Deutschland und Europa sollen klimaneutral werden. Dafür müssen erneuerbare Energien weiter ausgebaut und stärker mit den Sektoren Gebäude, Verkehr und Industrie verzahnt werden. Die Kopplung hilft dabei, erneuerbare Energien zu integrieren und zu nutzen. Sie verändert aber auch, wie Energie umgewandelt, verteilt und genutzt wird. Offen ist noch, wie ein dekarbonisiertes, kosteneffizientes und zuverlässiges Energiesystem optimal ausgestaltet ist.

Methodisch lassen sich solche Fragen mit modernen Energiesystemmodellen analysieren. Diese Modelle bilden meist Teilbereiche des Energiesystems ab, beispielsweise die Netzinfrastruktur, den Strommarkt oder die Endverbrauchssektoren. Dabei werden andere Bereiche des Energiesystems aufgrund der Komplexität des Problems oft nur vereinfacht abgebildet oder vernachlässigt.

Das Forschungsprojekt Green VEgaS beschäftigt sich mit der Frage, wie das komplexe Energiesystem gesamtheitlich analysiert und bewertet werden kann. Dazu wird eine Werkzeugkette zur mehrstufigen, iterativen Optimierung und volkswirtschaftlichen Bewertung der sektorenübergreifenden Energieinfrastruktur, -erzeugung und -nachfrage entwickelt. Die Werkzeugkette basiert auf bestehenden Modellen der beteiligten Institute, die im Rahmen des Projektes vor dem Hintergrund der Sektoren- und Modellkopplung weiterentwickelt werden. Konkret sollen das Energiesystemmodell DIMENSION des EWI, das Stromnetzmodell der TU Dortmund und das Wärme- und Gasnetzmodell des GWI miteinander gekoppelt werden.

Rolle des EWI

Das EWI bringt sein Energiesystemmodell DIMENSION in die Entwicklung der Werkzeugkette zur Kopplung der drei Modelle ein. So wird ermöglicht, Transformationspfade des europäischen Strommarktes und der Endverbrauchssektoren übergreifend zu betrachten. Das Modell soll im Zuge des Projektes insbesondere mit Blick auf die Sektorenkopplung weiterentwickelt und mit den Modellen der beteiligten Institute gekoppelt werden:

• Grundlage der Modellkopplung ist eine gemeinsame, konsistente Datenbasis. Das EWI bringt hier seine Expertise in der Definition von Szenarien ein.
• Das EWI modelliert das integrierte Energiesystem und bestimmt kosteneffiziente Ausbaupfade innerhalb der Sektoren Strom, Power-to-X, Wärme und Verkehr.
• Das EWI-eigene Modell DIMENSION wird um die Abbildung subnationaler Regionen erweitert. Dies ermöglicht die explizite Berücksichtigung regionaler Besonderheiten, zum Beispiel hinsichtlich der vorhandenen (Netz-)Infrastruktur.
• Neben der Regionalisierung werden weitere Erweiterungen von DIMENSION zur Kopplung der drei Modelle angestrebt. Durch die Zusammenarbeit mit den Projektpartnern soll insbesondere die Abbildung der Schnittstellentechnologien untersucht, validiert und weiterentwickelt werden.