Systemstudien ermöglichen einen Blick auf das gesamte Energiesystem. Hierzu werden mithilfe von Optimierungsmodellen Szenarien zur Transformation hin zur CO2-Neutralität untersucht. Neben den zu deckenden Bedarfen spielen dabei Energieträgerkosten sowie Potenziale für den Ausbau erneuerbarer Energien eine wichtige Rolle, um sowohl den Ausbau als auch die Einsatzplanung zukünftiger Technologien zu projektieren.
Die aktuelle Forschung im Bereich der Energiesystemanalyse am Lehrstuhl beschäftigt sich mit der Transformation der energieintensiven Chemieindustrie hin zur CO2-Neutralität. Dabei sind neben zukünftiger Energiebereitstellung am Standort auch die Umstellung der aktuell noch fossil-basierten Syntheserouten von Basischemikalien wie Methanol, Olefinen, Ammoniak oder auch nachhaltigen Flugkraftstoffen zentrale Herausforderungen. Von besonderem Interesse sind dabei die sich bereits andeutenden Nutzungskonflikte CO2-neutraler Energieträger wie Biomasse oder grünem Wasserstoff, die Konkurrenz von Importen dieser Basischemikalien sowie das Potenzial flexibler Lasten als direkte Antwort auf temporär geringe Verfügbarkeiten erneuerbarer Energien. Technoökonomische Parameter sowie experimentelle Untersuchungen prozessspezifischer Technologien stellen dabei einen zentralen Input für die Modellierung dar. Beispielhaft hierfür können die am Lehrstuhl erforschten Technologien Carbon Capture, dynamische Methanolsynthese oder chemisches Recycling mittels Pyrolyse oder Vergasung genannt werden.

Darüber hinaus liegt ein weiterer Forschungsschwerpunkt im Bereich der Potenzialanalysen erneuerbarer Energien sowie der Frage, wie im Energiesystem der Zukunft der Kohlenstoffkreis nachhaltig geschlossen werden kann.
Zur Bestimmung der verschiedenen Potenziale werden mittels Geoinformations (GIS)-daten räumlich aufgelöste Modelle entwickelt. Diese geben je nach Potenzialstufe, wie in Abbildung 1 zu sehen, Aufschluss über verschiedene Einschränkungen der Potenziale. Diese können u.a. geophysikalischer, technischer, politischer, ökonomischer oder gesellschaftlicher Natur sein.