Systemintegration

Kopernikus-Projekt ENavi

Ein Fahrplan für die Energiewende

Im Kopernikus-Projekt ENavi entsteht ein Navigationsmodell, um Wirkungen von politischen Entscheidungen zu simulieren und abschätzen zu können. Zur Verfügung stehen dafür die Erkenntnisse der einzelnen Arbeitspakete, Fallstudien und Szenarien.

Wie könnte das Navigationsmodell aussehen? Mit den Zielen für die Energiewende lassen sich verschiedene Varianten errechnen, die auch als Transformationspfade bezeichnet werden. Ereignisse wie die Atomkatastrophe von Fukushima, der Brexit und die Zukunft der Kohleförderung in Deutschland beeinflussen diese Transformationspfade, so dass neue Ziele formuliert werden müssen. Das Energiesystem mit seinen Sektoren Strom, Wärme und Mobilität ist ein komplexes, vernetztes und dynamisches System. Hören Sie zum Umbau des Energiesystems einen Podcast aus dem Projekt.

Den aktuellen Artikel der Zeitschrift GAIA über ENavi finden Sie hier: Die Energiewende im Mehrebenensystem: Politische Koordination und Partizipation im Fokus

Welche Technologien sind die vielversprechendsten?

ENavi erstellt ein Kriterienraster, mit dem Energiewende-Technologien bewertet werden können. Außerdem werden die Wissenschaftler weiteren Forschungsbedarf und vielversprechende Technologien identifizieren. Darüber hinaus soll die Frage behandelt werden, wer die Technologie nutzen kann und welche Randbedingungen Technologien fördern oder beschränken.

Welche Szenarien sind ökonomisch sinnvoll?

Was funktioniert beim Emissionshandel und wie kann man ihn noch verbessern? ENavi betrachtet die Kosten der Energiewende, bewertet die unterschiedlichen Szenarien für die Zukunft der Transformation des Energiesystems aus ökonomischer Perspektive und analysiert, wie die dazugehörigen Märkte aussehen oder beispielsweise der Strommarkt designt sein müsste. 

Wie muss der rechtliche Rahmen aussehen?

ENavi analysiertdie Hürden für die Zukunft der Energiewende und zeigt exemplarisch in drei Bereichen, welche juristischen Rahmenbedingungen erfüllt sein müssen, damit sich Geschäftsmodelle realisieren lassen. Die drei Bereiche sind der Strommarkt, der Verkehr und der Gasmarkt als Brückentechnologie bei der Sektorenkopplung. Eine weitere Frage, mit der sich die Rechts-Experten befassen, ist: Wie lassen sich Akzeptanz- und Partizipationsfragen in die politischen Instrumente einbauen?

Dafür liegen schon konkrete Modelle des Instituts für Klimaschutz, Energie und Mobilität (IKEM) zur Gebäudeeffizienz und des Innovationszentrums für Mobilität und gesellschaftlichen Wandel (InnoZ) zur Mobilität vor, die in Modellregionen getestet werden.

Wie machen es die europäischen Nachbarn?

ENavi betrachtet die Koordinationsprozesse in der Energietransformation über verschiedene Ebenen hinweg: Europa, Deutschland und seine Nachbarn, sowie die Bundesländer und Kommunen. Und zum anderen Partizipationsprozesse: Wie können Bürger und Zivilgesellschaft besser in Entscheidungen der Energietransformation eingebunden werden? Wo und warum kommt es zu Konflikten?

Welchen Einfluss haben Werte und Lebensstile?

Ein Ziel von ENavi ist, die Investitionsentscheidungen von Haushalten und Unternehmen in die Gebäudesanierung, energieeffiziente, erneuerbare Energietechnologien sowie in die E-Mobilität abzuschätzen und dabei Anreize und soziale Einflüsse zu berücksichtigen. Die Akzeptanzforschung will herausfinden: Wie können gesellschaftliche Themen in die Forschung aufgenommen werden?

Haushaltsstudien und Unternehmensstudien werden zu den Themen Mobilität, Wärme und Strom durchgeführt: Welche Determinanten führen zu Entscheidungen, in Solaranlagen oder Geothermie-Anlagen zu investieren? Bestimmte Interventionen werden von Anfang an im Markt untersucht, z. B. Marktanreizprogramme zur Wärmedämmung.

Welche Auswirkungen gibt es auf die Umwelt?

