Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
Untersuchungsschwerpunkte
- Kostenoptimierte strukturelle Transformation nationaler Energiesysteme hin zur Treibhausgasneutralität
- Zukünftige jahresscharfe Ausbaupfade von Technologien sowie Marktanteil- und Technologietrends
- Technologiespezifische Betriebsführungsstrategien basierend auf der Interaktion sektorkoppelnder Technologien
- Einfluss und Systemintegration von Sektorkopplungstechnologien wie z.B. Elektrofahrzeuge, Elektrolyseuren oder elektrische Wärmepumpen
Hintergrund der Modellanwendung
Um die gesetzten Klimaschutzziele zu erreichen, hat die Europäische Kommission und die Bundesregierung die fundamentale Umgestaltung des deutschen und europäischen Energiesystems beschlossen. Eine grundlegende Restrukturierung des heutigen Energiesystems ist somit unausweichlich. Wie und mit welchen Auswirkungen diese Umstrukturierung erfolgt, ist Gegenstand der Analysen mit dem Energiesystemmodell REMod:
Wie kann eine kostenoptimale Transformation eines transnationalen und nationalen Energiesystems - unter Berücksichtigung aller Energieträger und Verbrauchersektoren - im Einklang mit den erklärten Klimazielen und der Gewährleistung einer sicheren Energieversorgung erreicht werden? Aufgrund der individuell anpassbaren Durchführung von Szenarioanalysen, ist das Modell REMod zur Beantwortung spezifischer Fragen zur Transformation nationaler Energiesysteme bestens geeignet. In wiederholter Zusammenarbeit mit Bundes- und Landesministerien, internationalen Forschungseinrichtungen und vor allem durch den engen Austausch mit Industriekunden wurde die Anwendbarkeit als strategisches Beratungs-Tool bewiesen und das Modell fortlaufend weiterentwickelt.
Modelleigenschaften
Das Modell REMod beruht auf einer kostenbasierten, nicht-linearen Optimierung (trans-)nationaler Energieversorgungssysteme, deren CO2-Emissionen ein vorgegebenes Budget und/oder vorgegebene jährliche Reduktionsziele nicht überschreiten. Das Optimierungsziel besteht darin, alle Generatoren, Speicher, Konverter und Verbraucher zu minimalen Kosten so zu dimensionieren, dass die Energiebilanz des Gesamtsystems zu jeder Stunde erfüllt wird. Jede Technologieeigenschaft kann hierbei in beliebiger Detailtiefe abgebildet werden. So können z.B. verschiedene Ladestrategien für batterie-elektrische Fahrzeuge oder die Interaktion von thermischen Speichern mit unterschiedlichen Heizungssystemen realitätsnah abgebildet werden. Im Modell wird somit neben der ökologischen Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit auch die Versorgungssicherheit durch eine hohe technische Detailtiefe sowie zeitliche Auflösung berücksichtigt. Durch das Einbringen realer Wetterdaten wird auch der Einfluss extremer Wetterjahre auf das Energiesystem betrachtet. Ebenso können durch einen Mehr-Knoten-Ansatz unterschiedliche Regionen (z.B. Bundesländer) in dem Betrachtungsraum abgebildet und deren Interaktion untereinander untersucht werden, wodurch Rückschlüsse auf Infrastrukturmaßnahmen möglich sind. Derzeit wird REMod hin zu einer Abbildung des gesamten europäischen Energiesystems weiterentwickelt. Neben Deutschland wurden bereits für einige andere europäische Länder Analysen zur Transformation des jeweiligen Energiesystems durchgeführt.