Wer steht hinter dem SWEET Projekt CROSS?

Hinter dem SWEET Projekt CROSS stehen mehrere Schlüsselinstitutionen, Konsortien und Personen, die gemeinsam daran gearbeitet haben, die Transparenz und Reproduzierbarkeit in der Schweizer Energieforschung zu verbessern. Die Hauptverantwortlichen und Beteiligten sind:

Koordination: Das Projekt CROSS wurde vom Energy Science Center an der ETH Zürich koordiniert.

Förderung: CROSS war Teil des SWEET-Programms, das vom Schweizer Bundesamt für Energie (BFE) gefördert wird. Das BFE wird auch als Herausgeber des Abschlussberichts aufgeführt.

Beteiligte SWEET-Konsortien: CROSS war eine gemeinsame Aktivität der vier ursprünglichen SWEET-Konsortien aus dem ersten Ausschreibungsjahr (Call 1-2020):

• DeCarbCH
• EDGE
• PATHFNDR
• SURE

Weitere Zuwendungsempfänger und beteiligte Institutionen: Gemäss dem Abschlussbericht waren auch folgende Institutionen als Zuwendungsempfänger involviert:

• Energy Science Center, ETH Zürich
• Institute of Environmental Sciences, Energy Efficiency Group, University of Geneva (UNIGE)
• Renewable Energy Systems, University of Geneva (UNIGE)
• Energy Economics Group, Paul Scherrer Institute (PSI)
• WSL Institute for Snow and Avalanche Research (SLF)

Schlüsselpersonen und Teams (Auswahl): Zahlreiche Forschende und Experten aus den beteiligten Institutionen trugen zum Projekt bei:

• Adriana Marcucci (ETH Zürich) war die Hauptautorin des Abschlussberichts und massgeblich an der Konzeption und Entwicklung von CROSS beteiligt.
• Jérôme Dujardin (WSL-SLF) und Evangelos Panos (PSI) waren ebenfalls Koautoren des Abschlussberichts und an Präsentationen beteiligt.
• Zongfei Wang (UNIGE) und Selin Yilmaz (UNIGE) waren Koautoren des Abschlussberichts.
• Laura Ding (BFE) war die SFOE-Projektkoordinatorin.

Weitere Präsentatoren und Mitwirkende des Projekts kamen von Institutionen wie der TU Delft, Empa, HSLU (Hochschule Luzern), SUPSI, E3M, Universität Bern, ZHAW (Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften) und OST Rapperswil. Das Projekt CROSS lief von Mai 2021 bis Dezember 2022. Die Aktivitäten von CROSS werden als CROSS+ im Rahmen des neuen SWEET-CoSi-Konsortiums fortgesetzt.

Wie wurde SWEET Projekt CROSS entwickelt?

Das SWEET Projekt CROSS wurde als gemeinsame Aktivität der vier ursprünglichen SWEET-Konsortien DeCarbCH, EDGE, PATHFNDR und SURE entwickelt, die im Rahmen des ersten Aufrufs des SWEET-Programms (Call 1-2020) vom Schweizer Bundesamt für Energie (BFE) gefördert wurden. Die Koordination des Projekts lag beim Energy Science Center der ETH Zürich. Das Projekt lief offiziell vom 1. Mai 2021 bis zum 31. Dezember 2022. Die Entwicklung von CROSS umfasste mehrere Schlüsselaktivitäten und Outputs, die alle darauf abzielten, die Transparenz, den Datenzugang und die Reproduzierbarkeit in der Schweizer Energieforschung zu verbessern:

CROSSDat: Eine Plattform für Forschungsdaten.

Konzeption und Design: CROSSDat wurde als Plattform mit einheitlichem und offenem Zugang zu energiebezogenen Forschungsdaten konzipiert, die von den SWEET-Konsortien generiert und genutzt werden. Eine Besonderheit ist, dass es sowohl eine Datenbank als auch eine Metadatenbank ist, die Metadaten automatisch von externen Systemen erntet.

Entwicklungsprozess: Die Entwicklung erfolgte durch Diskussionen mit SWEET-DeCarbCH WP1, eine Präsentation in der Energy Data Working Group von opendata.ch (6.10.2021) und einen Workshop mit Mitgliedern der SWEET-Konsortien (27.01.2022) zur Diskussion des CROSSDat-Konzepts. Das Konzept wurde von Adriana Marcucci erstellt. Die Code-Entwicklung basierte auf dem Code der JASM-Datenplattform und umfasste die Entwicklung der Metadatenbank, das Front-End mit Filterfunktionen sowie die Definition der CROSSDat-Struktur und -Kategorien. Datenpakete wurden von JASM zu CROSSDat migriert und mit BFE-Standards harmonisiert.

Prinzipien: Die Plattform wurde auf Prinzipien wie einheitlicher Datenzugang, dezentrales Forschungsdatenmanagement, Auffindbarkeit (Findable), Zugänglichkeit (Accessible), Interoperabilität und Wiederverwendbarkeit (Reusable) aufgebaut.

Struktur: Die Struktur von CROSSDat folgt der Struktur von Datenräumen aus einem UVEK- und EDA-Bericht. Sie umfasst Datenlieferanten, Infrastrukturbetreiber, die technische Infrastruktur (Schichten zum Lesen und Standardisieren, Datenspeicherung, Präsentationsschicht) und eine Governance.

CROSS-Szenarien: Harmonisierte Zukunftsentwicklungen durch kollaborativen Prozess.

Die Definition der CROSS-Szenarien (Version 2022-09) war eine kollaborative Anstrengung der SWEET-Konsortien und des BFE. Es begann mit einem Workshop (8.12.2021) mit 20 Forschenden aus den SWEET-Konsortien, um erste Ideen zu sammeln.