Mit den Umweltaspekten der Energiewende, wie beispielsweise der Luftverschmutzung durch Energieerzeugung, der Flächennutzung für Windräder, Solarparks und Biomasse-Anlagen, befasst sich ENavi in einem Arbeitspaket. Darüber hinaus werden die Wissenschaftler ein Frühwarnsystem für Umweltrisiken entwickeln, das auch bessere Vorhersagen und ein tieferes Verständnis neuer Risiken ermöglichen soll - zum Beispiel auf Basis von Gesprächen mit Stakeholdern und der Analyse von Meldungen in sozialen Medien.

Wie verbindet man Strom, Wärme und Mobilität am besten?

Die Sektorkopplung ist der Schlüssel, um die Sektoren Strom, Wärme und Mobilität in das Energiesystem der Zukunft zu integrieren und sie intelligent miteinander zu vernetzen. Dabei sollen verschiedene Themen im Fokus stehen: Dezentralität, Elektromobilität, Gebäude (Wärme) und sozioökonomische Modellierung sowie die regionale Modellierung.

Welche Rolle spielt die Digitalisierung bei der Energiewende?

Die Datennutzung und die Informations- und Kommunikationstechnologie spielt eine entscheidende Rolle beim Umbau des Energiesystems. Die Digitalisierung kann anhand eines Reallabores einer Stadt wie Dessau in der konkreten Anwendung beobachtet werden - vor allem hinsichtlich der Frage, welche Chancen und welche Risiken sie bietet. Ein Beispiel für die Untersuchung könnte die Blockchain-Technologie sein.

Welche internationale Dimension hat die Energiewende?

ENavi erstellt in einem ersten Schritt Länderstudien mit einem starken Fokus auf die EU (Österreich, Deutschland, Polen), aber auch China und Brasilien: Wie sind die Energiesysteme in diesen Ländern strukturiert, wie weit sind sie bei der Energiewende und welche Strategien und Ziele verfolgen sie? Es sollen dafür nationale Experten aus den untersuchten Ländern eingebunden werden.

Mit welchen Kriterien kann man die Ergebnisse bewerten?

ENavi erarbeitet einen Bewertungskatalog für die Erkenntnisse aus dem eigenen Projekt und aus den anderen Kopernikus-Projekten. Dabei berücksichtigen die Forscher sowohl ethische, ökonomische, technische als auch juristische Aspekte. Die Wissenschaftler der unterschiedlichsten Disziplinen bereiten in einer Scharnierfunktion die Basis für die Stakeholder-Dialoge, die aus ENavi heraus organisiert werden.

Die fünf vorläufig identifizierten Kriterien für die Bewertung der Forschungsergebnisse sind: Effektivität, Effizienz, Resilienz, Fairness und Nachhaltigkeit. Die juristische Prüfung verläuft dann quer über alle diese Bereiche. Die Liste von Kriterien soll in Indikatoren übersetzt werden - ohne dabei Zielgrößen anzugeben.

Wissenschaftler treffen Bürger

Den Dialog mit den diversen Stakeholder-Gruppen organisiert ENavi auf Basis der Erkenntnisse aus den Arbeitspaketen und den oben genannten Bewertungskriterien aus ENavi. Darüber hinaus werden Stakeholder-Interviews geführt, um die Anliegen aus der Bevölkerung von Anfang an in die Forschung miteinzubeziehen und Stakeholder-Treffen organisiert, die einen Dialog in einem größeren Rahmen erlauben - über die fachlichen Grenzen hinweg.

Die besondere Herausforderung: die unterschiedlichen wissenschaftlichen und gesellschaftlichen Perspektiven und Praktiken, wie Wissen produziert wird, in das Projekt zu integrieren.

Wie lassen sich die Ergebnisse in der Praxis umsetzen?

In den ENavi-Modellregionen sollen die Ergebnisse aus den Arbeitspaketen in die Tat umgesetzt werden. Für diese Regionen wurden dünn besiedelte, ländliche Regionen ausgewählt, aber auch Metropolen und Industrieregionen mit vielen Einwohnern. Das, was sich in der Praxis bewährt, kann zur Anwendung empfohlen werden - ebenso wie sich zeigen wird, welche Erkenntnisse theoretisch funktionieren können, aber im Alltag nicht anwendbar sind.

Die Daten aus den drei Modellregionen in Berlin/Brandenburg, NRW und Baden-Württemberg stehen den Forschern der anderen Arbeitspakete zur Verfügung - ebenso wie die Regionen selbst mit den theoretischen Konzepten, die bei ENavi enstehen, arbeiten werden.

