Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
Übergeordnetes Ziel der Transformation von Energiesystemen ist die drastische Reduktion klimaschädlicher CO2-Emissionen. Dieses Ziel erfordert eine ganzheitliche Betrachtung aller Elemente der Energiewandlung und -nutzung unter Einbeziehung aller Verbrauchssektoren – private Haushalte, Verkehr, Industrie und Gewerbe – sowie aller Energieträger. Der wachsende Einsatz nicht regelbarer, fluktuierender erneuerbarer Energien bedingt eine notwendige Flexibilisierung im Bereich der komplementären Energiebereitstellung und der Energieverwendung, einen wachsenden Einsatz von Speichern unterschiedlichster Technologie und Größe und insgesamt ein zunehmendes Zusammenwachsen der unterschiedlichen Komponenten des Energiesystems.
Am Fraunhofer ISE haben wir eine Reihe unterschiedlicher, sich ergänzender Modellierungswerkzeuge entwickelt, um komplexer werdende Energiesysteme detailliert ganzheitlich abzubilden. Dabei werden Zeitschritte von Stunden und kleiner verwendet, um das Wechselspiel der enthaltenen Komponenten in ihrer Dynamik adäquat zu erfassen. Die Modelle unterscheiden sich z. B. hinsichtlich der räumlichen Auflösung und hinsichtlich der betrachteten Systemgrenzen. Somit können kundenspezifisch Fragestellungen mit dem jeweils am besten geeigneten Modell beantwortet werden. Das Modell REMod (Regenerative Energien Modell) ist auf nationale und länderübergreifende Energiesysteme und deren Transformation fokussiert. Weitere Modelle adressieren Teilaspekte, z. B. das Zusammenspiel von erneuerbaren Energien zur Stromerzeugung mit Verteilnetzen und Speichern (Modell ENTIGRIS). Für Dezentrale Energieversorgung haben wir die Modelle DISTRICT und Kommod entwickelt. Hiermit werden Fragen zur konkreten technisch-wirtschaftlichen Umsetzung von lokalen Energiesystemen und kommunaler Klimaschutzkonzepte beantwortet.
Gemeinsamkeit aller Modelle ist die Verwendung leistungsfähiger Optimierer, um kostenminimierte Gesamtlösungen unter gegebenen Randbedingungen – z. B. Obergrenzen der energiebedingten CO2-Emissionen – zu ermitteln.