Jahrestreffen 2026 des Forschungsnetzwerks Energiesystemanalyse

Resilienz als Systemeigenschaft: Energiezellen zwischen Robustheit, Offenheit und Steuerbarkeit

Der Workshop betrachtet resiliente Energiezellen aus einer systemanalytischen Perspektive. Im Mittelpunkt stehen Spannungsfelder, die sich aus der Gestaltung, dem Betrieb und der Einbettung dezentraler Energiesysteme ergeben. Ziel ist es, Zielkonflikte in den Spannungsfeldern sichtbar zu machen, gemeinsam zu reflektieren und Good Practices sowie offene Forschungsfragen abzuleiten.

Zentrale Spannungsfelder, die als Ausgangspunkt dienen, sind:

• Effizienz ↔ Resilienz: Wie viel Redundanz ist systemisch sinnvoll – und wer bezahlt sie?
• Zentral ↔ Dezentral: Wann stärken Energiezellen das Gesamtsystem, wann führen sie zu Fragmenerung?
• Proprietär ↔ Open Source: Macht Offenheit Systeme robuster – oder angreifbarer?
• Autarkie ↔ Interdependenz: Ist „Inselbetrieb“ ein realistisches Ziel oder nur ein Notfallmodus?
• Technik ↔ Governance: Wer darf im Krisenfall entscheiden, was priorisiert wird?
  
  

Der Workshop beginnt mit einem kurzen inhaltlichen Impuls. Anschließend diskutieren die Teilnehmenden die Spannungsfelder in Kleingruppen und bringen ihre Perspektiven ein. Die Ergebnisse werden im Plenum zusammengeführt. Alle Beiträge werden dokumentiert und im Nachgang schriftlich zur Verfügung gestellt.

Referentinnen: Berit Müller (Deutsche Gesellschaft für Sonnenergie), Mascha Richter (Reiner-Lemoine-Institut) 

Regionale und lokale Strukturen im Energiesystem: Perspektiven für die Energiesystemanalyse

Motivation

Mit zunehmender Dekarbonisierung des Energiesystems gewinnt die räumliche Differenzierung von Energiesystemanalysen an Bedeutung. Regionale Unterschiede in Wärmeversorgung, Gebäudestrukturen, Infrastruktur und erneuerbaren Potenzialen beeinflussen maßgeblich Transformationspfade und Systemkosten. Gebäude und Quartiere spielen dabei eine wichtige Rolle, da hier Energieverbrauch, lokale Erzeugung, Infrastruktur und Flexibilitätsoptionen zusammenkommen und sich regionale Unterschiede besonders deutlich zeigen.

Gleichzeitig entstehen neue Datenquellen und Analyseansätze – etwa durch kommunale Wärmeplanung oder regionalisierte Energiesystemmodellierungen – die solche räumlichen Unterschiede zunehmend sichtbar machen und für Forschung und Planung nutzbar machen können.

Der Workshop bringt Erkenntnisse aus den Projekten WiSE, KOMPARE und Dashboard Wärme zusammen. Ziel ist es, unterschiedliche Ansätze zur Analyse und Visualisierung regionaler Energiesystementwicklungen zu diskutieren und Schlussfolgerungen für zukünftige Modellierungen und Analysen abzuleiten.

Ablauf

Einstieg und Überblick (5 Minuten)

Kurze Einführung in Zielsetzung und Ablauf des Workshops sowie in die Projekte WiSE, KOMPARE und Dashboard Wärme und kurzer interaktiver Einstieg.

Kurzinputs zu Projekten und Ergebnissen (15–20 Minuten)

Kurze Inputs zu zentralen methodischen Ansätzen und Ergebnissen aus den drei Projekten:

• WiSE: Erkenntnisse aus der Querauswertung von Energiewendebauen-Projekten zur Rolle von Gebäuden und Quartieren im Energiesystem
• KOMPARE: Auswertung kommunaler Wärmepläne, u. a. zu Versorgungsstrukturen im Jahr 2045, Rolle der Fernwärme, Sanierungsannahmen und Biomasse
• Dashboard Wärme: Methodik zur Regionalisierung von Modellierungen im Gebäude-, Fernwärme- und Stromsektor sowie Visualisierung der Ergebnisse im Dashboard (Landkreisebene)

World Café (45 Minuten)

Im World-Café-Format werden drei Thementische eingerichtet, jeweils zu einem der Projekte. An den Tischen werden methodische Ansätze, Ergebnisse und deren Bedeutung für Energiesystemanalysen diskutiert. Mögliche Leitfragen sind beispielsweise:

• Wie werden räumliche Unterschiede und regionale Potenziale in bestehenden Modellen berücksichtigt?
• Welche Rolle haben Gebäude und Quartiere aus Sicht der nationalen Systemanalyse in zukünftigen Energiesystemen?

• Wie werden Gebäude und Quartiere in den nationalen Modellierungen abgebildet – oder werden sie nicht abgebildet?
• Wie werden Flexibilitätspotenziale abgeschätzt, die dem Energiesystem zur Verfügung stehen, einschließlich der gewählten räumlichen Auflösung?