Iterative Verfeinerung: Ein erster Szenarienentwurf wurde erstellt und durch Feedback der Konsortien und des BFE (April-Juni 2022) überarbeitet. Die Szenarien-Handlungsstränge wurden geschrieben und verfeinert.

Dimensionen: Die Szenarien sind entlang von zwei Dimensionen definiert: Klimapolitik (Netto-Null-THG-Emissionen bis 2050 rein national oder mit CO2-Entfernung im Ausland) und Energiemarktintegration (hohe oder niedrige Integration in internationale Märkte).

Versionierung: Es wurde ein Versionsschema implementiert, um Änderungen in den Szenarienbeschreibungen, zugrunde liegenden Daten oder Schlüsselannahmen zu verfolgen.

Harmonisierung von Annahmen: Konsistenz in Modellinputs.

Definition von Referenzwerten: CROSS sammelte und berechnete verschiedene Eingabeparameter für Energiesystemmodelle auf nationaler Ebene, um die Konsistenz und Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu verbessern.

Parameterarten: Dazu gehörten Referenzwerte und Intervalle für Bevölkerung, Anzahl Haushalte, Erwerbsbevölkerung, BIP, Energiefensterfläche (ERA), Gebäudebestand, Energiedienstleistungsbedarfe, Potenziale erneuerbarer Ressourcen (Wind, Solar, Wasserkraft, Biomasse) und Brennstoffimportpreise.

Technologie-Annahmen: Es wurden auch Technologie-Annahmen von neun verschiedenen Modellen gesammelt, um deren Investitionskosten und Effizienzen zu vergleichen, die ebenfalls auf CROSSDat verfügbar sind.

Aktualisierung und Versionierung: Die harmonisierten Annahmen können mit neuen Erkenntnissen aktualisiert werden, und es wurde ein Versionsschema für die Inputparameter eingeführt.

CROSS-Katalog: Übersicht über Modelle und Forschungsgruppen.

Datenerhebung: Der Katalog wurde auf Basis einer Umfrage erstellt, die 2021 unter allen Forschenden der SWEET-Konsortien des Call 1-2020 durchgeführt wurde. Die Umfrage umfasste Fragen zu Gruppen und Modellen, Inputs und Outputs sowie zur Nutzung von Datenplattformen.

Inhalt und Funktionalität: Der Online-Katalog bietet eine umfassende Übersicht und Beschreibung von Werkzeugen und Forschungsgruppen in den SWEET-Konsortien. Er enthält Informationen zu Beschreibung, Entwicklern, Kontaktdaten, Fakten (Klasse, räumliche, zeitliche und sektorale Auflösung, Abdeckung), Inputs und Outputs sowie Referenzen. Es gibt auch ein Formular, um neue Modelle aufzunehmen.

Synergienförderung: Eine Visualisierung der Input- und Output-Verbindungen zwischen den Gruppen wurde entwickelt, um die Zusammenarbeit und die Identifizierung von Synergien in der Forschungsgemeinschaft zu erleichtern.

Vergleich der Modellergebnisse: Erkenntnisse aus Simulationen.

Prozess: Es wurde ein erster Vergleich der Modellergebnisse unter Verwendung der harmonisierten CROSS-Szenarien (V2022-09) durchgeführt. Fünf Modelle wurden verglichen: SES-ETH, Calliope, Nexus-e, STEM und das Empa-Modell, einschliesslich des Zero-Basis-Szenarios von EP2050+.

Vergleichsfelder: Verglichen wurden die Stromproduktion und -verbrauch, Wasserstoffversorgung und -nutzung sowie die Raumwärmeproduktion.

Ergebnisse und Lernprozesse: Der Vergleich zeigte wichtige Ähnlichkeiten und Unterschiede in den Ergebnissen, die sowohl für Forschende als auch für politische Entscheidungsträger aufschlussreich waren. Zu den wesentlichen Erkenntnissen gehörten der Wert gut definierter Variablen für den Vergleich, der Beitrag der Modellvielfalt, die Bedeutung der Harmonisierung von Annahmen und der Nutzen des Vergleichs für die weitere Modellentwicklung.

Die Aktivitäten von CROSS werden als CROSS+ im Rahmen des neuen SWEET-CoSi-Konsortiums fortgesetzt und erweitert.

Herausforderungen bei der Entwicklung.

Bei der Entwicklung des SWEET Projekts CROSS (CooRdination Of Scenarios for SWEET) gab es komplexe Aufgaben und Bereiche, die besondere Anstrengungen erforderten.

Mangelnde Harmonisierung und Vergleichbarkeit zu Beginn:

Das Hauptziel von CROSS war es, die Vergleichbarkeit von Simulationen der vier SWEET-Konsortien (DeCarbCH, EDGE, PATHFNDR und SURE) zu erhöhen, indem Annahmen und Szenarien harmonisiert und dokumentiert sowie eine Plattform mit offenen Energieforschungsdaten bereitgestellt wurden. Dies impliziert, dass es vor CROSS eine grundlegende Herausforderung war, die Ergebnisse verschiedener Forschungsprojekte und Modelle miteinander zu vergleichen, da unterschiedliche Annahmen und mangelnde Standardisierung existierten.

Der erste Vergleich der Modellergebnisse zeigte die "grossen Unterschiede in der Modellvielfalt und den Modellierungsansätzen" auf und betonte die "Wichtigkeit der Harmonisierung eines Satzes von Modellannahmen, um die Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu erhöhen" sowie den "Wert gut definierter Variablen für den Vergleich". Dies weist darauf hin, dass die Definition und Erreichung dieser Harmonisierung eine zentrale Herausforderung im Entwicklungsprozess war.

Datenzugang und Transparenz:

Ein weiteres Ziel war es, eine digitale Plattform mit einheitlichem und offenem Zugang zu Daten zu etablieren, die von den SWEET-Konsortien generiert und genutzt werden.

