Multikriterielle Optimierung: Auswirkungen von Recyclingpotentialen, kritischen Rohstoffen und Lieferkettenrisiken auf die Energiewende, Teilvorhaben: Rohstoffkritikalität und Stoffflussmodellierung

Description: Die Energiewende ist rohstoffintensiv. Unser Hauptziel ist zu untersuchen wie sich die Verfügbarkeit kritischer Rohstoffe - und deren Versorgungsrisiko und Recycling-Potenzial - auf mögliche Umsetzungspfade für die deutsche Energiewende auswirkt. Zu diesem Zweck werden die Rohstoffverfügbarkeiten sowie die Rohstoffanforderungen von Energietechnologien in ein Energiesystemmodell integriert, um aus Rohstoffbedarfssicht nicht realisierbare Pfade verwerfen und robuste Pfade identifizieren zu können. Genauer gesagt, wird der prospektive Rohstoffbedarf in einem Modell für die Ausbauplanung explizit modelliert (endogenisiert). Es kann erwartet werden, dass die sich aus der Modellierung ergebenden Energiesysteme resilienter beispielsweise gegenüber gestörten Lieferketten sind, wenn die Verfügbarkeit kritischer Rohstoffe Modellentscheidungen beeinflusst. Dabei wird das Design des Energiesystems nicht nur auf die zu erwartenden Versorgungskosten, sondern im Zuge einer Mehrzieloptimierung auch bezüglich Versorgungsrisiko und die Rohstoffkritikalität ausgelegt. Dieser Aspekt ist von besonderer Relevanz, da Optimierungsmodelle demzufolge so weiterentwickelt werden, dass deren Zielfunktion erstmals das Zieldreieck der Energieversorgung aus Kosteneffizienz, Versorgungssicherheit und Nachhaltigkeit widerspiegelt. Um die Rechenlast einer solch komplexen Planungsaufgabe in einem angemessenen Rahmen zu halten, ist die Entwicklung einer intelligenten Methode zur Erforschung von Kompromisslösungen (Pareto-Fronten) zentraler Teil des Vorhabens. Weiterhin wird ein visuelles Analysewerkzeug entwickelt und angewendet, um Entscheidungsprozesse von Stake-holdern bei solch hochdimensionalen Problemen zu verbessern.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Energiewende ? Rohstoffkritikalität ? Energieversorgung ? Kritischer Rohstoff ? Energiesystem ? Energietechnik ? Recyclingpotenzial ? Modellierung ? Rohstoffreserve ? Kosteneffizienz ? Entscheidungsprozess ? Rohstoffbedarf ? Lieferkette ?

Region: Baden-Württemberg

Bounding boxes: 9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Geldgeber*in)
• Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2022-09-01 - 2025-08-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Raw material criticality and material flow modeling
  Description: The energy transition is raw material intensive. Our main objective is to investigate how the availability of critical raw materials – and their supply risk and recycling potential – affects possible implementation paths for the German energy transition. For this purpose, the raw material availability as well as the raw material requirements of energy technologies will be integrated into an energy system model in order to be able to discard paths that are not feasible from a raw material demand perspective and to identify robust paths. More specifically, prospective feedstock requirements are explicitly modeled (endogenized) in a model for expansion planning. Energy systems resulting from modeling can be expected to be more resilient to, for example, disrupted supply chains when the availability of critical feedstocks influences model decisions. In this context, the design of the energy system is not only based on the expected supply costs, but in the course of a multi-objective optimization also with respect to supply risk and raw material criticality. This aspect is of particular rele-vance, as optimization models are consequently further developed in such a way that their objective function for the first time reflects the energy supply target triangle of cost efficiency, supply security and sustainability. In order to keep the computational load of such a complex planning task within reasonable limits, the development of an intelligent method for the exploration of trade-off solutions (Pareto fronts) is a central part of the project. Furthermore, a visual analysis tool will be developed and applied to improve decision processes of stakeholders in such high dimensional problems. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1129585

Status

Aktiv

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