• Welche Annahmen und Datengrundlagen sind besonders kritisch?
• Wie können Ergebnisse verständlich und nutzbar visualisiert werden?

Die Diskussionsergebnisse werden stichpunktartig festgehalten.

Rückkopplung und Abschluss (20 Minuten)

Die zentralen Ergebnisse aus den drei Tischen werden im Plenum kurz vorgestellt und im Kontext möglicher nächster Schritte und Forschungsfragen diskutiert.

Referentinnen: Annette Steingrube (Fraunhofer ISE), Sybille Braungardt (Öko-Institut), Jessica Thomsen (Fraunhofer ISE)

Von KRITIS-Kaskaden zu modellierbaren Stressereignissen – Strukturierung und Operationalisierung systemischer Schocks

Der Workshop richtet sich an maximal 30 Teilnehmende und verbindet zwei komplementäre Perspektiven: die Analyse sektorübergreifender KRITIS-Verflechtungen und die systematische Strukturierung sowie Operationalisierung von Stressereignissen im Energiesystem.

Ausgangspunkt ist die Beobachtung, dass kritische Ereignisse zunehmend nicht isoliert innerhalb eines einzelnen Sektors auftreten, sondern sich über Abhängigkeiten zwischen Energie, IKT, Wasser, Logistik oder weiteren Infrastrukturen entfalten. Solche Kaskaden sind komplex, mehrdimensional und entfalten ihre Wirkung häufig über indirekte, zeitlich verzögerte oder „um die Ecke gedachte“ Effekte. Für die Energiesystemanalyse stellt sich damit die Frage der hinreichend vollständigen Erfassung aller im Energiesystem relevanten Wirkungskanäle eines Schocks.

Der Workshop setzt an dieser Schnittstelle an: Wie lassen sich sektorübergreifende Wirkungsketten systematisch erfassen und wie kann darauf aufbauend eine konsistente und möglichst vollständige Abbildung im Energiesystem abgeleitet werden?

Zu Beginn werden aktuelle systemrelevante Ereignisse aus dem Kreis der Teilnehmenden gesammelt, um die Breite möglicher Stressereignisse sichtbar zu machen.

Aufbauend darauf wird ein strukturierender Rahmen eingeführt, der im Projekt REWARDS zur Typisierung und Systematisierung von Schocks und Slow-Burn-Processes entwickelt wurde. Dieser Rahmen dient dazu, multidimensionale Ereignisse entlang zentraler Energiesystem-Dimensionen zu ordnen und sicherzustellen, dass keine energetisch relevanten Wirkungspfade systematisch übersehen werden.

Anhand eines exemplarischen Ereignisses werden mögliche Zusammenhänge zwischen den Auswirkungen auf den Energiesektor und anderen KRITIS-Elementen veranschaulicht. Dies geschieht dann gemeinsam für einige ausgewählte Ereignisse aus den zu Beginn gesammelten Ereignissen. Dabei werden Kaskaden, zeitliche Dynamiken, mögliche systemische Kipppunkte, sowie Vor- und Nachteile der Kopplungen gemeinsam identifiziert.

In einer anschließenden Kleingruppenphase wenden die Teilnehmenden diesen Ansatz auf vorbereitete Beispielschocks an. Ziel ist es, Wirkungspfaden nachzuspüren, betroffene Sektoren und Systemdimensionen zu identifizieren, kritische Schwellen abzuschätzen sowie mögliche Reaktionsoptionen zu diskutieren. Die strukturierte Herangehensweise soll dabei helfen, auch indirekte oder weniger offensichtliche energetische Effekte sichtbar zu machen.

Im abschließenden Plenum werden die Ergebnisse gemeinsam reflektiert: Welche Wirkungspfade waren klar sichtbar? Wo entstanden Unsicherheiten? Welche energetischen Dimensionen könnten unzureichend erfasst sein? Und ist die gewählte Operationalisierung ausreichend, um belastbare Aussagen darüber zu treffen, wie und wo das Energiesystem resilienter ausgestaltet werden sollte?

Der Workshop zielt damit auf die Exploration von KRITIS-Kaskaden und verbindet diese mit der methodischen Frage, wie aus komplexen, sektorübergreifenden Ereignissen hinreichend vollständig operationalisierte und modellierbare Stressereignisse abgeleitet werden können. Abschließend wird ein Ausblick in die geplante Open-Source-Bereitstellung der strukturierten Schockliste aus REWARDS gegeben und zur Diskussion gestellt.

