden. Im Mittelpunkt der Arbeiten von ICE-2 stehen lebenszyklus- und prozessketten-basierte Analysen von Umwelteinwirkungen und Kosten.

METIS, 2018 - 2021
Im Projekt METIS (Methods and Models for Energy Transformation and Integration Systems) entwickelt das Forschungszentrum Jülich gemeinsam mit Partnern der RWTH Aachen und der Universität Erlangen-Nürnberg Open-Source-Softwarewerkzeuge zur Modellierung, Optimierung und Simulation heutiger und zukünftiger Energiesysteme. Die in METIS entwickelten Werkzeuge werden eingesetzt, um das deutsche und europäische Energiesystem auf der Basis eines hohen Anteils erneuerbarer Energien bis zum Jahr 2050 zu prognostizieren.

Virtuelles Institut Smart Energy (VISE): Entwicklung digitaler Geschäftsmodelle bei dezentraler Energieversorgung – Haushalte, 2017 - 2022
Energieversorger und Energiedienstleister haben nur wenige Informationen zu den Determinanten des Energienachfrageverhaltens ihrer Kunden, insbesondere der Haushalte. Eine detaillierte Analyse dieser Erwartungen und Anforderungen von privaten Energienachfragern ist die Voraussetzung für eine erfolgreiche Technikdiffusion und bildet die Grundlage für die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle. Das Projekt dient der Analyse von Investitions- und Nutzungsbereitschaften von privaten Haushalten.

Energiesystemintegration – Modelle für die Energiesysteme der Zukunft (ESI), 2017-2021
Die Herausforderung der Energiewende erfordert unter anderem eine intelligente Vernetzung der verschiedenen Komponenten unserer Energiesysteme. Das sektorenübergreifende Zusammenwirken zwischen den einzelnen Energiesystemkomponenten, beispielsweise den Erzeugern, den Speichermöglichkeiten, den Verbrauchern und verschiedenen Transportsystemen, sind bisher nur unzureichend berücksichtigt. Aus diesem Grund konzentriert sich das Projekt Energiesystemintegration im Kern auf die technologischen und ökonomischen Wechselwirkungen der Energiesystemkomponenten. Ziel des Forschungsprojektes ist es, ein umweltverträgliches, ressourceneffizientes, flexibles und gleichzeitig stabiles Energiesystem der Zukunft zu gestalten. Eine Besonderheit des Projekts ist die Integration von Prozessen der metallverarbeitenden, zementverarbeitenden und petrochemischen Industrie.

Integrierte Bioraffinieren für eine nachhaltige Produktion und Prozessierung (Bio²), 2017 - 2020
Im Rahmen von Bio² werden konkurrenzfähige Bioraffinerieprozesse für die Herstellung von Rhamnolipiden (RLs) und Mannosylerythritol Lipiden (MELs) entwickelt. Im Sinne einer nachhaltigen Bioökonomie basiert der Prozess auf Abfallprodukten der Lebensmittelindustrie. Es wird ein interdisziplinären Ansatz verfolgt, bei dem der Gesamtprozess von der Stammentwicklung bis zur Produktaufarbeitung unter Berücksichtigung sozioökonomischer und ökologischer Gesichtspunkte bewertet wird.

Accelerating Low- carbon Industrial Growth through CCUS (ALIGN-CCUS), 2017 - 2020
Das ALIGN-CCUS-Projekt vereint 30 Industrieunternehmen und Forschungsinstitute aus fünf Ländern mit dem Ziel, den schnellen und kosteneffektiven Einsatz von CO₂-Abscheidung, -Nutzung und -Speicherung zu unterstützen. Im Rahmen von ALIGN-CCUS wird eine Demonstrationsanlage zur CO₂-Abtrennung und anschließenden Synthese des Dieselersatztreibstoffs Dimethlyether aus dem abgetrennten CO₂ und regenerativ über Elektrolyse gewonnenem H₂ realisiert. Die Nutzung des Brennstoffs für die Stromerzeugung und als Rohstoff für den Transportsektor wird ebenfalls getestet. Auf Basis der Realdaten der demonstrierten CCU-Kette wird eine technisch-ökonomisch-ökologische Bewertung vorgenommen.

Virtuelles Institut Smart Energy (VISE): Entwicklung digitaler Geschäftsmodelle bei dezentraler Energieversorgung – (Regionale) Virtuelle Kraftwerke, 2017 - 2020
Die zunehmende volatile Erzeugung erneuerbarer Energien führt zu einem erhöhten Flexibilitätsbedarf, um Stromangebot und -nachfrage miteinander zu synchronisieren. Virtuellen Kraftwerken kommt hierbei als mögliche Flexibilitätsoption eine zentrale Rolle zu. Das Konzept von virtuellen Kraftwerken basiert auf der Kopplung dezentraler Einheiten wie Erzeugungsanlagen, Speicher oder steuerbare Verbraucher. Durch die Aggregation und Steuerung der dezentralen Einheiten erhält der Verbund eine Regelfähigkeit, die es ermöglicht, nachfrageorientierte Leistung bereitzustellen. Ziel dieses Vorhabens ist es, neue digitale Geschäftsmodelle bei einer zunehmend dezentralen Energieversorgung zu identifizieren und zu analysieren.

