Die Energiewende schafft eine völlig neue, zunehmend vernetzte Energielandschaft. Daraus entstehen verstärkt Wechselwirkungen zwischen einer Vielzahl an Akteuren und neuen Technologien. Modellgestützte Energiesystemanalysen sind daher ein wichtiges Instrument für Entscheider in Politik und Energiewirtschaft, um diese komplexen Zusammenhänge und Wirkungsmechanismen zu verstehen. Mit dem so generierten Wissen, können anschließend gezielt Impulse gesetzt werden, welche die Systementwicklung in die gewünschte Richtung vorantreiben.

Um die Wirkungsweise und Effekte der unterschiedlichen Methoden zu untersuchen, die Transparenz bei der Systemanalyse zur erhöhen und die stetige Verbesserung der Modelle zu fördern, sind vergleichende Gegenüberstellungen der Ansätze durch Modellexperimenten sinnvoll.

Dynamik neuer Stromanwendungen verstehen

Das Verbundprojekt MODEX-EnSAVes führt verschiedene methodische Ansätze zur Analyse des Energiesystems zusammen und stellt diese anhand eines konkreten Anwendungsfalls vergleichend gegenüber. Damit wird ein breites Spektrum der bestehenden Energiemodelllandschaft abgedeckt. Ziel des Vergleichs ist es, die Ergebnisse unterschiedlicher Modellansätze für den Markthochlauf neuer Stromanwendungen zu vergleichen. Die Entwicklungsdynamik neuer Stromanwendungen ist entscheidend für den Weg hin zu einer „elektrifizierten Gesellschaft“, welche auch Auswirkungen auf die Versorgungssicherheit haben kann.

Wie sich kritische Situationen (z.B. eine „kalte Dunkelflaute“) künftig bewältigen lassen, wollen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchen indem sie systemanalytische Modelle zur Nachfrageentwicklung mit Elektrizitätsmarktmodellen koppeln. Letztere dienen zur Analyse der zukünftigen Erzeugungssicherheit und betrachten ob die Erzeugungs- und sonstigen Backup-Kapazitäten für die Bewältigung von Perioden mit hoher Residuallast ausreichend sind. Aus den nachfrageseitigen Modellen leitet das Team zukünftige erwartete Lastgänge für die neuen Stromanwendungen ab und nutzt diese als Input für die Elektrizitätsmarktmodelle.

Der Fokus des Projekts liegt auf Elektromobilität und Wärmepumpen im Wohngebäudebereich. Da Investitionsentscheidungen für Pkw und Gebäudeheizsysteme von verschiedenen Akteuren getroffen werden, gibt es hier vielfältige Einflussfaktoren, welche die einzelnen Modellansätze unterschiedlich abbilden. Dabei wendet das Konsortium verschiedene detaillierte Modelle mit spezifischem Analysefokus an.

Dreistufiges Verfahren

Das Modellexperiment verläuft dreistufig. In der ersten Stufe vergleicht das Forscherteam Modelle mit gleichem Analysefokus direkt miteinander, zum Beispiel solche, die die Entwicklung der Elektromobilität abbilden. In der zweiten Stufe werden alle Modelle des Verbundes zu einem Energie-Modelle-System (EMS) gekoppelt und die entsprechenden Parameter übergeben. In der dritten Stufe soll dieses Vorgehen nochmals wiederholt werden. Auf diese Weise wollen die Projektpartner Einflussfaktoren (wie beispielsweise den Strompreis) an die Nachfrage-orientierten Modelle zurückgeben, um so wechselseitige Abhängigkeiten des Markthochlaufes mit Preisentwicklungen berücksichtigen zu können.

Diese Abhängigkeiten werden vom Team genutzt, um zu untersuchen, ob und wie die Elektrizitätsnachfrage zukünftig im Jahresverlauf gedeckt werden kann, indem Flexibilitätspotenziale der Erzeugungsanlagen und Nachfrageanwendungen genutzt werden. Dabei wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den Fokus insbesondere auf ein Jahr mit extremen Wetterbedingungen legen. Durch den Vergleich der Ergebnisse unterschiedlicher Elektrizitätsmarktmodelle wollen sie insbesondere ableiten, wie sich Flexibilitätspotenziale auf die Erzeugungssicherheit auswirken.

Projektpartner

  • Technische Universität Dresden - Lehrstuhl für Energiewirtschaft
  • Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI)
  • Universität Duisburg-Essen - Fakultät für Wirtschaftswissenschaften - Lehrstuhl für Energiewirtschaft
  • Karlsruher Institut für Technologie (KIT) - Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion (IIP)
  • Energy Systems Analysis Associates - ESA2 GmbH
  • M-Five GmbH Mobility, Futures, Innovation, Economics
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01.01.2019 31.12.2021 Heute ab­ge­schlos­sen

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För­der­sum­me: rund 1 Million Euro

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