Das Konsortium ENavi

Kopernikus-Projekt „Systemintegration“: Energiewende-Navigationssystem (ENavi)

Mit der Energiewende hat sich Deutschland zum Ziel gesetzt, das gegenwärtige Energiesystem in ein weitgehend CO2-freies und auf erneuerbaren Energien basierendes System zu transformieren. Ein wirtschaftliches, umweltverträgliches, verlässliches und sozialverträgliches Energiesystem benötigt eine ganzheitliche Betrachtung auf Systemebene. ENavi sieht die Energiewende daher als einen gesamtgesellschaftlichen Transformationsprozess und verknüpft wissenschaftliche Analysen mit politisch-gesellschaftlichen Anforderungen.

Was ist das Ziel des Kopernikus-Projekts?

Das Projekt ENavi zielt darauf ab,

  • ein tieferes Verständnis des komplex vernetzten Energiesystems im Energiebereich und den damit verbundenen Bereichen wie Industrie und Konsum zu gewinnen,
  • Handlungsoptionen aufzuzeigen, wie die Komponenten des zukünftigen Energiesystems unter Berücksichtigung der energiepolitischen Ziele und (u. a. rechtlichen Rahmen-) und Randbedingungen systemisch integriert werden können,
  • so präzise wie möglich abzuschätzen, welche Folgen eine bestimmte Maßnahme kurz-, mittel- und langfristig auf das Energiesystem haben würde und schließlich
  • im transdisziplinären Diskurs Optionen für wirksame Maßnahmen zu generieren.

Eines der zentralen Produkte des Projekts ist ein Navigationsinstrument, mit dem die Forscher die Wirkungen und Nebenwirkungen von wirtschaftlichen oder politischen Maßnahmen im Voraus abschätzen wollen. Es soll dabei helfen, die entscheidenden Fragen zu beantworten: Wie kann man dafür sorgen, dass die Energiewende die einkommensschwachen Gruppen in Deutschland nicht zu stark belastet? Mit welchen Maßnahmen kann man effektiv und effizient die Elektromobilität in Deutschland fördern? Oder: Wie können mehrere zehntausend Lieferanten von Solarstrom auf privaten Dächern sinnvoll synchronisiert werden?

Die Analyse von Maßnahmen über verschiedene Modellregionen hinweg unterstützt zusätzlich das bessere Verständnis der Erfolgsfaktoren für den Umbau des Energiesystems.

Was macht das Konsortium so attraktiv?

Das Institute for Advanced Sustainability Studies (IASS) ist eine international anerkannte Forschungseinrichtung mit Schwerpunkt auf den Gebieten Transformation und Nachhaltigkeit. Unter seiner Federführung arbeiten mehr als 80 hoch qualifizierte Kooperationspartner aus relevanten Handlungsfeldern der Wissenschaft, Industrie und Zivilgesellschaft gemeinsam daran, durch sozio-ökonomische Forschung einen wesentlichen Beitrag zum Gelingen der Energiewende zu leisten (s. untenstehende Partnerliste: „Wer ist an ENavi beteiligt?“).

Beitrag zum Energiesystem

Das Projekt soll dazu beitragen, die Energiewende nachhaltig und mit größtmöglicher Akzeptanz voran zu treiben. Die potentiellen Erkenntnisse zu nachhaltigen Transformationspfaden sind von großem strategischem Interesse für die Abschätzung des Marktpotentials verschiedener Technologien. Im Sinne einer ganzheitlichen Betrachtung werden Stand und Perspektiven vor allem des Netzausbaus, der Speicherkapazitäten, der Nachfrageseite und der Erzeugung (zentral und dezentral) sowie die Wechselwirkungen dieser Dimensionen in den Blick genommen. Darüber hinaus liefert das Projekt auch konkrete, technische Konzepte, wie z. B. im Bereich der energiebezogenen Kommunikationsinfrastruktur (IKT), sowie rechtliche Analysen. Die Chancen der Energiewende betreffen sowohl technische Systemlösungen als auch die Entwicklung möglicher neuer Geschäftsmodelle und Dienstleistungen.

Eine Gestaltungsaufgabe des Kopernikus-Projektes ENavi liegt darin, die Expertise aus den unterschiedlichen Bereichen Wirtschaft, Wissenschaft und Zivilgesellschaft zu bündeln. Mit dem Start des Projektes wird auch ein Prozess verbunden, der konkrete Fragestellungen der unterschiedlichen Akteure sammelt und mit den Forschungsarbeiten verknüpft. Dabei spielen die Ergebnisse und Ziele anderer Kopernikus-Themenfelder eine besondere Rolle. Hierbei werden Elemente aus anderen Projektideen integriert.

Ansprechpartner:

Institute for Advanced Sustainability Studies (IASS), Ansprechpartner: Prof. Dr. Ortwin Renn

Koordinatoren

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