Referent:innen: Franziska Flachsbarth (Öko-Institut), Henning Wigger (DLR)

Kommunale Wärmeplanung weiterdenken: Interface-Map für eine sektorenübergreifende Energieplanung

vernachlässigt jedoch die weiteren Energiesektoren. Dies führt zum Problem, dass Wechselwirkungen, Restriktionen und Unsicherheiten unzureichend bewertet werden, wodurch auf kommunaler Ebene Fehlpriorisierungen, Lock-ins, nicht umsetzbare Pfade oder zusätzliche Systemkosten drohen. Zentrale Ergebnisse des partizipativen Workshops sind priorisierte Handlungsempfehlungen: Welche Ergänzungen sollten Kommunen als erstes umsetzen, damit Wärmepläne (KWP) zu Energiesystemplänen (ESP) weiterentwickelt werden können? Methodisch wird dazu gemeinsam mit den Teilnehmenden eine Interface-Map erstellt, die die Inhalte strukturiert. Die Teilnehmenden arbeiten in vier Gruppen mit unterschiedlichen Aufgaben (siehe Tabelle) und präsentieren ihre Ergebnisse in kurzen Pitches. Abschließend werden die Ergebnisse gemeinsam besprochen und priorisiert.

Referentin: Jana Jacob (Institut für nachhaltige Energieversorgung Technische Hochschule Deggendorf (INEV))

Koordiniertes Datenmanagement für die kommunale Wärmeplanung

Die kommunale Wärmeplanung steht vor einer enormen Herausforderung: Die rund 11.000 Gemeinden in Deutschland erstellen oder aktualisieren Wärmepläne, mit sehr unterschiedlichen Datenquellen, Methoden, Formaten und Ergebnissen. Das erschwert Vergleichbarkeit, Auswertung und Nachnutzung erheblich, eröffnet aber zugleich große Potenziale für Zusammenarbeit, Standardisierung und gemeinsame Infrastrukturen.

Mehrere Forschungsprojekte im Kontext der kommunalen Wärmeplanung (KWP) setzen sich mit unterschiedlichem Fokus mit diesen Themen auseinander. Im Workshop werden aktuelle Arbeiten und erste Ergebnisse daraus vorgestellt. Ziel des Workshops ist es, Synergien zwischen Systemanalyse, semantischer Modellierung und Forschungsdaten-management sichtbar zu machen und gemeinsam Perspektiven für eine nachhaltige, interoperable Dateninfrastruktur für die kommunale Wärmeplanung zu entwickeln.

Im Projekt DB4KWP wird derzeit eine KWP-Ontologie entwickelt, die eine strukturierte, maschinenlesbare Beschreibung von Daten, Annahmen und Ergebnissen der Wärmeplanung ermöglicht. Der Workshop gibt Einblick in die Ergebnisse der durchgeführten Anforderungsanalyse sowie in das erste Konzept und reflektiert dessen Nutzen für Vergleichbarkeit, Nachnutzbarkeit und Integration von KWP-Daten.

Ergänzend stellt das Begleitforschungsprojekt KommWeiter vor, wie das Forschungsdatenmanagement (FDM) der Projekte im Förderaufruf „Vom Plan zur Wende (VPZW)” erfasst, unterstützt und harmonisiert wird. Dabei wird aufgezeigt, welche Herausforderungen bei Datenflüssen, Metadaten, Schnittstellen und Governance-Strukturen auftreten und welche Lösungsansätze verfolgt werden.

Im Projekt KOMpare laufen bereits erste Analysen von Wärmeplänen. Diese dienen im Workshop als konkretes Anwendungsbeispiel, um unterschiedliche Projektsichten auf Daten der Wärmeplanung zu diskutieren: Welche zusätzlichen Auswertungen werden möglich, wenn Daten semantisch beschrieben sind? Wie lassen sich Ergebnisse zwischen Kommunen und Projekten vergleichen?

Ein zentraler Diskussionspunkt ist die Frage, wie die bestehenden FDM-Infrastrukturen aus NFDI4Energy etwa für Metadaten, Ontologien, Repositorien und Dienste gezielt genutzt werden können, um Analyse, Integration und Nachnutzung von KWP-Daten zu verbessern. Der Workshop ist interaktiv angelegt und kombiniert kurze Impulsbeiträge mit moderierten Diskussions- und Arbeitsphasen, in denen die Teilnehmenden eigene Anforderungen, Erfahrungen und Use-Cases einbringen können.

Referent:innen: Ludwig Hülk (Reiner-Lemoine-Institit), Mirjam Stappel (Uni Osnabrück)

Von der Methode zur Anwendung – Offene Energiesystemanalyse für CO₂‑neutrale Quartiere am Beispiel des OpenPlan Tools

Ziel und Motivation

Methoden der Energiesystemanalyse – etwa stochastische Optimierung, Zeitreihenaggregation oder Clustering-Algorithmen zur Szenarien-Reduktion – sind wissenschaftlich etabliert, finden jedoch oft nur verzögert Eingang in konkrete Planungs- und Entscheidungsprozesse. Der Workshop beleuchtet am Beispiel CO₂-neutraler Quartiere, wie Analyseansätze aus der Forschung in praxistaugliche Tools überführt werden können. Als konkretes Anwendungsbeispiel und Ausgangspunkt dient das OpenPlan Tool, welches kommunalen und planerischen Akteuren ermöglicht, selbst Energiesystemanalysen durchzuführen. Ziel ist es, zu diskutieren, welche Anforderungen an offene Energiesystemmodelle in der praktischen Anwendung bestehen und wie diese Modelle gemeinschaftlich weiterentwickelt werden können.

