Mobilitätsplattform BER-Region
28. November 2018
Entwicklung eines Brennstoffzellen-Batterie-Antriebssystems für Sportboote
4. Dezember 2018Verbesserung der Klimaresilienz südostasiatischer Inseln
Elektrifizierung zur Unterstützung der Klimaresilienz abgelegener Inselsiedlungen in Südostasien
Dieses Forschungsprojekt zielt darauf ab, eine klimaresiliente Planung von netzunabhängigen Energiesystemen südostasiatischer Inseln zu ermöglichen, um die Anpassungsbemühungen der Inselgemeinschaften zu unterstützen.
Südostasien ist eine der Regionen, die am stärksten von den Auswirkungen des Klimawandels betroffen sind. Dies gilt insbesondere für abgelegene Gemeinden auf den zahlreichen kleinen Inseln in der Region. Die Dringlichkeit, die Resilienz dieser abgelegenen Inselgemeinden gegen die Folgen des Klimawandels zu stärken, wird immer deutlicher. Darüber hinaus sind diese Inselgemeinden mit dem Problem einer begrenzten und unzuverlässigen Stromversorgung konfrontiert. Der Zugang zur Stromversorgung ist eine Voraussetzung für viele Klimawandel-Anpassungsmaßnahmen und hat somit das Potenzial, den südostasiatischen Inselgemeinschaften zu helfen, ihre Klimaresilienz zu verbessern.
Forschungsprojekt nutzt ganzheitlichen Ansatz
Überraschenderweise werden beide Aspekte - Zugang zur Stromversorgung und Klimaresilienz - in der derzeitigen Energieplanung für diese Inselgemeinschaften nur selten miteinander verknüpft. Die Energieplanung in einer vom Klimawandel stark betroffenen Region erfordert integrierte und multidisziplinäre Ansätze, die diese Risiken berücksichtigen.
In diesem Forschungsprojekt wird ein erster ganzheitlicher Ansatz für die Planung klimaresilienter Energiesysteme entwickelt und angewandt, der auf Literaturrecherche, Datenanalyse (R, QGIS) und empirischer Forschung (Experteninterviews) beruht.
Methodik verbindet eine Risikoanalyse des Klimas und Modellierung der Energiesysteme
Zunächst wird (i) eine Klimarisikoanalyse für südostasiatische Inseln durchgeführt. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse wird (ii) ein Modellierungsansatz für ein resiliente Energiesysteme auf der Grundlage von HOMER und einem Excel-Cashflow-Modell entwickelt, der standortspezifische Anpassungsmaßnahmen berücksichtigt und auf drei repräsentative Fallstudieninseln angewendet wird.
Diese Forschungsarbeit gibt einen ersten Überblick über den potenziellen Nutzen und die Anwendbarkeit einer resilienten Energiesystemplanung für Gebiete, die vom Klimawandel bedroht sind, und bietet einen Ansatz zur Integration der Risikoanalyse des Klimawandels in die Energiesystemplanung. Die Ergebnisse unterstreichen die Wichtigkeit von integrierten Klimarisikobewertungen und einer resilienten Energiesystemplanung für vom Klimawandel bedrohte Regionen wie Südostasien. Der entwickelte Ansatz verbessert die langfristige Energiezuverlässigkeit südostasiatischer Inselgemeinden und erhöht ihre Klimaresilienz unter Berücksichtigung ihrer miteinander verwobenen Klima- und Energieherausforderungen.
Projektzeitraum Oktober 2018 – Januar 2022
Südostasien ist eine der Regionen, die am stärksten von den Auswirkungen des Klimawandels betroffen sind. Dies gilt insbesondere für abgelegene Gemeinden auf den zahlreichen kleinen Inseln in der Region. Die Dringlichkeit, die Resilienz dieser abgelegenen Inselgemeinden gegen die Folgen des Klimawandels zu stärken, wird immer deutlicher. Darüber hinaus sind diese Inselgemeinden mit dem Problem einer begrenzten und unzuverlässigen Stromversorgung konfrontiert. Der Zugang zur Stromversorgung ist eine Voraussetzung für viele Klimawandel-Anpassungsmaßnahmen und hat somit das Potenzial, den südostasiatischen Inselgemeinschaften zu helfen, ihre Klimaresilienz zu verbessern.
Forschungsprojekt nutzt ganzheitlichen Ansatz
Überraschenderweise werden beide Aspekte - Zugang zur Stromversorgung und Klimaresilienz - in der derzeitigen Energieplanung für diese Inselgemeinschaften nur selten miteinander verknüpft. Die Energieplanung in einer vom Klimawandel stark betroffenen Region erfordert integrierte und multidisziplinäre Ansätze, die diese Risiken berücksichtigen.
