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Wie nachhaltig können Energiesysteme sein?

Dieser Frage widmete sich Frau Professor Dr. Ingela Tietze in ihrem Vortrag im Rahmen der Ringvorlesung Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeit. Knapp 90 Zuhörer*innen nahmen über Alfaview am Vortrag zu den Ergebnissen ihres Forschungssemesters teil. Dr. Ingela Tietze hat seit 2015 die Professur für Nachhaltige Energiewirtschaft an der Hochschule Pforzheim inne und befasste sich in den vergangenen Jahren im Rahmen unterschiedlicher Projekte mit der Nachhaltigkeitsbewertung von Energiesystemen.

 

Warum sollte man Energiesysteme betrachten?

Die Bereitstellung von Energie ist mit einem großen Ausstoß an Treibhausgasemissionen verbunden. So ist der Energiesektor allein für rund 50 % der Treibhausgasemissionen verantwortlich. Darüber hinaus geht Energiebreitstellung mit einem Eingriff in die Natur einher wie am Beispiel des Braunkohlebbaus deutlich wird.

Die Bewertung der Nachhaltigkeit spielt auch bei erneuerbaren Energien eine große Rolle. So vermeiden sie zwar den Einsatz fossiler Brennstoffe, haben aber einen hohen Verbrach von anderen nicht erneuerbaren Rohstoffen wie Mineralien und Metallen zur Folge. Zudem führen die Nutzung von Windkraft und Photovoltaik zu weiteren Umweltwirkungen, insbesondere in der Herstellphase.

 

Multikriterielle Bewertung von Energiesystemen

Für die Dekarbonisierung von Energiesystemen stehen unterschiedliche Möglichkeiten mit unterschiedlich hohen Reduktionen der Treibhausgasemissionen zur Verfügung. Die Frage welche der Möglichkeiten nachhaltiger bzw. die nachhaltigste ist, lässt sich jedoch nicht einfach beantworten. Daher beschäftigt sich Frau Dr. Tietze zusammen mit Kollegen im Rahmen des Forschungsprojekts InNOSys mit einer multikriteriellen Bewertung der Nachhaltigkeit von Energiesystemszenarien zur Entscheidungsunterstützung. Ziel ist dabei, einen Entscheidungsprozess zu strukturieren und die beste gegebene Alternative zu identifizieren. Die Bewertung soll helfen einen Kompromiss zwischen konfliktären Zielen zu finden.

Zunächst werden relevante Kriterien und deren Gewichtung sowie die zu bewertenden Alternativen definiert. Mittels verschiedener Methoden können dann die Nutzwerte berechnet und anschließend verglichen werden. In InNOSys werden unter anderem der Environmental Footprint, das Bruttoinlandsprodukt, Systemkosten und die soziale Akzeptanz als Kriterien für die Bewertung herangezogen. Zur Bestimmung der Nutzwerte verwendet das Team am INEC die Methode TOPSIS (Technique of Order Preference by Similarity to Ideal Solution).

 

Multikriterielle Optimierung von Energiesystemen

Neben der Bewertung von Energiesystemen beschäftigt sich die Referentin auch mit der Optimierung von Energiesystemen. In einem vorgegeben Lösungsraum soll hierbei die bestmögliche Alternative identifiziert werden.

Hierfür wurde das Energiesystemmodell oemof (Open Energy Modelling Framework) erweitert und mit openLCA gekoppelt, wodurch das Planungsmodell LAEND (Life cycle Assessment based ENergy Desicison support tool) entstand. In dieses Modell gehen Nachfragedaten, techno-ökonomische Anlagen-/Materialdaten, LCA-Daten für Anlagen/Materialien und Wetterdaten ein. Das Modell bietet dadurch Lösungen zur Befriedigung der vorgegebenen Nachfrage unter gleichzeitiger Minimierung von z. B. Kosten und Environmental Footprint. Das Planungsmodell wurde auf ein exemplarisches Quartier in der Nähe von Pforzheim mit einer jährlichen Elektrizitätsnachfrage von ca. 22.000 MWh angewandt. Im Falle einer Minimierung der Kosten und des Environmental Footprint im Verhältnis 50:50 sieht das Modell eine Kombination aus Photovoltaik, Windkraft und KWK-Erdgas vor.

Frau Dr. Tietze schloss ihren Vortag indem sie auf die Eingangsfrage zurückkam. Energiesysteme haben Einfluss auf verschiedene Dimensionen der Nachhaltigkeit so nutzen sie zwar endliche Ressourcen, tragen aber auch zur Erreichung der Nachhaltigkeitsziele bei. Schwierig bei der Bewertung bleibt weiterhin der Umgang mit Zielkonflikten und Unsicherheiten. Potenzial für eine weitere Steigerung der Nachhaltigkeit von Energiesystemen sieht die Referentin in der Entwicklung neuer Technologien.

Am kommenden Donnerstag, dem 12. November 2020 spricht Patrick Maier, Regionalgeschäftsführer Nordschwarzwald des BUND, über „Die Zeit in Umwelt- und Naturschutz – warum Kuckuck und Stellungnahmen zu spät kommen“. Dieses Mal wieder im Livestream auf unserem YouTube Kanal https://www.youtube.com/user/INECundREM