Inhalt und Ablauf (1,5 h):

1. Impuls (15 min): Kurzvorstellung typischer methodischer Herausforderungen in der Quartiersanalyse (Datenumfang, Rechenzeiten, Unsicherheiten) und Überblick über relevante Methoden der Energiesystemanalyse

2. OpenPlan Tool (10 min): Einblick in das OpenPlan Tool: Zielgruppe, Funktionsumfang und bisherige Erfahrungen aus der Anwendungspraxis

3. oemof-eesyPlan (10 min): Einblick in den Tool‑Stack aus dem OpenPlan Tool, oemof-eesyPlan und oemof-solph und in die Möglichkeit, eigene Komponenten und Features einzubinden

4. Interaktive Arbeitsphase (35 min):

Kleingruppenarbeit zu Leitfragen:

• Welche Analyse-Methoden sind für Anwender*innen tatsächlich relevant?
• Wo braucht es „lightweight“-Implementierungen statt komplexer Modelllogik?
• Wie kann mit Modelkomplexität umgegangen werden?
• Welche Trade-offs entstehen zwischen Genauigkeit, Transparenz und Nutzbarkeit?
• Welche Features sollte ein anwendungsorientiertes Tool besitzen?
• Welche Möglichkeiten der gemeinsamen Weiterentwicklung gibt es in der Praxis?
  
  

5. Diskussion & Synthese (20 min): Gemeinsame Zusammenführung der Ergebnisse und Ableitung von Gestaltungsprinzipien für anwendungsnahe Energiesystem-Tools

Referenten: Andrew Fulwider (TU Berlin), Caroline Möller (Reiner-Lemoine-Institut), Frederic Hirschmüller (DGS Berlin)

Energiepreise, Wettbewerbsfähigkeit und Anpassungsprozesse: Einzel- und gesamtwirtschaftliche Auswirkungen von Energiepreisdynamiken auf die deutsche Volkswirtschaft?

Die Energiewende sowie die stark gestiegenen und volatilen Energiepreise der vergangenen Jahre haben die ökonomische Bedeutung von Energiepreisdynamiken deutlich in den Mittelpunkt der öffentlichen und wirtschaftspolitischen Debatte gerückt. Das Projekt EWaGI analysiert die Auswirkungen veränderter Energiepreise auf die Wettbewerbsfähigkeit und Anpassungsprozesse von Unternehmen und untersucht darauf aufbauend die daraus resultierenden sektoralen und gesamtwirtschaftlichen Dynamiken in der deutschen Volkswirtschaft, deren Wirkung und Persistenz bislang nur unzureichend verstanden sind. In einem gemeinsamen Workshop sollen daher verschiedene Aspekte der ökonomischen Bedeutung von Energiepreisen, energiepreisbedingter Anpassungsprozesse sowie der Robustheit der Volkswirtschaft gegenüber Preisvolatilitäten diskutiert werden. Ziel des Workshops ist es, die zugrunde liegenden makroökonomischen Wirkungszusammenhänge gemeinsam zu analysieren, Handlungsoptionen zur Stärkung gesamtwirtschaftlicher Stabilität und Wettbewerbsfähigkeit zu identifizieren und über den Workshop hinaus den fachlichen Austausch sowie Synergien anzuregen.

Referent: Karsten Müller (DLR)

Mitreden, Mitdenken, Mitforschen: Bürgerwissenschaften in der Energiesystemanalyse

In dem von uns angebotenen Workshop stellen wir das Thema Bürgerwissenschaften am Beispiel des Jülicher Bürgerwissenschaftszentrum für Energie vor. Anschließend diskutieren wir in einer moderierten Runde die Potenziale sowie Grenzen von Bürgerwissenschaften im Kontext der Energiesystemanalyse. Zudem identifizieren wir gemeinsam mit den Workshopteilnehmer:innen unter Einsatz von interaktiven Elementen forschungsrelevante Fragestellungen, bei denen Bürgerwissenschaften aus Sicht der Workshopteilnehmer:innen einen sinnvollen Beitrag leisten können bzw. notwendig sind.

Ausgehend von der Überzeugung, dass die gesellschaftliche Mitgestaltung der Energiewende entscheidend für eine nachhaltige, technologisch tragfähige und sozial akzeptierte Energiezukunft ist, fördert das Jülicher Bürgerwissenschaftszentrum für Energie am Forschungszentrum Jülich den partizipativen Dialog zwischen Wissenschaft und Gesellschaft. Als nicht-kommerzielle Plattform ist es seit seiner Gründung im Jahr 2025 im Bereich zukünftiger Energiesysteme aktiv.

