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Kopernikus: ENSURE

Kopernikus: ENSURE
Projektteam:

Poganietz, Witold-Roger (Projektleitung); Annika Weiss

Förderung:

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Starttermin:

2016

Endtermin:

2019

Projektpartner:

insgesamt 79 Partner

Forschungsbereich:

Energie - Ressourcen, Technologien, Systeme

Projektbeschreibung

Gesamtbeschreibung der Kopernikus-Initiative

Die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ins Leben gerufene Kopernikus-Initiative stellt die bislang größte Forschungsinitiative zur Energiewende in Deutschland dar. Die Initiative ist benannt nach Nikolaus Kopernikus, Mathematiker und Astronom, der im 16. Jahrhundert das heliozentrische Weltbild entdeckt hat und so zum Inbegriff des wissenschaftlichen Zeitalters geworden ist. Ziel der Kopernikus-Förderung ist eine umfassende und integrative Forschung zur Energiewende, um das derzeitige Energiesystem zukunftsweisend sicher, sauber und bezahlbar umzubauen. Bei diesem Umbau sind gesellschaftliche, ökologische und ökonomische Aspekte von zentraler Bedeutung. Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden, verbinden die Kopernikus-Projekte technologieorientierte Forschung mit systemischem und transdisziplinärem Ansätzen. Im Zentrum der Projekte stehen Forschungsfelder mit hoher Komplexität, aber auch besonderen Potentialen für eine erfolgreiche Umstellung des Energiesystems. Die mittlerweile begonnenen Kopernikus-Projekte ENSURE, P2X, SynErgie und ENavi untersuchen daher Schlüsselbereiche des Energiesystems in enger Zusammenarbeit von Wissenschaft, Wirtschaft und Zivilgesellschaft.

  • Das ENSURE-Projekt befasst sich mit neuen Netzstrukturen, um flexibel und versorgungssicher hohe Anteile erneuerbaren Stroms zu transportieren.
  • Das P2X-Projekt konzentriert sich auf Möglichkeiten der Energiespeicherung in gasförmiger, stofflicher oder flüssiger Form.
  • Das SynErgie-Projekt untersucht Technologien, um Industrieprozesse an die neue Energieversorgung anzupassen.
  • Das ENavi-Projekt analysiert das Zusammenspiel des Energiesystems mit seinen Sektoren Strom, Wärme und Mobilität als ein komplexes, vernetztes und dynamisches System.

Damit decken die vier Kopernikus-Projekte zentrale Bereiche und Herausforderungen der Transformation des (deutschen) Energiesystems ab. Das ITAS ist in allen vier Projekten beteiligt und bringt seine Expertise der Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse in unterschiedlicher Weise in die einzelnen Projekte ein.

Gesamtbeschreibung ENSURE

Das Kopernikus-Projekt ENSURE verfolgt mit einem ganzheitlichen systemischen Ansatz das Ziel, neue Energienetzstrukturen für die Energiewende zu erforschen und bereitzustellen. Die bis zum Jahr 2050 angestrebten energiepolitischen Bestrebungen und Klimaschutzziele der Bundesregierung machen den Transformationsprozess der derzeitigen Energielandschaft unumgänglich. Diese veränderten Rahmenbedingungen bedingen einerseits tiefgreifende Anpassungen der elektrischen Energieversorgung, andererseits eine Kopplung verschiedener Energieträger und damit eine Kopplung von Strom-, Gas-, Wärme- und Verkehrssektor. Im Rahmen von ENSURE wird hierfür eine umfassende Energiesystemoptimierung unter Berücksichtigung aller relevanten Energieträger und der dazugehörigen Infrastruktur vorgenommen. Zu diesem Zweck klären die beteiligten Projektpartner als wichtigstes Hauptziel, wie zentrale und dezentrale Energieversorgungselemente im Gesamtsystem ausgestaltet sein müssen, um eine zuverlässige und sichere Energieversorgung unter technischen und sozioökonomischen Gesichtspunkten sowie Aspekten der Akzeptabilität gewährleisten zu können. Die Erforschung neuartiger stabiler Systemführungskonzepte auf Basis innovativer Informations- und Kommunikationstechnologien rückt dabei ebenso in den Fokus wie die Etablierung neuer Technologien zur Leistungsübertragung, Produktion, Beschaffung, Verteilung und Verarbeitung von Daten/Informationen. Als zweites Hauptziel erfolgt die praktische Umsetzung der entwickelten systemischen Konzepte und die Erprobung neuer Technologien in einem großtechnischen Demonstrationsprojekt. Aufbauend auf den Ergebnissen der Grundlagenforschung aus der ersten Projektphase werden zuerst ausgewählte Teilaspekte in einer Testumgebung untersucht (Phase 2), bevor in der dritten Projektphase der Aufbau des multimodalen Netzdemonstrators stattfindet. Dieser Großdemonstrator soll hauptsächlich durch die Konsortiumsmitglieder aus der Industrie finanziert werden und beispielhaft in einer Testregion mit mehreren zehntausend Einwohnern aufzeigen, wie die zukünftige Energieversorgung eines urbanen Systems mit Umland gestaltet werden kann.

