FIAS-Doktorand Jonas Hörsch. Foto: FIAS

Wie man Menschen in strukturschwachen Gebieten Afrikas und Südamerikas nachhaltig mit Strom versorgen kann, berechnet man mit Energiemodellen. Jonas Hörsch konnte die Rechenzeit eines solchen Programms deutlich verkürzen.

Weltweit haben ca. 1,1 Milliarde Menschen keinen ausreichenden Zugang zu Elektrizität. Gerade in Afrika und Südamerika stehen die Regierungen daher vor der großen Herausforderung, den steigenden Energie-Bedürfnissen gerecht zu werden – und zwar nicht nur momentan, sondern auch nachhaltig für die nächsten Jahrzehnte.

Aber welche Energieerzeugungstechnologie ist für eine spezifische Region nicht nur in der Anschaffung, sondern auch im langfristigen Betrieb die günstigste Variante? Um zum Beispiel den effektiven Preis für Solarenergie zu berechnen, muss man Batterien anschaffen, die nachts den Strom speichern. Wenn man Öl für die Stromerzeugung braucht, muss man durchrechnen, was passiert, wenn sich der Ölpreis ändert.

Um diese Fragen zu beantworten, haben die Vereinten Nationen (das Department of Economic and Social Affairs und das Office of Information and Communications Technology) gemeinsam mit dem schwedischen KTH Royal Institute of Technology einen Wettbewerb ausgeschrieben. Ziel des „Sustainable Energy for All Challenge“ ist es, Energiemodelle in Open Source Software für Planer weltweit zugänglich zu machen und nutzerfreundlich zu gestalten. Jonas Hörsch wurde bei einer Konferenz auf diesen Wettbewerb aufmerksam gemacht.

„Ein Teil meiner Dissertation beschäftigt sich mit dem Aufbau eines öffentlich verfügbaren detaillierten Energie-System-Modells für Europa. Der datenunabhängige Teil davon ist auf http://pypsa.org/ bereits verfügbar, ein dazu passender Datensatz wird im Zuge SciGRID Conference Ende März veröffentlicht. Wir haben einen stärkeren Fokus auf das Stromnetz, OSeMOSYS, das Modell der UNO, auf eine fortschreitende Investitionsplanung“, erklärt Hörsch.

OSeMOSYS steht für “Open Source Energy Modelling System”. Dieses Energiemodell verwendet die UNO zusammen mit der Weltbank, um über Investitionen in Afrika und Südamerika zu entscheiden und Personal zu schulen.

„Energiesystemmodelle sind typischer Weise lineare Modelle mit allen Abhängigkeiten zwischen den verschiedenen Faktoren. Zum Beispiel kann ein Kraftwerk nur eine bestimmte Menge an Energie produzieren bevor das Öl ausgeht. Aber es gibt auch jede Menge Faktoren, die nicht in Verbindung stehen, aber trotzdem Rechenzeit beansprucht haben. Mein Beitrag war es, nicht mehr alle Abhängigkeiten mitzunehmen, sondern nur noch die relevanten Abhängigkeiten zu berechnen“, erklärt Jonas Hörsch im Interview mit der UNO.

Der Physiker hat das Simulationsmodell in seiner preisgekrönten Arbeit so verändert, dass die für das Endergebnis irrelevanten Rechnungen entfallen. Damit verkürzt sich die Rechnung extrem. Um ein bestimmtes Scenario, wie das pan-afrikanische Modell TEMBA nun mit OSeMOSYS für 100 verschiedene Ölpreise zu berechnen, braucht man nur noch ein bis zwei Tage statt bisher 2 Monate. Das ist besonders wichtig für Planer, die keinen Zugang zu Hochleistungscomputern haben.