Ziel des Jülicher Bürgerwissenschaftszentrum für Energie ist es, interessierten Bürger:innen un[1]abhängig von Bildungshintergrund oder Einstellung zur Energiewende eine aktive Beteiligung am wissenschaftlichen Prozess zu ermöglichen. In Form von Bürgerwissenschaft oder durch die Teilnahme an sozialwissenschaftlichen Studien – wie Interviews, Fokusgruppen oder Experimenten – werden wissenschaftliche Fragestellungen gemeinsam er- und bearbeitet.

Der Begriff „Bürgerwissenschaften“, auch als Citizen Science bekannt, bezeichnet hierbei die aktive Beteiligung von Bürger:innen in wissenschaftliche Forschungsprozesse. Bürgerwissenschaftler:innen bringen ihre Perspektiven und ihr Wissen ein und helfen dabei, Wissenschaft praxisnäher und relevanter zu gestalten. Dabei geht es nicht nur um das Sammeln und Analysieren von Daten, sondern auch um die gemeinsame Entwicklung von Forschungsfragen und die Interpretation von Ergebnissen.

Referenten: Hawal Shamon, Vanessa Schmieja, Kathrina Vollmer, Andrea Wingen, Simon Brauner, Stefan Vögele, Jochen Linße (Projektträger Jülich)

Daten und Resilienz in Stromnetzen: Offene Daten, Methoden und Sicherheitsaspekte cyber-physikalischer Infrastrukturen

Das Stromnetz entwickelt sich im Zuge der Digitalisierung zunehmend zu einem cyberphysikalischen Energiesystem. Damit verändern sich sowohl die Anforderungen an Resilienz und Sicherheit als auch die Rolle von Daten in der Energiesystemanalyse. Offene Netzdaten, Geodaten, Netz-Topologien und Metadaten bilden seit Jahren eine zentrale Grundlage für Modellierung, Szenarioanalysen und evidenzbasierte Politikberatung. Gleichzeitig gewinnen Fragen des KRITIS-Schutzes und der Cyber-Sicherheit an Gewicht. Der Workshop verbindet beide Perspektiven.

Zunächst wird Resilienz im Kontext von Stromnetzen und cyber-physikalischen Systemen eingeordnet. Anschließend wird gemeinsam eine „Landkarte“ relevanter Datensätze und - quellen erarbeitet. Welche Daten werden in Forschung und Modellierung genutzt? Wie kritisch sind sie im Hinblick auf Sicherheit? Wo bestehen Datenlücken oder Unsicherheiten?

Im Diskussionsblock werden aktuelle Fragen diskutiert:

Welche Daten sind tatsächlich sicherheitskritisch und auf welcher Evidenz basiert diese Bewertung? Welche Risiken sind belegbar, welche eher angenommen? Welche Folgen hätte eine weitere Einschränkung des Datenzugangs für Forschung, Transparenz und Energiesystemanalysen? Und welche Alternativen zu pauschalen Zugangsbeschränkungen sind denkbar etwa abgestufte Zugangsmodelle, Aggregation, synthetische Daten oder differenzierte Governance-Ansätze?

Ziel ist es, den aktuellen Wissensstand im Forschungsnetzwerk Energiesystemanalyse zu bündeln, methodische Bedarfe zu identifizieren und Orientierungen für einen sachlich fundierten Umgang mit offenen Stromnetzdaten im Kontext von Resilienz und Sicherheit zu entwickeln.

Referenten: Kathrin Goldammer (RLI), Benjamin Fuchs (DLR Institut VE), Ludwig Hülk (RLI), Eric MSP Veith (OFFIS), Eva Schmid (Dena)

Wärmewende in Kommunen und Privathaushalten – die Rolle verschiedener Perspektiven, Handlungsmöglichkeiten und Präferenzen bei dem Umstieg auf eine nachhaltige Wärmeversorgung

Die Wärmewende stellt Kommunen und Stadtwerke vor große Herausforderungen. Wie gelingt die Defossilisierung in der Kommune und den unterschiedlichen Quartieren am besten? Welche verschiedenen Wege gibt es und welche Möglichkeiten passen zu uns aus dem Portfolio Wärmewende bezogener Maßnahmen und Instrumente? Und wie schaffen wir es Gesellschaft, Politik und Wirtschaft vor Ort erfolgreich einzubinden und an gemeinsamen Ideen zu arbeiten?

Ein Gelingen der Wärmewende hängt zudem maßgeblich von der Akzeptanz innerhalb der Bevölkerung ab, da Maßnahmen bei der Umsetzung der Wärmewende zu Veränderungen und Kosten führen, die auch von Bürger:innen in Privathaushalten mitgetragen werden müssen. Welche Einflussfaktoren wirken sich hemmend oder begünstigend auf den Umstieg auf eine nachhaltige Wärmeversorgung in Privathaushalten aus? Und wie können die verschiedenen Perspektiven von Eigentümer:innen, Vermieter:innen und Mieter:innen Berücksichtigung finden?