In diesem Forschungsprojekt wird ein erster ganzheitlicher Ansatz für die Planung klimaresilienter Energiesysteme entwickelt und angewandt, der auf Literaturrecherche, Datenanalyse (R, QGIS) und empirischer Forschung (Experteninterviews) beruht.
Methodik verbindet eine Risikoanalyse des Klimas und Modellierung der Energiesysteme
Zunächst wird (i) eine Klimarisikoanalyse für südostasiatische Inseln durchgeführt. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse wird (ii) ein Modellierungsansatz für ein resiliente Energiesysteme auf der Grundlage von HOMER und einem Excel-Cashflow-Modell entwickelt, der standortspezifische Anpassungsmaßnahmen berücksichtigt und auf drei repräsentative Fallstudieninseln angewendet wird.
Diese Forschungsarbeit gibt einen ersten Überblick über den potenziellen Nutzen und die Anwendbarkeit einer resilienten Energiesystemplanung für Gebiete, die vom Klimawandel bedroht sind, und bietet einen Ansatz zur Integration der Risikoanalyse des Klimawandels in die Energiesystemplanung. Die Ergebnisse unterstreichen die Wichtigkeit von integrierten Klimarisikobewertungen und einer resilienten Energiesystemplanung für vom Klimawandel bedrohte Regionen wie Südostasien. Der entwickelte Ansatz verbessert die langfristige Energiezuverlässigkeit südostasiatischer Inselgemeinden und erhöht ihre Klimaresilienz unter Berücksichtigung ihrer miteinander verwobenen Klima- und Energieherausforderungen.
Projektzeitraum Oktober 2018 – Januar 2022
© Foto: Katrin Lammers
(i) Klimarisikoanalyse:
Auf Grundlage von Literaturrecherche wurden vier verschiedene, mit dem Klimawandel zusammenhängende Gefahren ermittelt, die sich auf die derzeitigen und künftigen Energiesysteme auswirken:
Die Klimarisikoanalyse zeigt, dass diese vier Risiken für die südostasiatischen Inseln, ihre Gemeinden und die (künftigen) Energiesysteme auftreten und teilweise schwerwiegend sind. Die Gefahren des Klimawandels sind in der Region unterschiedlich, aber es lassen sich Muster und Merkmale erkennen: Es gibt ein starkes, geografisch zuordenbares Risiko für Wirbelstürme, ein hohes Risiko für den Anstieg des Meeresspiegels für kleinere Inseln (was zu einem höheren Anteil an Landverlusten führt) und ein höheres Risiko für Überschwemmungen für Inseln außerhalb der tropischen Klimaklassifikation (Köppen-Geiger). Die Analyse ergibt für alle 11,083 berücksichtigen Inseln standortspezifische Risikoprofile und Risikoskalen, die bei der Energiesystemmodellierung für die drei Fallstudieninseln Bedeutung finden.
(ii) Modellierung klimaresilienter Energiesysteme:
Eine Liste von Anpassungsmaßnahmen und damit verbundenen zusätzlichen Investitionskosten zur Verringerung des Einflusses von standortspezifischen Klimarisiken auf netzunabhängige Energiesysteme und an den Klimawandel angepasste Strombedarfstrukturen sind das Ergebnis der durchgeführten Experteninterviews. Die technischen Maßnahmen zur Erhöhung der Resilienz von Insel-Energiesystemen sind vielfältig und sind sowohl komponenten- als auch risikospezifisch. Die zusätzlichen Investitionskosten für deren Umsetzung liegen zwischen 2 % und 22 %.
Diese Maßnahmen können in die übliche Modellierung von Energiesystemen integriert werden, indem ihre zusätzlichen Investitionskosten als wesentlicher Eingangsparameter berücksichtigt werden und Nachfragesteigerungen des Strombedarfs von bis zu 20 % in den Planungsprozess einbezogen werden.
Verschiedene Energiemodellierungsszenarien, die in HOMER ausgeführt werden, helfen dabei, verschiedene Grade klimaresilienter Planung abzubilden und ermöglichen einen Vergleich mit herkömmlichen Planungsansätzen (business as usual - BAU) für drei Fallstudieninseln. Die Auswertung dieser Szenarien, die unterschiedliche Häufigkeiten und Schweregrade von klimawandelbedingten Schäden am Energiesystem simulieren, zeigt, dass eine klimaresiliente Planung des Energiesystems in den meisten Fällen ökonomisch sinnvoll ist: Eine resiliente Energiesystemplanung ist in 96 % aller ausgewerteten Fälle (69 von 72) von Vorteil, wenn mittlere bis hohe Klimawandelrisiken in der resilienten Energiesystemplanung berücksichtigt werden, und in 83 % (60 von 72), wenn alle auftretenden Risiken berücksichtigt werden.