Die Entwicklung von CROSSDat zielte darauf ab, die Transparenz und Zugänglichkeit von Forschungsergebnissen und Modellierungsannahmen zu erhöhen. Das Vorhandensein einer solchen Plattform sollte der Gemeinschaft helfen, sich in Richtung "Open Science" zu bewegen. Die Notwendigkeit einer solchen Plattform deutet auf frühere Schwierigkeiten beim Datenzugang und der Transparenz hin.

Ein expliziter Hinweis auf eine laufende Herausforderung im Rahmen von CROSSDat war, dass die Governance "noch im Aufbau" war und die Rechte und Pflichten von Datenanbietern und Datennutzern noch festgelegt werden mussten. Die Fortführung der Arbeit an einer "Governance-Strategie und Metadatenstandards" im Rahmen von CROSS+ bestätigt, dass dies ein komplexer und zeitaufwändiger Aspekt der Entwicklung war.

Integration heterogener Modelle und Forschungsgruppen:

CROSS war eine gemeinsame Aktivität der vier SWEET-Konsortien, was die Koordination und Integration unterschiedlicher Forschungsgruppen und ihrer Ansätze erforderte.

Die Erstellung des CROSS-Katalogs mit einer Übersicht über "Werkzeuge und Forschungsgruppen" sowie deren Inputs und Outputs zielte darauf ab, den Austausch und die Vernetzung zu fördern und den Forschenden und Stakeholdern ein besseres Verständnis der verschiedenen Tools zu ermöglichen. Dies impliziert die Herausforderung, die Vielfalt der existierenden Modelle und Ansätze zu erfassen und nutzbar zu machen.

Der Vergleich der Modellergebnisse von fünf verschiedenen Modellen zeigte zwar Gemeinsamkeiten, aber auch wichtige Unterschiede. Das "Verständnis der Hauptunterschiede" wurde als wertvoll für die weitere Modellentwicklung angesehen, was auf die Komplexität hinweist, die sich aus der Vielzahl und den inhärenten Unterschieden der Modelle ergab.

Verwaltung sich entwickelnder Szenarien und Annahmen:

Die CROSS-Szenarien wurden so konzipiert, dass sie sich mit den Erkenntnissen der SWEET-Konsortien und der Entwicklung des Energiemarktes und der Politiklandschaft weiterentwickeln. Um Änderungen nachzuvollziehen, wurde ein Versionierungsschema für die Szenarien und die zugrundeliegenden Daten/Annahmen eingeführt. Dies weist auf die Herausforderung hin, Konsistenz in einer dynamischen Forschungsumgebung zu gewährleisten.

Das Sammeln und Berechnen von Eingabeparametern für Energiesystemmodelle von "neun verschiedenen Modellen" zur Harmonisierung von Annahmen war eine aufwendige Aufgabe, die die Bewältigung von Datenheterogenität und -inkonsistenzen erforderte.

Die zukünftige Entwicklung neuer CoSi-Szenarien durch einen "Co-Creation-Prozess" mit verschiedenen Akteuren deutet ebenfalls auf die Komplexität hin, Konsens und Integration bei der Definition zukünftiger Entwicklungspfade zu erreichen.

Technische Implementierung und Skalierbarkeit:

Obwohl nicht explizit als "Herausforderungen" beschrieben, erforderte die Entwicklung von Plattformen wie CROSSDat und dem CROSS-Katalog die Entwicklung von Code, die Migration und Harmonisierung von Datenpaketen.

Die geplanten Weiterentwicklungen für CROSS+ wie der Ausbau der CROSSDat-Plattform durch die Definition einer "Datenarchitektur unter Verwendung semantischer Technologien", die Erweiterung des "Front-Ends" für die Benutzerregistrierung und verbesserte Filterfunktionen sowie der Datenzugriff über eine "API" zeigen, dass die technische Komplexität und die Notwendigkeit der Skalierbarkeit von Anfang an eine Rolle spielten. Ähnlich ist die "Verbesserung des aktuellen Front-Ends" und die "Verbesserung des Back-Ends" des CROSS-Katalogs ein Hinweis auf anfängliche technische Hürden.

Zusammenfassend lassen sich die Herausforderungen bei der Entwicklung von SWEET Projekt CROSS auf die Koordination und Integration verschiedenster Forschungsgruppen, Modelle und Datenquellen zurückführen, um eine transparente, vergleichbare und reproduzierbare Energieforschung zu ermöglichen und eine langfristig tragfähige Dateninfrastruktur zu schaffen.

Ziele des SWEET Projekts CROSS.

Das Hauptziel von CROSS bestand darin, die Vergleichbarkeit der Simulationen der vier Konsortien zu erhöhen. Dies sollte erreicht werden, indem Annahmen und Szenarien harmonisiert und dokumentiert, Modelldokumentationen veröffentlicht und eine Plattform mit offenen Energieforschungsdaten bereitgestellt wurden. Insgesamt zielte CROSS darauf ab, die Transparenz in der Energieforschung, den Zugang zu Energieforschungsdaten und die Reproduzierbarkeit von Modellergebnissen zu verbessern.

Dieses Hauptziel gliederte sich in fünf spezifische Hauptthemen mit detaillierten Zielen:

Daten (CROSSDat): Ein primäres Ziel war es, eine digitale Plattform mit einheitlichem und offenem Zugang zu Daten zu etablieren, die von den SWEET-Konsortien sowie weiteren energiebezogenen Forschungsaktivitäten generiert und genutzt werden. CROSSDat wurde speziell entwickelt, um einen solchen einheitlichen und offenen Zugang zu energiebezogenen Forschungsdaten zu ermöglichen. Die Plattform erhöht die Effizienz des Datenzugriffs und trägt zum Austausch, zur Verbreitung und zur Weiterentwicklung SWEET-bezogener Forschung bei. Ein besonderes Merkmal ist, dass CROSSDat sowohl eine Datenbank als auch eine Metadatenbank (Metabase) ist, die aggregierte Energiedaten bereitstellt. Die Plattform folgt den Prinzipien des einheitlichen Datenzugriffs, des dezentralen Forschungsdatenmanagements, der Auffindbarkeit, Zugänglichkeit, Interoperabilität und Wiederverwendbarkeit.