In dem von uns angebotenen Workshop werden zunächst im Rahmen von Kurzimpulsen zentrale Befunde aus zwei vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekte vorgestellt, die jeweils verschiedene Perspektiven der Wärmewende in den Fokus setzen und in Kombination einen ganzheitlicheren Blick auf die Wärmewende ermöglichen:

•  „Kommunale Wärmewende als soziotechnisches System: Verständlich visionieren, fundiert analysieren, erfolgreich kommunizieren und motivieren (KOMM-WÄRME)“ (Projektpartner: KIT/ITAS, VDW, FfE)
•  „Graswurzelbewegung bei der Energiewende –Die Rolle von Extremereignissen für die gesellschaftliche Akzeptanz nachhaltiger Wärmeversorgung (ExtrA)“ (Projektpartner: FZJ, TUBAF, Hereon/Gerics, FH Aachen)
  
  

Anschließend wird in drei Kleingruppen an Tischen interaktiv zu folgenden Fragestellungen gearbeitet:

• Wie erkenne und bewerte ich die Maßnahmen für meine Kommune? Auf Basis der vorgestellten Strategien und Maßnahmen werden die unterschiedlichen Maßnahmen und Bewertungen in ihrer Einschätzung mit den Teilnehmer:innen diskutiert und ergänzt (KIT/ITAS). Erfahrungen aus anderen Projekten sind willkommen.
• Wie komme ich zu gemeinsamen tragfähigen Wegen und Visionen? Wie schaffe ich die verschiedenen Interessen und Stakeholder in einer Kommune für eine gemeinsame Vision zu begeistern und dabei Herz und Hirn anzusprechen und mitzunehmen? Wie schaffe ich es, weg von Positionen in ein Erarbeiten gemeinsamer Lösungen zu kommen und dabei auch Stakeholder mitzunehmen, die eher blockieren? (VDW)
• Welche Aspekte sind zentral für Bürger:innen bei der Akzeptanz der Maßnahmen im Zuge der Wärmewende? Welche Rolle spielen hierbei Extremereignisse? Wie können die verschiedenen Handlungsmöglichkeiten, Bedürfnisse und Präferenzen von Mieter:innen, Eigentümer:innen und Vermieter:innen in Bezug auf die Wärmeversorgung in Privathaushalten adressiert werden? Wie kann eine zielgruppengerechte Ansprache erfolgen? (FZJ)

Referent:innen: Dirk Scheer (Karlsruher Institut für Technologie), Vanessa Schmieja (Forschungszentrum Jülich), Maria Rheinisch (VDW e.V.)

Modellkomplexität in der Systemanalyse: Kriterien zur Wahl geeigneter Optimierungsansätze

In vielen Anwendungsfeldern der Energiesystemanalyse haben sich gemischt-ganzzahlige lineare Optimierungsmodelle (MILP) als methodischer Standard etabliert. Gleichzeitig zeigen sich in der Praxis wiederkehrende Fragestellungen, bei denen lineare Modelle entweder nur mit erheblichem Zusatzaufwand einsetzbar sind oder zentrale physikalische Zusammenhänge nicht adäquat abbilden können. Nichtlineare Modellformulierungen (MINLP) sind zwar grundsätzlich geeignet, gelten jedoch häufig als zu rechenintensiv oder zu wenig robust für größere systemanalytische Anwendungen. Vor diesem Hintergrund rücken bilineare Modellansätze und deren Lösung mittels MIQCP zunehmend in den Fokus. Der Workshop adressiert aus systemanalytischer Perspektive die Frage, unter welchen Bedingungen MIQCP gegenüber etablierten MILP-Ansätzen oder klassischen MINLP-Formulierungen einen relevanten Mehrwert bietet.

Zu Beginn des Workshops wird das laufende Forschungsprojekt BiLiOpt (FKZ 03EI1066) vorgestellt, in dem MILP-, MIQCP- und MINLP-Modelle anhand realer Anwendungsfälle systematisch verglichen werden. Präsentiert werden ausgewählte Ergebnisse einer Potenzialanalyse zu Ergebnisqualität, Modellierungsaufwand und Rechenzeit, die als Referenzrahmen für die anschließende Diskussion dienen.

Aufbauend darauf bearbeiten die Teilnehmenden im Rahmen eines World-Café-Formats in moderierten Kleingruppen mit wechselnder Zusammensetzung folgende Leitfragen:

• In welchen systemanalytischen Anwendungen stoßen MILP-Modelle Ihrer Erfahrung nach an strukturelle oder praktische Grenzen? In welchen dieser Fälle kann der Einsatz von MIQCP eine sinnvolle Erweiterung oder Alternative darstellen?

• In welchen Anwendungsfällen werden nichtlineare Modellformulierungen (MINLP) zwar als fachlich geeignet angesehen, erweisen sich in der Praxis jedoch als zu rechenintensiv, instabil oder schwer handhabbar? In welchen dieser Fälle kann MIQCP aus Ihrer Sicht eine praktikable Alternative darstellen?

