Energiesystem der Zukunft – Großsimulation am KIT gestartet

Forschung
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Test mit "digitalem Zwilling" des deutschen Energiesystems

Mit dem Ziel der Klimaneutralität vor Augen, haben Forschende im Energy Lab 2.0 am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) einen detaillierten "digitalen Zwilling" des deutschen Energiesystems aufgebaut. Unter realer Einbindung von Zukunftstechnologien wie Solarpark, Netzspeicher oder Power-to-X-Anlagen nutzen sie diesen nun, um virtuell das Energiesystem der Zukunft mit all seinen Komponenten zu testen. Bundesforschungsministerin Bettina Stark-Watzinger startete die Simulation am 28. Oktober 2022 bei ihrem Vor-Ort-Besuch.

Die Forschung am Energy Lab 2.0 soll klären, wie ein klimaneutrales und resilientes Energiesystem konstruiert sein sollte und wie es sich sicher und stabil steuern lässt. Die Simulation basiert auf erneuerbaren Energien sowie einem geschlossenen Kohlenstoffkreislauf, also auf einem Energiesystem wie es nach den Plänen der Bundesregierung im Jahre 2045 Wirklichkeit sein soll. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanziert die Arbeit am Energy Lab 2.0 zu einem großen Teil.

"Der voranschreitende Klimawandel und die Energiekrise machen deutlich, dass wir bei der Transformation unserer Energieversorgung mehr Tempo benötigen", sagte Bundesforschungsministerin Bettina Stark-Watzinger. "Um unsere ehrgeizigen Ziele zu erreichen, sind wir auf intensive Forschung angewiesen. Die Energieforschung hier am KIT und in der Helmholtz-Gemeinschaft leistet einen wichtigen Beitrag, um den Umbau zu beschleunigen und die Energieversorgung der Zukunft etwa in Form von Grünem Wasserstoff zielgerichtet aufzubauen."

"Mit dem Energy Lab 2.0 können wir zeigen, dass ein klimaneutrales Energiesystem perspektivisch möglich ist", so Professor Thomas Hirth, Vizepräsident für Transfer und Internationales des KIT und Vertreter des Präsidiums des KIT bei dem Besuch. "Auch wenn Deutschland wohl immer ein Energieimportland bleiben wird, können wir die Technologien bereitstellen und das Know-how aufbauen, um das international und vor Ort zu realisieren. Die Energieforschung, wie sie hier am Energy Lab 2.0 durchgeführt wird, macht im besten Sinne deutlich, wie praxisnah sich die Wissenschaft den großen Herausforderungen unserer Zeit stellt."

Das Energy Lab 2.0: Versuchsfeld für die Sektorenkopplung

Das Energy Lab 2.0 ist Europas größte Forschungsinfrastruktur für erneuerbare Energien und Sektorenkopplung. Hier entstehen unter anderem leistungsstarke Modelle, mit denen ein flexibles Zusammenspiel von elektrischen, thermischen und chemischen Energieträgern realitätsnah simuliert wird. So wird die intelligente Vernetzung von zukünftigen Wasserstoffinfrastrukturen oder geplanten Windparks mit realen Power-to-X-Anlagen, Energiespeichern und anderen Energiesystemkomponenten schon heute eingeübt. Auf dem Campus zur Verfügung stehen unter anderem Solarfeld und Geothermie, innovative Energiespeicher, Power-to-X-Anlagen, Wohnhäuser, Elektroautos – und sehr viel Rechenpower. In den nächsten Jahren wird hier eine neue Generation von Fachleuten lernen, das vernetzte Energiesystem der Zukunft sicher durch Dunkelflauten und Angriffe von Cyber-Kriminellen zu fahren.

Gemeinsam für mehr Tempo bei der Energiewende

Bei der Technologieentwicklung spannt die Forschung am Energy Lab 2.0 den Bogen von der Grundlagenforschung bis zu fertigen Prototypen. Egal ob Anlagen zur Produktion von Treibstoffen aus erneuerbarer Energie und dem CO2 der Umgebungsluft, Redox-Flow-Großspeicher oder Fertigungsstrategien für diverse Schlüsselkomponenten – vieles kann hier fertig entwickelt von Unternehmen gekauft und produziert werden. Die Industrie ist außerdem eingeladen, die ausgefeilten Simulationswerkzeuge zu nutzen, um Energiesystemkomponenten aus eigener Entwicklung oder Kooperationsprojekten in realistischer Umgebung zu testen. Für die Politik wiederum steht das Energy Lab 2.0 als Reallabor zur Verfügung: Hier kann etwa rasch überprüft werden, wie der Wegfall von Gaslieferungen aus Russland durch erneuerbare Energien oder Einsparungen abgefedert werden kann oder wie ein Hochfahren der Wasserstoffwirtschaft technisch organisiert werden sollte.

Weitere Informationen

Mehr zum Energy Lab 2.0, in dem die intelligente Verknüpfung verschiedener Energieerzeugungs-, Speicher- und Bereitstellungsmöglichkeiten erforscht wird unter www.elab2.kit.edu