SWEET 2020 RC4: SURE

Partner: PSI, ETHZ, EPFL, USI, TEP, SUPSI, UNIBE, UNIGE, ZHAW, E3M
Dauer: 04.2021 - 03.2025
Finanzierung: BFE
Projektleiter: Prof. Tom Kober bei PSI. FEN leitet WP6 zum Thema "Energy grid modeling and security analysis"
Projektteam: Dr. Alexander Fuchs, Dr. Turhan Demiray

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SURE Zielsetzung: Die Hauptfrage der "Research Challenge 4" im SWEET Call 2020, wie Pfade zu einem Energiesystem identifiziert und bewertet werden können, das alle Menschen zuverlässig mit bezahlbarer Energie versorgt und die Umweltbelastung reduziert, steht im Zentrum der laufenden Energiewende in der Schweiz. Das Konsortium im Antrag "SUstainable and Resilient Energy for Switzerland (SURE)" geht diese Forschungsherausforderung an, indem es einen ganzheitlichen systemischen Ansatz verfolgt, um a) eine breite Basis von Nachhaltigkeits- und Resilienzkriterien unter Einbeziehung von Stakeholdern zu definieren und zu etablieren; b) Pfade über diese Kriterien hinweg zu bewerten, indem es eine integrierte Bewertungsmethodik etabliert und demonstriert, die detaillierte quantitative und qualitative Analysen mit der Interaktion von Stakeholdern und der Quantifizierung von Unsicherheiten in Bezug auf die Reaktion des Systems auf störende Ereignisse für jeden Pfad kombiniert; c) Identifizierung derjenigen Pfade, die technisch machbar, wirtschaftlich attraktiv, für die breite Gesellschaft und die Stakeholder akzeptabel sind, geringe Umsetzungsrisiken und einen geringen ökologischen Fußabdruck haben; d) Empfehlung politischer Maßnahmen und Regelungen, die zur Formulierung unterstützender Strategien zur Umsetzung eines nachhaltigen und widerstandsfähigen Übergangs mit hohen Anteilen erneuerbarer Energien führen könnten.

FEN ist der wichtigste technische Partner im Konsortium und stellt Expertise, Modellierungstechniken und Software zu allen Aspekten der Energienetze (Strom, Gas, Wärme) auf allen Ebenen (Übertragung, Verteilung) in der Schweiz zur Verfügung. Auf der quantitativen Seite werden diese Modelle in das Szenario- und Politikbewertungstool des PSI integriert und auch für die Berechnung von netzseitigen Resilienzindikatoren verwendet. Auf der praktischen Seite werden die Modelle in mindestens drei Fallstudien (regional und sektorbezogen) zusammen mit Industriepartnern eingesetzt. Die Hauptarbeit des FEN wird in den folgenden Arbeitspaketen stattfinden:

• Leitung des WP6 zur Energienetzmodellierung und Sicherheitsanalyse. Dies ist das zentrale AP, das die Werkzeuge und Modelle der einzelnen Partner verbindet
• WP14 (Regionale Fallstudie ewz: Sicherheit/Flexibilitätsnutzung)
• WP15 (Fallstudie Industrie und Verkehr: Resilienz der SBB unter Entwicklungspfaden des Schweizer Energiesektors)

WP6 Ziel (geleitet von FEN) ist die Sicherheits- und Resilienzanalyse für Energienetze (Strom, Gas und Wärme) durch die Entwicklung und Berechnung geeigneter kurz- und mittelfristiger Netzresilienzindikatoren. Die Simulation eines sicheren Energienetzbetriebs stellt die technische Machbarkeit aller Energiesystem-Szenarien sicher, die mit den anderen Werkzeugen des SURE-Frameworks analysiert werden. Die Netzanalyse ist auch stark mit den SURE-Fallstudien integriert, die verschiedene Pfade für die zukünftige Erzeugung und den Verbrauch von Energie ergeben, die hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit und Resilienz bewertet werden. Der Standort der Energiequellen und des Energieverbrauchs sind in der Regel aufgrund der Verfügbarkeit von Primärenergiequellen, der Notwendigkeit und Praktikabilität der Umwandlung in Zwischenenergieträger und der räumlichen Verteilung des Energiebedarfs (insbesondere in Bezug auf Gebäude) getrennt. Die Verbindung erfolgt über Energienetze, die Energieträger zwischen Quellen und Verbrauchern transportieren. Dieses Arbeitspaket befasst sich mit der konsistenten Modellierung von Energienetzen, die für die Modellierungsansätze und Komplexitäten der verschiedenen Szenario-Analyse-Tools geeignet sind, die in anderen SURE-Arbeitspaketen verwendet werden. Das Arbeitspaket stellt die Vergleichbarkeit der Indikatoren sicher, zumindest was die zugrunde liegenden Netzannahmen betrifft. Darüber hinaus führt es eine detaillierte Netzsimulation, Sicherheitsanalyse und Bewertung der Netzresilienz für jedes der in anderen Arbeitspaketen und Fallstudien erstellten Szenarien durch. Die Ergebnisse werden auch Netzengpässe aufzeigen, die die weitere Verbesserung der Nachhaltigkeit und Resilienz des gesamten Energiesystems behindern.

Der Energiesektor in der Schweiz befindet sich in einem beispiellosen Wandel, angetrieben durch die doppelte Notwendigkeit, den Klimawandel einzudämmen und wirtschaftlichen Wohlstand zu schaffen. Erneuerbare Energien, deren Anteil in den letzten Jahren stetig gewachsen ist, können bei diesem Übergang eine zentrale Rolle einnehmen. Um eine nachhaltige Transformation des Schweizer Energiesystems zu gewährleisten, müssen mehrere Herausforderungen bewältigt werden, die mit den drei Hauptdimensionen der Nachhaltigkeit zusammenhängen: Umwelt, Wirtschaft und Gesellschaft. Die Bereitstellung zukünftiger Energiedienstleistungen muss zuverlässig, bezahlbar und mit einem geringen ökologischen Fußabdruck erfolgen. Neben der Säule der Nachhaltigkeit wird die Resilienz zur zweiten übergreifenden Dimension bei der Gestaltung des zukünftigen Energiesystems. Ein System, das Null-Treibhausgas-Emissionen und einen hohen Anteil erneuerbarer Energien anstrebt, muss Störungen durch disruptive Ereignisse in wirtschaftlicher, technischer, sozialer, ökologischer und institutioneller Hinsicht verkraften und lernen, sich an den Wandel anzupassen. Insgesamt liegt es im Interesse der Gesellschaft, das Schweizer Energiesystem so umzugestalten, dass es nachhaltig ist und Störereignisse erfolgreich bewältigen, absorbieren, sich davon erholen und sich entsprechend anpassen kann.