• Welche Bewertungskriterien sind für die Entscheidung zwischen MILP, MIQCP und MINLP ausschlaggebend (z. B. Genauigkeitsgewinn, Rechenzeit, Modellierungs- und Datenaufwand, Robustheit)? Wie sollten diese Kriterien gewichtet werden, und inwiefern sind sie problem- oder bereichsspezifisch?

Die Ergebnisse werden abschließend im Plenum zusammengeführt, eingeordnet und gemeinsam reflektiert.

Referent:innen: Louisa Zaubitzer, Frank Alsmeyer (Hochschule Niederrhein), Sebastian Lauber (perpendo Energie- und Verfahrenstechnik GmbH), Marion Powilleit (Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik)

Methodische Transparenz und Forschungsdatenmanagement in der Systemanalyse: Einblicke und Diskussionen aus NFDI4Energy

Ergebnisse der Energiesystemanalyse werden durch ein breites Feld von Stakeholdern rezipiert und gehen dadurch immer wieder unmittelbar in die öffentliche Diskussion ein. Gleichzeitig haben methodische Details teilweise maßgeblichen Einfluss auf die Ergebnisse der Untersuchungen. Insbesondere für die sachgerechte Interpretation und Kommunikation von datenbasierten Analysen zum Energiesystem ist daher eine fundierte Kenntnis der zugrundeliegenden Daten sowie die transparente Dokumentation der Analysemethoden entscheidend. Erkenntnisse aus dem NFDI4Energy Konsortium belegen dies am Beispiel deutscher Stromimporte: Die Ergebnisse zur Größe und zur Herkunft von Stromimporten hängt stark von der zugrundeliegenden Datenbasis sowie den methodischen Details unterschiedlicher Analysemethoden ab.

Dieser Workshop nutzt einen NFDI4Energy-Showcase – eine Erfolgsstory aus NFDI4Energy, die demonstriert, wie komplexe Forschungsfragen durch die Verknüpfung von Fachwissenschaft und Forschungsdateninfrastruktur gelöst werden – um universelle Strategien innerhalb des Research Data Lifecycles zu vermitteln. Im Fokus stehen dabei die Methodentransparenz und die differenzierte Dokumentation der Daten-Provenienz. Die Teilnehmenden diskutieren nicht nur die Divergenzen heterogener Import-Datensätze, sondern lernen, wie sie eigene komplexe Modellierungen nach den FAIR-Prinzipien im Leibniz Data Manager (LDM) dokumentieren und publizieren können. Die Teilnehmerzahl wird auf 20-25 Teilnehmer begrenzt sein.

Referenten: Luca Manzek, Oliver Werth (OFFIS - Institut für Informatik/NFDI4Energy), Stephan Ferenz (Uni Oldenburg/NFDI4Energy), Mirko Schäfer (Albert Ludwigs University of Freiburg - INATECH/NFDI4Energy)

Modellsimulationen regionaler Energiesysteme – Anforderungen aus volks- und betriebswirtschaftlicher Sicht

Zielsetzung

Ziel unseres Workshops ist es, Anforderungen und Erwartungen an Modellsimulationen regionaler Energiesysteme aus volks- und betriebswirtschaftlicher Perspektive zu diskutieren. Im Mittelpunkt steht die Frage, wie Modelle ausgestaltet sein müssen, um sowohl politische Zielsetzungen als auch betriebliche Entscheidungslogiken realitätsnah abzubilden und damit fundierte Aussagen zu zukünftigen Entwicklungen zu ermöglichen.

Ablauf und Inhalte

1. Impulsvortrag (ca. 10 Minuten)

• Kurzvorstellung des KIT und DVGW-EBI und gemeinser Forschungsaktivitäten
• Vorstellung der KoSy Energy Solution-Aktivitäten im Kontext regionaler Energiesystemanalyse
• Einordnung ausgewählter Ergebnisse sowie zentraler volkswirtschaftlicher und betriebswirtschaftlicher Randbedingungen, die die Modellierung und Interpretation von Simulationsergebnissen beeinflussen
  
  

2. Moderierte Diskussion (ca. 80 Minuten)
Anschließend werden gemeinsam mit den Teilnehmenden folgende Leitfragen diskutiert und die Ergebnisse am Flipchart/Pinnwand festgehalten:

• Welche Erfahrungen und Erwartungen bestehen hinsichtlich Modellsimulationen regionaler Energiesysteme?
• Wie müssen Modelle aufgebaut sein, damit sie sowohl für volkswirtschaftliche als auch für betriebswirtschaftliche Fragestellungen geeignet sind?
• Warum ist die Berücksichtigung betriebswirtschaftlicher Aspekte notwendig, um zukünftige Entwicklungen und politische Richtungen realistisch abschätzen zu können
  
  

Referentinnen: Lisa Merz (DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut), Hannah Wolf (Karlsruher Institut für Technologie (ITC))