CROSSDat – Die offene Datenplattform:

• Einheitlicher und offener Zugang zu Forschungsdaten: CROSSDat wurde entwickelt, um einen einheitlichen und offenen Zugang zu energiebezogenen Forschungsdaten zu bieten, unabhängig davon, wo sie gespeichert sind. Dies erhöht die Effizienz des Datenzugriffs und fördert den Austausch, die Verbreitung und die Entwicklung der SWEET-bezogenen Forschung.
• Datenbank und Metadatenbank: Die Plattform fungiert sowohl als Datenbank als auch als Metadatenbank. Die Metadatenbank erfasst automatisch Metadaten aus externen Systemen, wodurch Datenproduzenten keine doppelten Anstrengungen unternehmen müssen. Die Datenbank ermöglicht es Forschenden, Daten direkt zu veröffentlichen.
• FAIR-Prinzipien: CROSSDat ist nach den FAIR-Prinzipien (Findable, Accessible, Interoperable, Reusable) implementiert, was die Auffindbarkeit, Zugänglichkeit, Interoperabilität und Wiederverwendbarkeit von Forschungsdaten und Modellierungsannahmen gewährleistet. Dies fördert Transparenz und den Zugang zu Forschungsergebnissen.
• Konsolidierte Daten: Die Plattform enthält konsolidierte Datenpakete, die von verschiedenen Modellierungsteams der SWEET-Konsortien beigetragen wurden, was zu einer qualitativ hochwertigen Datenbank führt.
• Fortführung in CROSS+: Die Entwicklung von CROSSDat wird fortgesetzt, um relevante Daten von CoSi-Forschenden und anderen Stakeholdern zu integrieren und die Plattform durch eine Governance-Strategie, Metadatenstandards, semantische Technologien und eine abfragbare API zu erweitern.

Szenarien (CROSS-Szenarien): Es sollten gemeinsame CROSS-Szenarien definiert werden, die von verschiedenen Modellen in den SWEET-Konsortien analysiert werden. Durch die Analyse derselben Szenarien können die Ergebnisse der verschiedenen Konsortien einander ergänzen, was zu möglichst vergleichbaren Schlussfolgerungen führt. Die CROSS-Szenarien sind ein Satz harmonisierter Szenarien, die entlang von zwei Dimensionen definiert wurden: Klimapolitik und Energiemarktintegration. Diese harmonisierten Szenarien tragen dazu bei, relevante und nützliche Einblicke in die energiepolitische Diskussion aus komplementären Perspektiven zu liefern. Der Prozess der Szenariendefinition war eine kollaborative Anstrengung der SWEET-Konsortien und des BFE, wobei die Szenarien so konzipiert sind, dass sie sich mit neuen Erkenntnissen weiterentwickeln können.

CROSS-Szenarien – Definition gemeinsamer Zukunftspfade:

• Gemeinsame Szenariendefinition: Die CROSS-Szenarien wurden als mögliche zukünftige Entwicklungen des Schweizer Energiesystems gemeinsam definiert. Dieser Prozess war eine kollaborative Anstrengung der SWEET-Konsortien und des BFE, einschliesslich Workshops und Feedbackrunden.
• Vergleichbarkeit der Ergebnisse: Durch die Analyse derselben Szenarien können die Ergebnisse der verschiedenen Konsortien einander ergänzen, was zu möglichst vergleichbaren Schlussfolgerungen führt. Dies liefert relevante und nützliche Einblicke in die energiepolitische Diskussion aus komplementären Perspektiven.
• Dynamische Anpassung: Die Szenarien sind nicht statisch und können mit neuen Erkenntnissen weiterentwickelt werden, wobei ein Versionsschema zur Nachverfolgung von Änderungen implementiert wurde.
• Fortführung in CoSi Scenarios: Im Rahmen von CoSi werden neue Szenarien in einem Ko-Kreationsprozess mit Modellierungsteams, Sozialwissenschaftlern und Stakeholdern entwickelt.

Harmonisierung von Annahmen (CROSS-Annahmen): Ein Kernziel war die Harmonisierung eines grundlegenden Satzes von Input-Parametern über die Konsortien hinweg, um die Vergleichbarkeit der Ergebnisse und damit deren Relevanz zu verbessern. Dies umfasste auch die Definition von Spannen (Minimale, Maximale und Referenzwerte) für unsichere Parameter. CROSS-Annahmen sind Referenzwerte für verschiedene Eingabeparameter von Energiesystemmodellen. Diese harmonisierten Annahmen verbessern die Konsistenz und Vergleichbarkeit der Modellergebnisse in den SWEET-Forschungsprojekten. Wichtige Parameter waren unter anderem Bevölkerung, BIP, Energiefensterfläche, Energiedienstleistungsbedarfe, Potenziale erneuerbarer Ressourcen und Brennstoffimportpreise. Die Harmonisierung trägt auch zur Modellentwicklung bei, da sie einen Vergleich von Annahmen und Ergebnissen ermöglicht.

Harmonisierung von Annahmen – Konsistenz der Eingabeparameter:

• Konsistente Input-Parameter: Um die Vergleichbarkeit und Relevanz der Ergebnisse zu verbessern, wurde ein grundlegender Satz von Input-Parametern harmonisiert. Dies umfasste Referenzwerte und Intervalle für wichtige Parameter wie Bevölkerung, BIP, Energiebedarfe, Potenziale erneuerbarer Ressourcen und Brennstoffimportpreise.
• Verbesserung der Vergleichbarkeit: Harmonisierte Annahmen erhöhen die Konsistenz und Vergleichbarkeit der Modellierungsergebnisse zwischen den Forschungsprojekten innerhalb von SWEET. Dies ermöglicht es interessierten Stakeholdern, relevante politische Erkenntnisse leichter abzuleiten.
• Modellentwicklung und Benchmarking: Vergleichbare Annahmen tragen auch zur Modellentwicklung bei, da sie es den Modellen ermöglichen, ihre Annahmen und Ergebnisse zu benchmarken.
• Fortführung in CoSi Assumptions: Es werden weiterhin Referenzbereiche für verschiedene Input-Annahmen bereitgestellt und regelmässig aktualisiert.

