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Key Research Initiative

NACHHALTIGE SMART ENERGY & MOBILITÄT

Erforschung des interdependenten Übergangs zu nachhaltiger Energie und Mobilität

Profil

Die Key Research Initiative (KRI) Sustainable Smart Energy & Mobility erforscht den interdependenten Übergang zu nachhaltiger Energie und Mobilität aus einer interdisziplinären Perspektive, die von künstlicher Intelligenz über Wirtschaft bis hin zu sozialem Verhalten reicht. Unter der Annahme, dass der Elektrizitäts- und Verkehrssektor sowohl von den Bemühungen um eine Transformation der Energiesysteme betroffen sind als auch maßgeblich daran beteiligt sind, ergibt sich ein kompliziertes Feld wirtschaftlicher Koordinationsprobleme, die aufgrund der zunehmend komplexeren Verteilungsart der Stromerzeugung als auch des Stromverbrauchs, die durch wetterabhängige Verfügbarkeitsprofile von Wind und Sonne zusätzlich erschwert wird. Effiziente Lösungen werden neue Ansätze für ein optimales Engpassmanagement erfordern - innerhalb der Stromnetze, innerhalb der Verkehrsnetze und an der Schnittstelle der beiden Sektoren, z.B. das Laden von Elektrofahrzeugen und die Nutzung der Batterien in diesen Fahrzeugen als Flexibilitätsquellen für den Stromsektor.

Die KRI konzentriert sich auf vier Hauptbereiche:

  1. Informationstechnologie (IT)-basierte Mechanismen für das Engpassmanagement in Energie- und Mobilitätsnetzen
  2. Effiziente Koordinierung von Investitionen über regulierte und nicht regulierte Sektoren
  3. Neue Geschäftsmodelle für nachhaltige Energie & Mobilität
  4. Flexible, verteilte, wetterabhängige und vielseitige Elektrizitätssysteme

Ziele

Die Forschungsvorhaben konzentrieren sich auf Synergien im Elektrizitäts- und Mobilitätssektor, die zur effektivsten Nutzung von Lösungen im Hinblick auf Schaffung wirtschaftlicher Stabilität während des Übergangs zu nachhaltiger Energie führen können. Informationssysteme müssen in einer nachhaltigen Energiezukunft eine wichtige Rolle spielen.

Die KRI strebt an:

  • wirtschaftliche Anreizmechanismen zu erforschen, die sich die rasch zunehmende Rechenleistung von Methoden der künstlichen Intelligenz wie maschinelles Lernen und Blockchain zunutze machen,
  • die Dynamik von politischen und kommerziellen Beziehungen zu untersuchen, die Hindernisse für Investitionen und Umsetzungsfortschritte schaffen, und Vorschläge für mögliche Lösungen zu entwickeln,
  • neue Geschäftsmodelle für nachhaltige Energie und Mobilität zu erforschen und ihr Potenzial für eine skalierbare Anwendung in der Wirtschaft zu untersuchen,
  • die Modellierung von Energiemärkten zu verbessern, wobei sowohl analytisch geschlossene Optimierungsmodelle als auch moderne, agentenbasierte Simulationen untersucht werden. In diesem Zusammenhang wird der Schnittstelle zwischen dem Elektrizitätssektor und dem Mobilitätssektor besondere Aufmerksamkeit geschenkt, und die wirtschaftlichen Trade-offs zwischen den verschiedenen Optionen zur Nutzung von Elektrizität für den Verkehr werden sorgfältig analysiert.

Mitglieder

Die Mitglieder der Key Research Initiative forschen seit langem in einer multidisziplinären Umgebung. Prof. Dr. Wolfgang Ketter, Mitglied des Global Future Council on Mobility des Weltwirtschaftsforums (Link), koordiniert die KRI.  Er arbeitet seit mehr als 30 Jahren an der Schnittstelle von Energie, Mobilität, Nachhaltigkeit und Informationssystemen.