Performante Modellierung des Wettbewerbs von Flexibilitäten am Strommarkt

Motivation

Mit Blick auf die immer wichtiger werdende Rolle der Flexibilitätsoptionen in einem durch Erneuerbare dominierten Energiesystem stellt sich die Frage nach den Wechselwirkungen, die sich aus einer entsprechend zunehmenden Konkurrenzsituation ergeben. Seit seinem Release 4.0 bietet das agentenbasierte Strommarktmodell AMIRIS eine schnelle und zuverlässige Methode zur Modellierung des Wettbewerbs zwischen verschiedenen Flexibilitätsoptionen. Die Leistungsfähigkeit der entwickelten Methode wurde kürzlich anhand konkurrierender Pumpspeicherkraftwerke auf dem deutschen Strommarkt demonstriert, ist aber auch auf andere Arten von Flexibilitätsoptionen übertragbar, z. B. Elektrofahrzeuge, flexible Wärmepumpen oder Lastverschiebung.

Inhalte

In diesem Workshop erläutern wir die Details dieses neuen Algorithmus, diskutieren seine Vorteile und Grenzen und geben Beispiele für seine Anwendung. Im zweiten, interaktiven Teil wenden die Workshop-Teilnehmer den Algorithmus auf ihrem eigenen Computer an und erfahren, wie sie diesen eigen[1]ständig für Modellierungsaufgaben nutzen können. Der Workshop richtet sich Personen aus Wissenschaft und Wirtschaft gleichermaßen. Vorhergehende Kenntnisse zu AMIRIS sind nicht notwendig.

Referent: Christoph Schimeczek (DLR)

Wasserstoff und Konfiguration grüner Wertschöpfungsketten

Bei der Transformation des Energiesystems in Deutschland und der EU hin zur Klimaneutralität wird Wasserstoff und H2-basierte Derivate unstreitig eine wesentliche Rolle einnehmen. Besonders für die energieintensiven Industrien – u.a. Stahl und Chemie – ist Wasserstoff ein Schlüsselfaktor, um eine industrielle Wertschöpfung klimaverträglich aufrechtzuerhalten. Gleichzeitig entwickeln sich die H2-Produktions- und Wertschöpfungsketten (WSK) räumlich, technologisch und handelsbezogen weiter, insbesondere wenn sonnen- und windreiche Länder des globalen Südens ihre Industrien ebenfalls nachhaltig ausrichten und Wertschöpfungsanteile übernehmen.

Im Workshop sollen die Rahmenbedingungen und Effekte eine mögliche Neuordnung von WSK und ihre Bedeutung für neue Forschungsfelder und -vorhaben erarbeitet und diskutiert werden. Der Workshop verbindet Metaplan- und World-Cafe-Elemente miteinander. 

Referenten: Dr. Ludger Eltrop Prof. und Dr.-Ing. Kai Hufendiek (Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwen­dung (IER))

Integration von Supply-Risk der Energiewende in Energiesystemmodelle

Die drei Forschungsprojekte 1) Souverän mit den Projektpartnern Fraunhofer ISE, Universität Bayreuth und Universität Freiburg 2) RESUME unter Bearbeitung des DLR, Fraunhofer ISI, GAMS, BGR sowie der Uni Konstanz sowie 3) das Forschungsprojekt MATERIALIZE vom Forschungszentrum Jülich gefördert durch den ERC untersuchen mit unterschiedlichen Schwerpunkten die Integration von Rohstoffen und Kritikalität in Energiesystemmodelle. Im Rahmen des Workshops sollen methodische Ansätze sowie bisherige Projektergebnisse der drei Projekte in Form von Impulsen vorgestellt werden und anschließend mit den Teilnehmenden in verschiedenen Themenblöcken diskutiert werden.

Block1: Impulsvorträge (inkl. Diskussion 30 Min.)

-            Bewertung von Versorgungsrisiken in Lieferketten von PV, Wind, Elektrolyse und Batterien und Integration in das Energiesystemmodell REMod im Forschungsprojekt SOUVERÄN (Fraunhofer ISE, Uni Bayreuth)

-            Integriertes Modellframework zur Abbildung von Material- und Energieflüssen im Energiesystemframework ETHOS.FINE im Projekt MATERIALISE (FZ Jülich)

-            Einfluss geopolitischer und Markt-Risiken auf Transformationspfade mit REMIX Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt RESUME (DLR)

Block 2: World Café (Rotieren nach 15 Min.)

-            Thema 1: Abbildung von Supply Risk relevanter Lieferketten in Energiesystemmodelle

-            Thema 2: Integration von Circular Economy in Energiesystemmodelle

-            Thema 3: Handlungsempfehlungen für Modellierer und Politik

Block 3: Vorstellung der Ergebnisse im Plenum (15 Min.)

Referent:innen: Charlotte Senkpiel (Fraunhofer ISE), Tobias Naegler, Karl-Kiên Cao (DLR), Heidi Heinrichs (Forschungszentrum Jülich)