Energiemodelle

Die Energiewende verknüpft die früher getrennten Sektoren Strom, Mobilität, Heizung und Industrie. Nachhaltige Energieinfrastrukturen der Zukunft verbinden daher ein weites Spektrum an Energiesystemen: Von dem Solaranlage-Batteriespeicher-Tandem im Einfamilienhaus, über das Blockheizkraftwerk in Stadtteilen oder Wasserstoff-Pipelines für Industrieanwender bis hin zu neuen Nah- und Fernleitungen für Strom, Gas und Wärme, die Verbraucher, Erzeuger und Speicher innerhalb und zwischen verschiedenen Städte und Regionen verbinden.

Energiemodelle zur Abbildung aller Bausteine

Um hier verlässlich planen zu können, braucht es energiewirtschaftliche und energietechnische Modelle, die die Wechselwirkung aller Bausteine realitätsnah abbilden. Sie bilden die Basis für Entscheidungen über den politischen Rahmen und die wirtschaftlichen Investitionen, die das Energiesystem für Jahrzehnte gestalten. Aber insbesondere bei der realistischen Einbindung der Sektorkopplung stoßen derzeitige Modelle an ihre Grenzen. Die techno-ökonomischen Eigenschaften vieler Kopplungsoptionen zwischen Strom, Gas, Mobilität, Heizung und Industrie weisen derzeit noch hohe Unsicherheiten auf. Die ganzheitliche Analyse gekoppelter Energieinfrastrukturen ist also ein drängendes Forschungsthema.

Fraunhofer IEG nutzt detaillierte, computerunterstützte Modelle, die auf den Eigenschaften der kleinsten Einheiten im System aufsetzen, um die Auswirkungen von konkreten Innovationen für das Gesamtsystem abbilden. Darauf aufbauend lassen sich die Effekte für Märkte und Volkswirtschaften abschätzen und der Lösungsraum der Energiewende besser verstehen. Dies betrifft sowohl strukturelle Überlegungen zur übergreifenden systemischen Betrachtung als auch detaillierte Planung von Standorten, Übertragungs- und Verteilnetzen mit ihren relevanten technischen und wirtschaftlichen Restriktionen.

Technologie-Roadmaps

Es entstehen auch Technologie-Roadmaps, die zur Identifikation neuer Geschäftsmodelle bis hin zu Vorschlägen für ein neues Marktdesign und die Erarbeitung detaillierter Politikinstrumente genutzt werden können. Das Angebot der Systemanalyse ist somit für kommunale Unternehmen ebenso relevant wie für Regulierer.

Die Modelle nutzen umfangreiche Datenbanken über relevante Statistiken, Karten, Techniksteckbriefe sowie Verbrauchs- und Erzeugungskurven. Für vergleichbare und transparente Ergebnisse für Regionen, Länder und Kontinente über Zeiträume bis zum Jahr 2050 und nutzen die Modelle abgestimmte Rahmenbedingungen sowie Open Source und Open Data Konzepte.

Fraunhofer ISI und IEG entwickeln die Modelle zusammen fortlaufend inhaltlich weiter und passen sie flexibel an neue Fragestellungen aus Wissenschaft, Gesellschaft und Industrie an. Durch die Zusammenarbeit mit Softwareentwicklern bleibt der technische Unterbau der Modelle stets agil und auf dem neusten Stand.