ReMaP – Schlüssel zu den Energiesystemen der Zukunft

Gleichzeitig gibt uns die Digitalisierung neue Werkzeuge an die Hand, um Energieflüsse optimaler zu steuern. Die neue Energieforschungsplattform «ReMaP» der ETH Zürich, des Paul Scherrer Instituts (PSI) und der Empa will dazu beitragen, vernetzte Energiesysteme besser zu verstehen.

Wie gehen wir an einem schönen Sommertag mit Solarstrom um, der nicht direkt genutzt werden kann? Welche Speicherlösungen sind sinnvoll? Wann macht eine Umwandlung in Wasserstoff oder einen anderen Energieträger Sinn, und was bedeutet das für das Verteilnetz? Die Megatrends der heutigen Energieforschung sind identifiziert: Die Energieproduktion wird immer dezentraler. Elektrizität wird immer wichtiger – in der Mobilität, aber auch zur Bereitstellung von Wärme. Digitale Lösungen zur Messung und Steuerung von Energieflüssen und der Einbezug von künstlicher Intelligenz (KI) wecken neue Chancen zur Reduktion des Energieverbrauchs und zur optimalen Verteilung.

Die Energieforschenden der ETH Zürich, des Paul Scherrer Instituts (PSI) und der Empa befassen sich intensiv mit diesen Trends und der Ausgestaltung eines zukünftigen Energiesystems. An der Empa in Dübendorf sind in den letzten Jahren die Energieforschungsplattform «ehub», der Mobilitätsdemonstrator «move» und das Forschungs- und Innovationsgebäude «NEST» entstanden. Gemeinsam bilden diese Plattformen ein belebtes Quartier, das es erlaubt, neue Technologien in einer realen Umgebung umzusetzen, zu betreiben und zu validieren. Gleichzeitig hat das PSI in Villigen die Versuchsplattform «Energy System Integration» (ESI) erstellt, die sich ebenfalls mit neuen Lösungen zur Speicherung und Umwandlung von Energie befasst. Unter der Leitung des Energy Science Centers der ETH Zürich werden diese Infrastrukturen in einer neuen Forschungsplattform namens «ReMaP» («Renewable Management and Real-Time Control Platform») zusammengeführt und auf eine neue Ebene gebracht. Ein digitales Modell aller Anlagen wird es möglich machen, die Ideen der Forschenden vor der realen Umsetzung zu simulieren. ReMaP wurde Ende 2018 lanciert und wird nun schrittweise aufgebaut.

«Mit der Vernetzung der Plattformen und der Zusammenführung der Forschungsdaten schaffen wir neue Möglichkeiten für die Energieforschung aus einer systemischen Perspektive», sagt Philipp Heer, Leiter des ehub und ReMaP-Projektverantwortlicher seitens der Empa. «Die tatsächliche Umsetzung von innovativen Ansätzen auf der Forschungsplattform soll dazu beitragen, diese Ansätze rascher und risikofreier im Energiemarkt zu etablieren.»

Rund zehn Forschungsprojekte sind bereits am Laufen. Eines davon kombiniert beispielsweise die stationären Batterien im NEST mit der «Power-to-Gas»-Anlage am PSI und untersucht ein optimales Zusammenspiel dieser Speicherlösungen für überschüssige Elektrizität. Ein weiteres Projekt geht der Frage nach, was ein individueller Energieverbraucher – etwa ein Mieter – höher gewichtet: seine Privatsphäre oder möglichst niedrige Energiekosten. Intelligente Stromzähler und Speicher lassen nämlich Rückschlüsse auf das Verhalten des Verbrauchers zu, die dazu dienen können das Stromnetz optimal auszulegen. Ein Team rund um ETH-Forscherin Gabriela Hug hat einen lokalen Energiespeicher mit einem «Schutz-Algorithmus» entwickelt. Der Verbraucher entscheidet selbst, ob er seine Energiekosten optimiert, dabei aber seinen Verbrauch offenlegt oder ob er seine Privatsphäre schützt, indem der Speicher seinen Verbrauch verschleiert. Das Beispiel zeigt, wie viele Ebenen und Abhängigkeiten der Wandel des Energiesystems umfasst und dass letztlich nicht nur technologische Lösungen, sondern auch deren Akzeptanz durch die Benutzerinnen und Benutzer nötig sein werden. Rückschlüsse auf diese «menschliche Komponente» lassen sich schliesslich nur erlangen, wenn derartige Ansätze in einer realen Umgebung umgesetzt werden, wie sie die in ReMaP zusammengeschlossenen Plattformen bieten.

ReMaP wird vom Bundesamt für Energie (BFE) und der «ETH Foundation» unterstützt. ReMaP steht auch anderen Universitäten, Hochschulen und der Industrie offen.