Harmonisierung und Entwicklung von Verfahren zur regional und zeitlich aufgelösten Modellierung von Energienachfragen (DemandRegio), 2017 - 2020
Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung von harmonisierten Verfahren zur transparenten Erzeugung von zeitlich und räumlich aufgelösten Zeitreihen der deutschen Strom- und Gasnachfrage. Auf Basis einer umfangreichen Datenrecherche und der Einbeziehung verfügbarer Energiestatistiken werden Energiebedarfskenngrößen identifiziert, die eine zeitliche und räumliche Disaggregation erlauben. Neben einer Näherung historischer Werte liegt der Projektfokus auf der Entwicklung von in die Zukunft gerichteten Szenarien. Das Vorhaben trägt dazu bei, Eingangsdaten der Verfahren abzugleichen sowie Datenunsicherheiten zu verringern. Hierdurch wird zukünftig ein belastbarer Vergleich von unterschiedlichen Modell- und Szenarioergebnissen ermöglicht.

Energie System 2050 - Nachhaltigkeitsbewertung, 2015 - 2020
Energie System 2050 ist eine Initiative der Helmholtz-Zentren des Forschungsbereichs Energie. Ziel ist es, greifbare und verwertbare system-technische Erkenntnisse und technologische Lösungen zu erarbeiten, die Politik und Wirtschaft aufgreifen können. Die Initiative untersucht die Integration von wesentlichen Technologieelementen in das Energiesystem und deren Vernetzung. Es werden Lösungen erarbeitet, um die teilweise stark fluktuierenden erneuerbaren Energien erfolgreich in die deutsche und europäische Energieversorgung einzubinden. Mit fünf ausgewählten Forschungsthemen (FT) adressiert das Projekt grundlegende Herausforderungen der Energiewende:
1. Speicher und Netze
2. Biogene Energieträger
3. Energie- und Rohstoffpfade mit Wasserstoff
4. Lebenszyklusorientierte Nachhaltigkeitsanalyse auf Systemebene
5. Toolbox mit Datenbanken

Energie System 2050 – Speicher und Netze, 2015 - 2020
Im Rahmen der Initiative Energie System 2050 der Helmholtz Gemeinschaft untersucht das Forschungsthema zukünftige Energienetze und Speichersysteme. ICE-2 entwickelt mit gemeinsam mit den Partnerinstituten Modelle für elektrische Übertragungsnetze, Gasnetze und den Kraftwerkseinsatz. Weiterhin untersuchen wir die Stabilität und Robustheit von Stromnetzen mathematisch und anhand von numerischen Simulationen und großen Datensätzen.

Efficiency, Emergence and Economics of future supply networks (E³-NET), 2014 - 2020
Die Helmholtz-Nachwuchsgruppe E³-NET analysiert die Dynamik, Stabilität und Effizienz zukünftiger Versorgungsnetze. Ein wesentliches Ziel ist die Verbindung mathematischer Methoden aus statistischer Physik und Netzwerkwissenschaften mit den konkreten Herausforderungen der Energiewende. Welche Risiken bedrohen die Stabilität der Energieversorgung, wie können wir diese umfassend theoretisch verstehen und effizient vermeiden?

Urbanisierung: Energiewende in NRW im Spannungsfeld von Stadt und Land (EnerUrb), 2018 - 2019
Das Projekt EnerUrb befasst sich mit den Wechselwirkungen von politischen, sozialen und kulturellen Implikationen der urbanen und ländlichen Energiewende im Nexus von Wasser, Energie, Landwirtschaft und Ernährung. Es zielt darauf ab, die nicht-technischen Aspekte der Energiewende in Verbindung mit der Urbanisierung zu erfassen und zu einer nachhaltigeren Gestaltung dieser Prozesse beizutragen. Ermöglicht wird dieses insbesondere durch die Partizipation von Bürgerinnen und Bürgern, welche in dieses Forschungsvorhaben integriert werden. Es geht dabei nicht nur um die Erforschung von Bürger(innen)interessen, sondern vielmehr um eine partizipative Einbindung der Bürgerschaft im Sinne einer transformativen Wissenschaft.

Forschungsnetzwerk zur Entwicklung neuer Methoden der Energiesystem-Modellierung (4NEMO), 2016 - 2019
Unsicherheiten, sozio-ökonomische Faktoren sowie die Interaktion der Energiesektoren werden in den derzeit vorhandenen Energiemodellen häufig nur rudimentär berücksichtigt. In dem Verbundprojekt werden Möglichkeiten zur Integration von ökonomischen und gesellschaftlichen Faktoren und der mit ihnen verbundenen Unsicherheit aufgezeigt sowie Energiemodelle koordiniert weiterentwickelt. Insgesamt sind neun Forschungsinstitute und Hochschulen in das Projekt eingebunden.

Versorgungssicherheit durch Zusammenwirken von regenerativer und konventioneller Stromerzeugung (Verekon), 2016 - 2019
Das Vorhaben vergleicht unterschiedliche Technologiekombinationen aus regenerativer und konventioneller Stromerzeugung inkl. Speicherung hinsichtlich einer gesicherten Bereitstellung von 1.000 MW Elektrizität. Die Bewertung von Technikkombinationen zur gesicherten Bereitstellung der geforderten Leistung erfolgt im Rahmen eines Szenarioprozesses anhand der Kriterien Stromgestehungskosten und spezifische CO₂-Emissionen.