Je höher die Häufigkeit und Schwere der durch den Klimawandel verursachten Schäden ist, desto empfehlenswerter ist eine klimaresiliente Energiesystemplanung. Höhere Dieselpreise bewirken einen Trend zugunsten einer resilienten Energiesystemplanung. Eine resiliente Energiesystemplanung verringert auch die Wahrscheinlichkeit von Stromausfällen aufgrund von Umweltstörungen und minimiert somit die mit Ausfällen verbundenen Verluste.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Integration von Klimarisikoanalysen in die Energiesystemplanung für vom Klimawandel bedrohte Gemeinden wichtig ist. Dieser interdisziplinäre Ansatz hat sich als Orientierungshilfe für Entscheidungsträger bei der Umsetzung klimaresistenter Energiesysteme erwiesen.
Auf Grundlage von Literaturrecherche wurden vier verschiedene, mit dem Klimawandel zusammenhängende Gefahren ermittelt, die sich auf die derzeitigen und künftigen Energiesysteme auswirken:
- Temperaturanstieg,
- Schwankungen in den Niederschlagsmustern (die zu Überschwemmungen und Dürreperioden führen),
- Anstieg des Meeresspiegels und
- extreme Wetterereignisse (z. B. Wirbelstürme).
Die Klimarisikoanalyse zeigt, dass diese vier Risiken für die südostasiatischen Inseln, ihre Gemeinden und die (künftigen) Energiesysteme auftreten und teilweise schwerwiegend sind. Die Gefahren des Klimawandels sind in der Region unterschiedlich, aber es lassen sich Muster und Merkmale erkennen: Es gibt ein starkes, geografisch zuordenbares Risiko für Wirbelstürme, ein hohes Risiko für den Anstieg des Meeresspiegels für kleinere Inseln (was zu einem höheren Anteil an Landverlusten führt) und ein höheres Risiko für Überschwemmungen für Inseln außerhalb der tropischen Klimaklassifikation (Köppen-Geiger). Die Analyse ergibt für alle 11,083 berücksichtigen Inseln standortspezifische Risikoprofile und Risikoskalen, die bei der Energiesystemmodellierung für die drei Fallstudieninseln Bedeutung finden.
(ii) Modellierung klimaresilienter Energiesysteme:
Eine Liste von Anpassungsmaßnahmen und damit verbundenen zusätzlichen Investitionskosten zur Verringerung des Einflusses von standortspezifischen Klimarisiken auf netzunabhängige Energiesysteme und an den Klimawandel angepasste Strombedarfstrukturen sind das Ergebnis der durchgeführten Experteninterviews. Die technischen Maßnahmen zur Erhöhung der Resilienz von Insel-Energiesystemen sind vielfältig und sind sowohl komponenten- als auch risikospezifisch. Die zusätzlichen Investitionskosten für deren Umsetzung liegen zwischen 2 % und 22 %.
Diese Maßnahmen können in die übliche Modellierung von Energiesystemen integriert werden, indem ihre zusätzlichen Investitionskosten als wesentlicher Eingangsparameter berücksichtigt werden und Nachfragesteigerungen des Strombedarfs von bis zu 20 % in den Planungsprozess einbezogen werden.
Verschiedene Energiemodellierungsszenarien, die in HOMER ausgeführt werden, helfen dabei, verschiedene Grade klimaresilienter Planung abzubilden und ermöglichen einen Vergleich mit herkömmlichen Planungsansätzen (business as usual - BAU) für drei Fallstudieninseln. Die Auswertung dieser Szenarien, die unterschiedliche Häufigkeiten und Schweregrade von klimawandelbedingten Schäden am Energiesystem simulieren, zeigt, dass eine klimaresiliente Planung des Energiesystems in den meisten Fällen ökonomisch sinnvoll ist: Eine resiliente Energiesystemplanung ist in 96 % aller ausgewerteten Fälle (69 von 72) von Vorteil, wenn mittlere bis hohe Klimawandelrisiken in der resilienten Energiesystemplanung berücksichtigt werden, und in 83 % (60 von 72), wenn alle auftretenden Risiken berücksichtigt werden.
Je höher die Häufigkeit und Schwere der durch den Klimawandel verursachten Schäden ist, desto empfehlenswerter ist eine klimaresiliente Energiesystemplanung. Höhere Dieselpreise bewirken einen Trend zugunsten einer resilienten Energiesystemplanung. Eine resiliente Energiesystemplanung verringert auch die Wahrscheinlichkeit von Stromausfällen aufgrund von Umweltstörungen und minimiert somit die mit Ausfällen verbundenen Verluste.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Integration von Klimarisikoanalysen in die Energiesystemplanung für vom Klimawandel bedrohte Gemeinden wichtig ist. Dieser interdisziplinäre Ansatz hat sich als Orientierungshilfe für Entscheidungsträger bei der Umsetzung klimaresistenter Energiesysteme erwiesen.
Einige der Forschungsergebnisse wurden in einer Web-Map visualisert.
Das Promotionsprojekt wird gefördert im Rahmen eines Stipendiums der
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