Modelle (CROSS-Katalog und Mapping): CROSS hatte das Ziel, einen Modellkatalog mit Informationen über Inputs, Outputs und Fähigkeiten der Modelle zu erstellen. Zudem sollten die Inputs und Outputs der verschiedenen Modelle kartiert werden, um mögliche Synergien zu identifizieren. Der CROSS-Katalog ist eine Online-Plattform, die einen umfassenden Überblick und eine Beschreibung der Werkzeuge und Forschungsgruppen in den SWEET-Konsortien bietet. Er fördert den Austausch und die Netzwerkentwicklung und ermöglicht Forschenden und Stakeholdern ein besseres Verständnis der verschiedenen Tools, ihrer Eignung für bestimmte Aufgaben, möglicher Synergien und der Vernetzung untereinander. Der Katalog umfasste 53 Einträge und eine Funktion für neue Modelle. Er stellte auch Visualisierungen der Input-Output-Verbindungen zwischen den Gruppen bereit, um die Zusammenarbeit und das Auffinden von Synergien zu erleichtern.

CROSS-Katalog – Übersicht über Modelle und Synergien:

• Umfassende Modellübersicht: Der CROSS-Katalog ist eine Online-Plattform, die auf einer Umfrage unter SWEET-Forschenden basiert. Er bietet einen umfassenden Überblick und eine Beschreibung der verwendeten Tools und Forschungsgruppen in den SWEET-Konsortien.
• Förderung von Austausch und Vernetzung: Der Katalog fördert den Austausch und die Entwicklung von Netzwerken. Er ermöglicht Forschenden und Stakeholdern, ein besseres Verständnis der verschiedenen Tools zu erlangen, geeignete Tools für bestimmte Aufgaben zu identifizieren und mögliche Synergien zu erkennen.
• Visualisierung von Input-Output-Verbindungen: Eine Visualisierung der Input- und Output-Verbindungen zwischen den Gruppen wurde entwickelt, um die Zusammenarbeit und das Auffinden von Synergien zu erleichtern.
• Fortführung in CROSS+: Der CROSS-Katalog wird durch die Verbesserung seines Front-Ends für einfachere Updates und die Optimierung der Back-End-Struktur weiterentwickelt.

Kommunikationsplattform: Ein weiteres Ziel war es, eine Diskussionsplattform für Forscher innerhalb der SWEET-Konsortien zu etablieren, um mit der wissenschaftlichen Gemeinschaft (innerhalb und ausserhalb der SWEET-Konsortien) und der Öffentlichkeit zu kommunizieren. Diese Plattform sollte dazu beitragen, die Transparenz der Forschung und die Reproduzierbarkeit der Modellergebnisse im Energiebereich zu erhöhen.

Modellresultat-Vergleich und Kommunikationsplattform – Transparenz und Lernen:

• Vergleich von Modellergebnissen: Es wurde eine erste Modellresultat-Vergleichsanalyse durchgeführt, die die Ergebnisse der harmonisierten CROSS-Szenarien V2022-09 von fünf Modellen umfasste. Dies ermöglichte es, Gemeinsamkeiten und Unterschiede in den Modellierungsergebnissen zu identifizieren.
• Lernprozesse und Modellentwicklung: Gemeinsame Ergebnisse können als energiepolitische Prioritäten interpretiert werden. Der Prozess des Verständnisses wichtiger Diskrepanzen trägt sowohl zur Modellentwicklung bei als auch zur Erkundung alternativer zukünftiger Entwicklungen des Energiesystems. Die Übung zeigte den Wert gut definierter Variablen für den Vergleich und die Bedeutung der Harmonisierung von Modellannahmen zur Erhöhung der Vergleichbarkeit. Der Code zur Erstellung der Vergleichsdiagramme ist öffentlich auf Github verfügbar. 
• Kommunikationsplattform: Ein wichtiges Ziel war die Etablierung einer Diskussionsplattform für Forschende und die Kommunikation mit der wissenschaftlichen Gemeinschaft und der Öffentlichkeit, um die Transparenz und Reproduzierbarkeit von Modellergebnissen zu erhöhen.
• Fortführung in CoSi: Im Rahmen von CoSi wird eine Plattform zur Kommunikation und zum Vergleich von Modellergebnissen entwickelt, um Stakeholdern Antworten aus verschiedenen Modellen und Perspektiven zur Energiewende zu ermöglichen.

Robuste und transparente Grundlage für die zukünftige Energieforschung in der Schweiz.

Insgesamt waren die Ziele von SWEET CROSS darauf ausgerichtet, eine robuste und transparente Grundlage für die zukünftige Energieforschung in der Schweiz zu schaffen und die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Forschungsgruppen zu fördern.

Schwerpunkte des SWEET Projekt CROSS.

Im Wesentlichen zielte CROSS darauf ab, die Transparenz in der Energieforschung, den Zugang zu Energieforschungsdaten und die Reproduzierbarkeit von Modellergebnissen zu verbessern.

