Das Programm „Energiesystemdesign“

Unsere künftige Energieversorgung soll CO₂-neutral, bezahlbar und sozialverträglich sein. Mit dem Programm „Energiesystemdesign“ will Helmholtz dafür die Weichen stellen und einen maßgeblichen Beitrag leisten, um den Wandel zu einem nachhaltigen globalen Energiesystem zu vollziehen.

Dabei verfolgen wir einen ganzheitlichen Ansatz: Im Helmholtz-Forschungsbereich Energie begreifen wir die Transformation des Energiesystems als komplexen Prozess, der nicht nur innovative Technologien umfasst, sondern auch zahlreiche gesellschaftliche Akteure betrifft. Unsere Wissenschaftler:innen untersuchen ethische, gesellschaftliche, politische, ökonomische, technologische und umweltbezogene Aspekte dieses Wandels und leiten daraus konkrete Vorschläge ab, wie der Umbau umfassend gelingen kann.

Unser Ziel ist, ein integriertes Energiesystem zu entwickeln: Energie wird in verschiedenen Formen gespeichert und transportiert; intelligente Verteilungsnetze steuern die Energieströme; Verbraucher:innen werden zu Energieerzeuger:innen und können selbst Strom ins Netz einspeisen. Unsere Forscher:innen entwerfen alle dafür erforderlichen Methoden und Technologien – von smarten Wohnquartieren und Stadtteilen bis zu digital gesteuerten europäischen Übertragungsnetzen.

Mit diesen gebündelten Kompetenzen wollen wir zu einer ganzheitlichen Transformation des Energiesystems bis zum Jahr 2050 und darüber hinaus beitragen. Wir beziehen Interessengruppen, politische Entscheidungsträger und die breite Öffentlichkeit in diesen Prozess ein, indem wir zum Beispiel neue Technologien systemisch bewerten und Modelle, Methoden und Werkzeuge für die Gestaltung und den Betrieb von Energiesystemen zur Verfügung stellen. In Reallaboren arbeiten wir gemeinsam mit der Gesellschaft an aktuellen Themen wie Stadtentwicklung, Nachhaltigkeit und Mobilität. Zusammen mit Partnern aus der Industrie entwickeln wir Lösungen, um unsere Ergebnisse schnell in die Anwendung zu bringen.

Eine wichtige Rolle für unsere Forschung nehmen die Forschungsinfrastrukturen der beteiligten Helmholtz-Zentren ein. Die Labore „Energy Lab 2.0“, „Living Lab Energy Campus“ und „NESTEC“ untersuchen die technische Machbarkeit neuer Ansätze auf Systemebene. Sie koppeln Energienetze und Komponenten, die mit echter Hardware unter kontrollierten Bedingungen betrieben werden können. Hinzu kommen große Software-Plattformen, die zum Beispiel Modelle für Energiesysteme erstellen oder verschiedene Szenarien je nach Wetterlage simulieren.

Überblick:

• Im Programm „Energiesystemdesign“ wollen die Helmholtz-Forscher:innen das integrierte Energiesystem der Zukunft gestalten.
• Dazu verfolgen sie einen ganzheitlichen Ansatz und beziehen ethische, gesellschaftliche, politische, ökonomische, technologische und umweltbezogene Aspekte in ihre Arbeit ein.
• Die Wissenschaftler:innen bewerten neue Technologien und stellen Modelle, Methoden und Werkzeuge für die Gestaltung und den Betrieb des künftigen Energiesystems zur Verfügung.
• Interessengruppen, politische Entscheidungsträger:innen und die breite Öffentlichkeit werden in den gesamten Transformationsprozess integriert.

Themen:

• Transformation des Energiesystems
• Digitalisierung und Systemtechnologie

Beteiligte Helmholtz-Zentren:

Deutsches Institut für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Forschungszentrum Jülich (FZJ)

Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB)

Karlsruher Institut für Technologie (KIT)