Die vollständige Liste der Forschungsmitglieder lautet wie folgt:

Forschung

Die Mitglieder der KRI haben in renommierten wissenschaftlichen Zeitschriften Forschungsarbeiten veröffentlicht, die sich auf eine Vielzahl von KRI-Schwerpunkten beziehen. Sie produzieren weiterhin hochrelevante Forschungsarbeiten und Artikel, die sowohl innerhalb als auch außerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft veröffentlicht werden.

Gemeinsame Aktivitäten

Mehrere Aktivitäten werden Wissenschaftler*innen, politische Entscheidungsträger*innen und Unternehmen zusammenbringen, die für einen besser koordinierten Übergang zu nachhaltiger Energie und Mobilität entscheidend sind und dabei die Möglichkeiten des Managements von Informationssystemen nutzen. Diese Veranstaltungen werden den Austausch von neuen Impulsen und Ideen zur Vorbereitung neuer Forschungsansätze, Kooperationen und Ergebnisse fördern. Die Aktivitäten sollen als Katalysator für neue Projekte dienen und eine Plattform für das Lernen und die Verbreitung bieten:

  1. Internationales Besucherprogramm
  2. Jährliches akademisches Symposium über nachhaltige Energie und Mobilität
  3. Jährliche Summer School über nachhaltige Energie und Mobilität
  4. Jährliche Praktikerkonferenz zu nachhaltiger Energie und Mobilität
  5. Externer Beirat, bestehend aus Praktikern
  6. Wissenschaftliche Veröffentlichungen der Universität zu Köln zur Nachhaltigkeit Energie & Mobilität, die sich an Praktiker und die Öffentlichkeit richten

Diese Aktivitäten sind entscheidend, um eine noch tiefere und produktivere Form der Zusammenarbeit zwischen den Interessengruppen innerhalb und außerhalb der KRI zu erreichen. Eine signifikante, langfristige Zusammenarbeit ist für den Erfolg eines derart umfassenden und schnellen Übergangs des Elektrizitäts- und Mobilitätssektors in eine nachhaltige Energiezukunft erforderlich. Die Aktivitäten sollen sich auch unmittelbar auf die Sichtbarkeit der WiSo-Fakultät bei jungen Forscher*innen, in der internationalen Forschungsgemeinschaft sowie in den Medien und der Geschäftspraxis auswirken.

Lehre

Die Forschungsergebnisse der KRI fließen in viele Studienprogramme der WiSo-Fakultät ein. In den Bachelor- und Masterstudiengängen und der Executive Education an der University of Cologne Business School werden Kurse angeboten, in denen die Studierenden die neuen Erkenntnisse erforschen und analysieren und so eine Sensibilität für die Thematik entwickeln. Ein Smart Energy and Mobility Diploma ist in Vorbereitung.

Die Doktoranden werden zu einem regelmäßigen Forschungsseminar sowie zu einem jährlichen Jamboree eingeladen, bei dem sie ihre Arbeiten präsentieren und diskutieren können.

Transfer

Die dreidimensionale Herausforderung der Dekarbonisierung, Dezentralisierung und Digitalisierung des Energiesystems ist eine wichtige Komponente im Streben der Menschheit nach einer nachhaltigen Weltwirtschaft im 21. Jahrhundert. Die Transformation des Elektrizitäts- und des Mobilitätssektors in einem Tandem, bei der Wasserstoff als zusätzliches Puzzlestück zum Einsatz kommen könnte, sind entscheidende Bestandteile eines möglichen Weges in die Zukunft. Die KRI konzentriert sich auf die Kernelemente der sich daraus ergebenden Herausforderungen.

Methoden und Konzepte, die in dieser KRI entwickelt werden, werden aller Voraussicht nach Auswirkungen über den Energiebereich hinaus haben, zum Beispiel im Marktdesign (Hochfrequenz-Peer-to-Peer-Institutionen, Auktionstheorie, Regulierungsökonomie, etc.) oder in Informationssystemen (künstliche Intelligenz, Designwissenschaft, Datenanalyse und -wissenschaft, maschinelles Lernen, etc.).

Durch die Auseinandersetzung mit diesen Fragen und unter dem Motto der WiSo-Fakultät "Today's Ideas. Tomorrow's Impact." wird die KRI dazu beitragen, mit wissenschaftlicher Unterstützung eine positive Wirkung zu erzielen.