Erforschung des Übergangs zu nachhaltiger Energie und Mobilität

Profil

Die Key Research Initiative (KRI) "Nachhaltige, smarte Energie & Mobilität" erforscht den Übergang zu nachhaltiger Energie und Mobilität aus einer interdisziplinären Perspektive. Diese reicht von künstlicher Intelligenz über die Wirtschaftswissenschaft bis hin zu sozialem Verhalten.

Sowohl der Strom- als auch der Verkehrssektor sind an der Transformation der Energiesysteme maßgeblich beteiligt. Hieraus ergibt sich ein kompliziertes Feld wirtschaftlicher Koordinationsprobleme. Diese werden sowohl dadurch verschärft, dass an der Erzeugung und am Verbrauch des Stroms zunehmend mehr Akteurinnen und Akteure beteiligt sind, als auch durch  die wetterabhängige Verfügbarkeitsprofile von Wind und Sonne. Effiziente Lösungen werden neue Ansätze für ein optimales Engpassmanagement erfordern - innerhalb der Stromnetze, innerhalb der Verkehrsnetze und an der Schnittstelle der beiden Sektoren, beispielsweise wenn  Elektrofahrzeuge geladen werden und ihre Batterien als Flexibilitätsquellen für den Stromsektor dienen.

Die KRI konzentriert sich auf vier Felder:

1. 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 Stromsysteme

Ziele

Die Forschungsvorhaben konzentrieren sich auf Synergien im Strom- und Mobilitätssektor. Diese führen im Optimalfall dazu, dass Lösungen im Übergang zu nachhaltiger Energie so effektiv wie möglich genutzt und wirtschaftlich robust werden. 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, besipielsweise maschinelles Lernen und Blockchain, zunutze machen,
• die Dynamik derjenigen politischen und kommerziellen Beziehungen zu untersuchen, die  Investitionen und Umsetzungsfortschritte behindern, 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 widmen wir der Schnittstelle zwischen dem Elektrizitätssektor und dem Mobilitätssektor besondere Aufmerksamkeit. AUßerdem analysieren wir sorgfältig die wirtschaftlichen Trade-offs zwischen den verschiedenen Optionen zur Nutzung von Strom für den Verkehr.

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, 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 Forschungsarbeiten in renommierten wissenschaftlichen Zeitschriften, und beziehen sich dabei 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 giejenigen Personen aus Wissenschaft, Politik und 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 fördern den Austausch von neuen Impulsen und Ideen, um neue Forschungsansätze, Kooperationen und Ergebnisse zu fördern. Die Aktivitäten sollen als Katalysator für neue Projekte dienen und eine Plattform für das Lernen und die Verbreitung von Ergebnissen bieten:

1. Internationales Besuchsprogramm
2. Jährliches akademisches Symposium über nachhaltige Energie und Mobilität
3. Jährliche Summer School über nachhaltige Energie und Mobilität
4. Jährliche Konferenz mit Praktiker*innen zu nachhaltiger Energie und Mobilität
5. Externer Beirat, bestehend aus Menschen aus der Praxis
6. Wissenschaftliche Veröffentlichungen der Universität zu Köln zur nachatiger Energie & Mobilität, die sich an die Praxis und die Öffentlichkeit richten

Diese Aktivitäten fördern eine noch tiefere und produktivere Form der Zusammenarbeit zwischen den Stakeholdern innerhalb und außerhalb der KRI. Damit der Übergang des Elektrizitäts- und des Verkehrssektors in eine nachhaltige Energiezukunft umfassend und schnell gelingt, ist es erforderlich, dass alle umfassend und langfristig zusammenarbeiten. 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 unternehmerischen Praxis 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 für die Thematik sensibilisiert werden. Ein Zertifikat zum Thema „Smarte Energie und Mobilität“ wird derzeit vorbereitet.

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

Transfer

Die dreidimensionale Herausforderung des Energiesystems - Dekarbonisierung, Dezentralisierung und Digitalisierung -  ist eine wichtige Komponente im Streben der Menschheit nach einer nachhaltigen Weltwirtschaft im 21. Jahrhundert. Die parallele Transformation des Elektrizitäts- und des Mobilitätssektors, bei der Wasserstoff als zusätzliches Puzzlestück zum Einsatz kommen könnte, ist ein entscheidender Bestandteile eines möglichen Weges in die Zukunft. Die KRI konzentriert sich auf die Kernherausforderungen auf diesem Weg.

Methoden und Konzepte, die in dieser KRI entwickelt werden, werden voraussichtlich Auswirkungen über den Energiesektor 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.