Dieses Hauptziel gliederte sich in fünf spezifische Schwerpunkte:

Daten (CROSSDat): Eine zentrale Plattform für Forschungsdaten Einer der wichtigsten Schwerpunkte war die Etablierung einer digitalen Plattform (CROSSDat) mit einheitlichem und offenem Zugang zu energiebezogenen Forschungsdaten. CROSSDat wurde konzipiert und entwickelt, um die Effizienz des Datenzugriffs zu steigern und den Austausch, die Verbreitung sowie die Weiterentwicklung von SWEET-bezogener Forschung zu fördern. Eine Besonderheit von CROSSDat ist, dass es sowohl eine Datenbank als auch eine Metadatenbank (Metabase) ist, die aggregierte Energiedaten für Nutzer bereitstellt. Die Plattform verfolgt Prinzipien wie die einheitliche Datenzugänglichkeit, verteiltes Forschungsdatenmanagement, Auffindbarkeit, Zugänglichkeit, Interoperabilität und Wiederverwendbarkeit (FAIR-Prinzipien). CROSSDat dient als erste Anlaufstelle zum Auffinden und Veröffentlichen von Forschungsdaten im Energiebereich. Es enthält auch Daten, die von den Modellierungsteams der verschiedenen SWEET-Konsortien konsolidiert wurden, was zu einer hochwertigen Datenbank führt. Beispiele für auf CROSSDat verfügbare Datenpakete sind makroökonomische Treiber, Endenergiebedarfe, Potenziale erneuerbarer Ressourcen, Brennstoffimportpreise und techno-ökonomische Parameter von Energietechnologien.

Szenarien (CROSS-Szenarien): Gemeinsame Zukunftspfade Ein weiterer Schwerpunkt war die Definition von gemeinsamen CROSS-Szenarien, die von den verschiedenen Modellen der SWEET-Konsortien analysiert werden sollten. Durch die Analyse derselben Szenarien können die Ergebnisse der verschiedenen Konsortien einander ergänzen, was zu vergleichbaren Schlussfolgerungen führt. Die CROSS-Szenarien (Version 2022-09) wurden entlang zweier Dimensionen definiert: Klimapolitik (Netto-Null-THG-Emissionen bis 2050, entweder nur mit nationalen Massnahmen oder auch mit CO2-Entfernung im Ausland) und Energiemarktintegration (hohe oder niedrige Integration in europäische und globale Energiemärkte). Die Szenarien wurden in einem kollaborativen Prozess mit den SWEET-Konsortien und dem BFE (Bundesamt für Energie) entwickelt und sind so konzipiert, dass sie sich mit neuen Erkenntnissen weiterentwickeln können.

Harmonisierung von Annahmen (CROSS-Annahmen): Konsistenz der Eingabeparameter Um die Vergleichbarkeit und Relevanz der Modellergebnisse zu verbessern, war die Harmonisierung eines grundlegenden Satzes von Eingabeparametern über alle Konsortien hinweg ein wichtiger Schwerpunkt. CROSS konzentrierte sich auf nationale Energiesystemmodelle, daher sind die harmonisierten Annahmen alle auf nationaler Ebene. Es wurden Referenzwerte und Intervalle für Parameter wie Bevölkerung, BIP, Energiedienstleistungsbedarfe, Potenziale erneuerbarer Ressourcen und Brennstoffimportpreise bereitgestellt. Diese harmonisierten Annahmen verbessern die Konsistenz und Vergleichbarkeit der Modellierungsergebnisse und tragen zur Modellentwicklung bei, indem sie ein Benchmarking von Annahmen und Ergebnissen ermöglichen.

Modelle (CROSS-Katalog): Übersicht und Synergien Ein wesentlicher Schwerpunkt war die Erstellung eines Modellkatalogs (CROSS-Katalog), der Informationen über Inputs, Outputs und Fähigkeiten der Modelle der verschiedenen SWEET-Konsortien enthält. Der CROSS-Katalog dient als Online-Plattform, die einen umfassenden Überblick über die beteiligten Werkzeuge und Forschungsgruppen bietet. Er fördert den Austausch und die Netzwerkentwicklung und hilft Forschenden und Stakeholdern, die verschiedenen Tools besser zu verstehen, geeignete Tools für bestimmte Aufgaben zu finden und mögliche Synergien zu identifizieren. Der Katalog umfasste 53 Einträge und ermöglichte die Aufnahme neuer Modelle. Die Visualisierung der Input-Output-Verbindungen zwischen den Gruppen war ebenfalls ein Ziel, um die Zusammenarbeit zu erleichtern.

Kommunikationsplattform und Modellresultat-Vergleich: Transparenz und Lernen CROSS zielte darauf ab, eine Diskussionsplattform für Forschende zu etablieren, um mit der wissenschaftlichen Gemeinschaft und der Öffentlichkeit zu kommunizieren. Ein zentraler Aspekt davon war der Vergleich von Modellergebnissen unter Verwendung der harmonisierten CROSS-Szenarien. Dieser Vergleich, der fünf Modelle umfasste (SES-ETH, Calliope, Nexus-e, STEM und Empa-Modell) sowie Ergebnisse aus EP2050+, zeigte sowohl wichtige Gemeinsamkeiten als auch Unterschiede in den Ergebnissen auf. Gemeinsamkeiten umfassten den Anstieg des Strombedarfs, die Notwendigkeit von Photovoltaik, Wärmepumpen und Elektrofahrzeugen sowie die Notwendigkeit von Kohlenstoffabscheidung und -speicherung. Die Hauptunterschiede lagen in der Produktion und Nutzung von Wasserstoff sowie der Stromerzeugung aus Wind und Wasserstoff. Dieser Vergleich war informativ für Forschende und politische Entscheidungsträger und betonte den Wert gut definierter Variablen für den Vergleich und die Bedeutung der Harmonisierung von Modellannahmen zur Erhöhung der Vergleichbarkeit.

Die Arbeit von SWEET CROSS wird im Nachfolgeprojekt CROSS+ (Teil des SWEET-CoSi Projekts) fortgesetzt und erweitert, was die anhaltende Bedeutung dieser Schwerpunkte für die Schweizer Energieforschung unterstreicht.