ENSURE ist in fünf Cluster organisiert:

Cluster 1: Sozio-ökonomische Rahmenbedingungen (Clusterleitung KIT & HanseWerk AG)

Cluster 2: Systemstrukturen (Clusterleitung RWTH Aachen & Siemens AG)

Cluster 3: Systemführung (Clusterleitung Siemens AG & RWTH Aachen)

Cluster 4: Neue Technologien (Clusterleitung ABB AG & KIT)

Cluster 5: Konzeption des Netzdemonstrators (Clusterleitung HanseWerk AG & TenneT TSO GmbH)

ITAS im ENSURE-Projekt

ITAS leitet das Cluster 1. Das Ziel des Clusters ist die Entwicklung von gesellschaftlich akzeptierten Szenarien, die einen gesamtgesellschaftlichen Rahmen für die Arbeiten im Kopernikusprojekt anbieten. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen, in Kombination mit den Erkenntnissen der anderen Cluster, dem Fördergeber und anderen Stakeholdern wesentliche Hinweise für die weitere Gestaltung der Energiewende geben. Zentral für die Akzeptanz der entwickelten Szenarien ist die Einbindung sowohl der Partner in ENSURE, als auch VertreterInnen gesellschaftlich relevanter Interessengruppen wie zum Beispiel Umwelt- und Energieverbände. Weiterhin wird eine enge Abstimmung hinsichtlich der entwickelten Rahmung der Szenarien mit den Kopernikus-Projekten ENavi, P2X und SynErgie gesucht.

Das Cluster 1 unterteilt sich in vier Arbeitspakete, wobei ITAS schwerpunktmäßig in den AP 1.1 (Storylines), AP 1.3 (Modellbasierte Szenarienanalyse) und AP 1.4 (Bewertung & sozioökonomische Rahmung; hier auch AP-Leitung) tätig ist.

Die Arbeiten des ITAS in ENSURE verfolgen auf fachlicher Ebene zwei Ziele:

Zum einen soll mit Hilfe der Cross-Impact-Balance (CIB) Methode der sozio-technische Rahmen möglicher Storylines identifiziert und zu Kontextszenarien formuliert werden. Hierdurch wird einerseits eine Unterstützung der Diskussionen in den Stakeholder-Workshops angestrebt. Andererseits sollen die entwickelten Kontextszenarien als Input für die modell-basierten Energieszenarien dienen.

Zum anderen müssen die Implikationen aus den Szenarien für die Arbeiten in den Cluster 2-5 interpretiert und bewertet werden. Die Arbeiten in Cluster 1 sind eher makroskopisch zu verstehen. Das heißt, die Storylines und Szenarien werden typischerweise auf Deutschland als Ganzes und als Teil einer europäischen Entwicklung ausgerichtet und daher eher hoch aggregiert sein. Die Cluster 2-5 hingegen orientieren sich eher an meso- und mikroskopische Fragestellungen. Hier geht es wesentlich um die techno-ökonomischen Herausforderungen der Energiewende auf der Ebene von technischen Systemen und Komponenten und Märkten. Um die Ergebnisse aus Cluster 1 für die Cluster 2-5 nutzbar zu machen, bedarf es einer „Übersetzung“ und Bewertung der Implikationen aus den Szenarien.

Kontakt

Dr. Witold-Roger Poganietz
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS)
Postfach 3640
76021 Karlsruhe

Tel.: 0721 608-28180
E-Mail