Energiewende: Ein Supermodell als Leitfaden für die Politik

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 (Bild: Pixabay CC0)
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Ein Team der Universität Genf hat die Prognosen zur Verbreitung grüner Energien auf lokaler Ebene modelliert. Die Schweiz wird ihre Anstrengungen verstärken müssen, um bis 2050 einen Netto-Null-Kohlenstoffausstoß zu erreichen.

Wie kann man sicherstellen, dass eine Energiestrategie ihre Ziele erreicht? Um dies herauszufinden, können sich Wissenschaftler und Regierungen auf mehr oder weniger genaue Computermodelle stützen. Diese Modelle haben jedoch einige Einschränkungen, darunter die, dass sie für die Erstellung von Prognosen auf regionaler Ebene zu wenig leistungsfähig sind. Ein Team der Universität Genf hat ein Supermodell entwickelt, um die Verbreitung von drei grünen Technologien in den Schweizer Gemeinden bis 2050 zu simulieren. Es basiert auf verfügbaren Statistiken und kombiniert zwölf bestehende Modelle zum Technologiewachstum und testet deren Relevanz. Die Ergebnisse, die in der Zeitschrift PNAS Nexus veröffentlicht wurden, können bei der politischen Entscheidungs findung helfen.

Die Computermodellierung ist ein Schlüsselinstrument für die Energiewende. Durch die Erstellung von Modellen der Realität können Wissenschaftler und Regierungen die langfristigen Auswirkungen von Strategien zur Eindämmung des Klimawandels messen. Mithilfe von Computermodellen werden beispielsweise Szenarien für den Umbau der Infrastruktur für Energieerzeugung, -speicherung und -verbrauch simuliert.

Da viele Länder, darunter auch die Schweiz, bis 2050 CO2-neutral werden wollen, ist es umso wichtiger, über zuverlässige Projektionsinstrumente zu verfügen. Die Modelle, die für politische Entscheidungen zur Verfügung stehen, weisen jedoch einige Einschränkungen auf. Sie berücksichtigen Unsicherheiten nicht oder nur unzureichend und führen oft zu übertriebenem Vertrauen. Auch ihre räumliche Auflösung ist zu gering, um die Entscheidungsfindung auf lokaler Ebene zu unterstützen. Und schließlich können die Projektionen für ein und dasselbe Gebiet erheblich voneinander abweichen.

Sich lokal projizieren

Um dies zu ändern, hat ein Team der Universität Genf im Rahmen des SURE-Konsortiums, das vom SWEET-Programm des Schweizerischen Bundesamtes für Energie unterstützt wird, ein sogenanntes probabilistisches Modell entwickelt. Anstatt auf ein bestimmtes Ergebnis als endgültige Vorhersage hinzuweisen - was deterministischen Modellen eigen ist - erzeugt dieses neue Modell Projektionen, die eine Reihe von Wahrscheinlichkeiten enthalten, die mit einem breiten Spektrum möglicher zukünftiger Ergebnisse verbunden sind. Außerdem lässt sich damit feststellen, welches bestehende Modell für eine bestimmte Gemeinde oder Region am relevantesten ist.

Dieses Modell wurde entwickelt, um insbesondere Prognosen über die Verbreitung von drei Energietechnologien auf kommunaler Ebene zu erstellen: Photovoltaik, Wärmepumpen und Elektrofahrzeuge. Nik Zielonka, Doktorand in der Gruppe für erneuerbare Energiesysteme am Institut für Umweltwissenschaften (ISE) der Universität Genf und Erstautor der Studie, erklärt: "Das Modell wird mit den für jede Gemeinde verfügbaren Daten gefüttert und kombiniert zwölf bestehende Modelle und testet diese.

Getestet auf allen Schweizer Gemeinden

Um ihr Modell zu testen, wählten die Forscher/innen die Schweiz (2148 Gemeinden), da hier die Daten über die lokale Verbreitung der jeweiligen Energietechnologien genau und leicht zugänglich sind. Auf der Grundlage dieser Zahlen, die den Zeitraum von 2000 bis 2021 abdecken, erstellten die Wissenschaftler für jede Gemeinde Projektionen des Entwicklungsstands der drei Technologien bis 2050. Diese Projektionen, die mithilfe eines Supercomputers erstellt wurden, ermöglichen es heute jeder Gemeinde, die Diskrepanz zwischen ihren Zielen und der modellierten Realität zu messen.

Die Forscher/innen haben unter anderem mit der Stadt Thun (43 000 Einwohner/innen) geübt, deren Energieziele klar beziffert sind. Um die CO2-Neutralität zu erreichen, wollen die Behörden bis 2050 mehr als 120 MW Photovoltaik-Energie produzieren (derzeit weniger als 20 MW) und 12.000 Elektrofahrzeuge in Betrieb nehmen (derzeit etwa 500). Nach dem Modell der Universität Genf ist es jedoch wahrscheinlich, dass Thun, wenn es so weitermacht wie bisher, im Jahr 2050 nur 90 MW und weniger als 8000 Elektrofahrzeuge erreichen wird.

Zeithorizont 2050 unrealistisch

’Wenn man sich unsere Ergebnisse insgesamt ansieht, scheint es sehr unwahrscheinlich, dass die Schweiz bei unveränderter Politik bis 2050 einen Netto-Null-Kohlenstoffausstoß erreichen wird. Zumindest was die erforderlichen Niveaus an photovoltaischer Solarenergie, Wärmepumpen und Elektrofahrzeugen betrifft. Die Schweiz wird ihre Anstrengungen verstärken müssen, und der kürzlich verabschiedete Mantelerlass ist ein erster Schritt in die richtige Richtung", sagt Evelina Trutnevyte, Leiterin der Gruppe "Systeme für erneuerbare Energien".der Gruppe Erneuerbare Energien des Instituts für Umweltwissenschaften (ISE) und assoziierte Professorin an der Abteilung für Erd- und Umweltwissenschaften der naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Genf, die die Arbeit geleitet hat.

Die im Rahmen dieser Studie für jede Gemeinde ermittelten Projektionen sind frei zugänglich und werden mit den aktuellsten Daten aktualisiert. Als nächsten Schritt wird das Forschungsteam sein Modell auf andere europäische Länder ausweiten. Dabei wird es auch darum gehen, mehr Energietechnologien einzubeziehen und mehr bestehende Modelle zu kombinieren.

6. Nov. 2023