Wie soll SWEET Projekt CROSS (CooRdination Of Scenarios for SWEET) umgesetzt werden?

Die Umsetzung des SWEET Projekt CROSS erfolgte entlang von fünf Hauptschwerpunkten:

CROSSDat (Datenplattform): Aufbau einer zentralen Plattform für Forschungsdaten Die Umsetzung von CROSSDat zielte darauf ab, einen einheitlichen und offenen Zugang zu energiebezogenen Forschungsdaten zu ermöglichen. Dies geschah durch die Entwicklung einer Plattform, die sowohl als Datenbank als auch als Metadatenbank fungiert.

Metadatenbank: Sie ist so konzipiert, dass sie Metadaten aus bestehenden externen Datenmanagementsystemen und Datenbanken automatisch erfasst und präsentiert. Dies erspart Datenproduzenten, die bereits bestehende Datenbanken nutzen, redundante Arbeit.

Datenbank: Sie ermöglicht es Forschenden der SWEET-Konsortien und darüber hinaus, energiebezogene Daten direkt zu hosten und zu veröffentlichen.

Prinzipien: CROSSDat wurde nach den FAIR-Prinzipien (Findable, Accessible, Interoperable, Reusable) implementiert, um die Auffindbarkeit, Zugänglichkeit, Interoperabilität und Wiederverwendbarkeit der Daten zu gewährleisten. Dies fördert die Transparenz und den Zugang zu Forschungsergebnissen.

Struktur: Die Plattform beinhaltet Datenlieferanten, einen Infrastrukturbetreiber (der Standards definiert und die technische Infrastruktur betreibt), eine technische Infrastruktur (mit Schichten für das Lesen, Standardisieren, Speichern von Metadaten/Daten und die Präsentation) sowie eine noch im Aufbau befindliche Governance.

Dateninhalte: Auf CROSSDat finden sich konsolidierte Datenpakete wie makroökonomische Treiber, Endenergiebedarfe, Potenziale erneuerbarer Ressourcen, Brennstoffimportpreise und techno-ökonomische Parameter von Energietechnologien.

Weiterentwicklung (CROSS+): CROSSDat wird kontinuierlich weiterentwickelt, um relevante Daten von CoSi-Forschenden und anderen Stakeholdern zu integrieren. Geplant sind die Etablierung einer Governance-Strategie und von Metadatenstandards, die Definition einer Datenarchitektur unter Verwendung semantischer Technologien, die Erweiterung des Front-Ends für Benutzerregistrierung und verbesserte Filterfunktionen sowie die Zugänglichmachung der Daten über eine abfragbare API.

CROSS-Szenarien: Definition gemeinsamer Zukunftspfade Die CROSS-Szenarien wurden als mögliche zukünftige Entwicklungen des Schweizer Energiesystems definiert, um die Ergebnisse der verschiedenen Konsortien vergleichbarer zu machen und sich ergänzende Schlussfolgerungen zu ermöglichen.

Kollaborativer Prozess: Die Definition der Szenarien (Version 2022-09) war eine gemeinsame Anstrengung der SWEET-Konsortien von Call 1-2020 und des BFE. Dies begann mit einem Workshop und umfasste fortlaufende Treffen und Feedbackrunden.

Zwei Dimensionen: Die Szenarien wurden entlang von zwei Hauptdimensionen definiert: Klimapolitik und Energiemarktintegration.

Klimapolitik: Beinhaltet das Ziel des Schweizer Bundesrates, die Treibhausgasemissionen bis 2050 auf Netto-Null zu reduzieren, entweder ausschliesslich durch nationale Massnahmen oder unter Einbeziehung von CO2-Entfernung im Ausland.

Energiemarktintegration: Umfasst eine "Hohe Integration" (Schweiz ist gut in europäische und globale Energiemärkte integriert, Importe von Strom und kohlenstoffarmen Energieträgern sind gesichert) und eine "Niedrige Integration" (fragmentiertes globales Energiesystem, begrenzte Verfügbarkeit sauberer Energieträger für den grenzüberschreitenden Handel, Fokus auf "reduzierte Abhängigkeit von Energieimporten").

Dynamische Natur: Die CROSS-Szenarien sind nicht statisch, sondern entwickeln sich mit neuen Erkenntnissen der SWEET-Konsortien und der Energiepolitik weiter. Ein Versionsschema wurde implementiert, um Änderungen in den Szenariobeschreibungen, zugrundeliegenden Daten oder Schlüsselannahmen nachzuverfolgen.

Weiterentwicklung (CoSi Scenarios): Im Rahmen von CoSi werden neue Szenarien zur Ko-Evolution der Schweizer Gesellschaft, Wirtschaft und des Energiesektors entwickelt. Dies geschieht in einem Ko-Kreationsprozess mit Energiemodellierungsteams, Sozialwissenschaftlern und Stakeholdern. Auch hier wird ein Versionsschema zur Nachverfolgung von Updates verwendet.

Harmonisierung von Annahmen: Gewährleistung der Konsistenz der Eingabeparameter Um die Vergleichbarkeit der Ergebnisse und deren Relevanz zu verbessern, wurde ein grundlegender Satz von Input-Parametern harmonisiert.

Referenzwerte: Es wurden Referenzwerte und Intervalle für wichtige Parameter gesammelt und berechnet, darunter Bevölkerung, BIP, Energiedienstleistungsbedarfe, Potenziale erneuerbarer Ressourcen (Wind, Solar, Wasserkraft, Biomasse) und Brennstoffimportpreise (Öl, Gas, Wasserstoff). Diese basieren auf aktuellen Projektionen und Studien.

Technologieannahmen: Zudem wurden Technologieannahmen von neun verschiedenen Modellen gesammelt und auf CROSSDat als Datenpaket bereitgestellt, um Investitionskosten und Effizienzen vergleichen zu können.

Nationale Skala: Der Fokus lag auf nationalen Energiesystemmodellen, daher sind die harmonisierten Annahmen alle auf nationaler Ebene.

Versionsschema: Auch für die Input-Parameter wurde ein Versionsschema eingeführt, um Änderungen nachvollziehbar zu machen.

Weiterentwicklung (CoSi Assumptions): Es werden weiterhin Referenzbereiche für verschiedene Input-Annahmen bereitgestellt, einschliesslich Technologie-Ausblicken, makroökonomischen Variablen und Nachfrageverhalten. Diese Annahmen werden regelmässig aktualisiert, basierend auf Entwicklungen in den SWEET-Konsortien und bei den Bundesämtern.

CROSS-Katalog: Übersicht über Modelle und Identifizierung von Synergien Das Projekt zielte darauf ab, einen Modellkatalog mit Informationen über Inputs, Outputs und Fähigkeiten der Modelle zu erstellen und deren Synergien zu identifizieren.

Erhebung: Der CROSS-Katalog wurde basierend auf einer "Data and Models" Umfrage erstellt, die von August bis November 2021 unter den Forschenden der SWEET-Konsortien durchgeführt wurde.

Online-Plattform: Der Katalog ist eine Online-Plattform, die einen umfassenden Überblick und eine Beschreibung der verwendeten Werkzeuge und Forschungsgruppen in den SWEET-Konsortien bietet.

Inhalte: Er enthält 53 Einträge mit Informationen zu Modellbeschreibung, Entwicklern, Kontakten, Fakten (Klasse, räumliche/zeitliche/sektorale Auflösung, Abdeckung), Inputs, Outputs und Referenzen. Ein Formular ermöglicht die Aufnahme neuer Modelle.

Visualisierung: Eine Visualisierung der Input- und Output-Verbindungen zwischen den Gruppen wurde entwickelt, um die Zusammenarbeit und das Auffinden von Synergien zu erleichtern.

Weiterentwicklung (CROSS+): Der CROSS-Katalog wird durch die Verbesserung seines Front-Ends für einfachere Updates und Uploads sowie die Optimierung des Back-Ends (insbesondere die Struktur der Input- und Output-Daten) weiterentwickelt.

Modellresultat-Vergleich und Kommunikationsplattform: Transparenz und Lernen Ein wichtiges Ziel war die Etablierung einer Diskussionsplattform für Forschende und die Kommunikation mit der wissenschaftlichen Gemeinschaft und der Öffentlichkeit, um die Transparenz und Reproduzierbarkeit von Modellergebnissen zu erhöhen.

Modellvergleich: Eine erste Modellresultat-Vergleichsanalyse wurde durchgeführt, die die Ergebnisse der harmonisierten CROSS-Szenarien V2022-09 von fünf Modellen (SES-ETH, Calliope, Nexus-e, STEM und das Empa-Modell) sowie Ergebnisse von EP2050+ umfasste.

Verglichene Parameter: Verglichen wurden Stromproduktion und -verbrauch, Wasserstoffangebot und -nutzung sowie Raumwärmeproduktion.

Ergebnisse: Es wurden sowohl wichtige Gemeinsamkeiten als auch Unterschiede in den Ergebnissen festgestellt. Gemeinsame Ergebnisse können als energiepolitische Prioritäten interpretiert werden. Die Auseinandersetzung mit den Diskrepanzen fördert die Modellentwicklung und die Erkundung alternativer Zukunftsszenarien.

Lernprozesse: Die Übung zeigte den Wert gut definierter Variablen für den Vergleich, den Beitrag der Modellvielfalt und die Bedeutung der Harmonisierung von Modellannahmen zur Erhöhung der Vergleichbarkeit.

Der Code zur Erstellung der Vergleichsdiagramme wurde auf Github veröffentlicht. Die Ergebnisse wurden auch auf dem CROSS Final Event im Januar 2023 präsentiert.

Weiterentwicklung (CoSi): Im Rahmen von CoSi wird eine Plattform zur Kommunikation und zum Vergleich von Modellergebnissen entwickelt, um Stakeholdern Antworten aus verschiedenen Modellen und Perspektiven zur Energiewende zu ermöglichen.

Durch diese umfassenden Aktivitäten und die Schaffung transparenter Plattformen und Prozesse hat SWEET CROSS eine solide Grundlage für die Schweizer Energieforschung gelegt und fördert die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Forschungsgruppen.

Wann tagte die Asset Integrity Group?
Die Sitzung der Asset Integrity Group fand am 02. Juli 2025 statt. Die Asset Integrity Group traf sich zuletzt am 15. Mai 2025.

Wann fand der Termin des Overspeed Group statt?
Der letzte Termin der Overspeed Group fand am 23. Juli 2025 statt. 

Disclaimer / Abgrenzung

Stromzeit.ch übernimmt keine Garantie und Haftung für die Richtigkeit und Vollständigkeit der in diesem Bericht enthaltenen Texte, Massangaben und Aussagen.

Quellen (Stand Juli 2025)

https://sweet-cross.ch/

https://sweet-cross.ch/tasks/

https://sweet-cross.ch/cross-to-cosi/

https://sweet-cross.ch/energy-data-summit-dec-2023/

https://sweet-cross.ch/cross-to-co-evolution/

https://sweet-cross.ch/monitor/

https://sweet-cross.ch/catalog/about

https://sweet-cross.ch/2021/11/23/survey-results/

https://sweet-cross.ch/catalog/

https://sweet-cross.ch/crossdat/

https://sweet-cross.ch/data/

https://sweet-cross.ch/scenarios/

https://sweet-cross.ch/results/

https://sweet-cross.ch/sheds/

https://www.sweet-decarb.ch/news/article/sweet-cross-launches-its-website-https-sweet-crossch

https://www.rssb.co.uk/safety-and-health/key-messages-from-risk-groups

https://www.aramis.admin.ch/Default?DocumentID=70364&Load=true