Die Transformation unseres Energiesystems ist ein dynamischer Prozess, der unter Unsicherheit und oft ohne perfekte Voraussicht gestaltet werden muss. Politische, technologische und gesellschaftliche Rahmenbedingungen ändern sich fortlaufend, während unterschiedliche Akteure teils widersprüchliche Zielvorstellungen verfolgen. Herkömmliche Modellansätze der Energiesystemanalyse stoßen hierbei oft an ihre Grenzen: Sie berechnen meist nur eine einzige, rein kostenoptimale Lösung für ein vorgegebenes Ziel. Dadurch bleiben alternative Handlungsoptionen sowie der konkrete Weg dorthin, also inklusive möglicher Sackgassen und Abhängigkeiten, weitgehend unerforscht.

Um dieses Problem zu lösen, kombiniert das Forschungsprojekt OPTIMA erstmals zwei fortschrittliche Modellierungsansätze: Eine dynamisch-rekursive Pfadmodellierung, die den Transformationsprozess schrittweise über mehrere aufeinander aufbauende Zeiträume abbildet, und die Methode MGA (Modelling to Generate Alternatives). Anstatt nur eine kostenoptimale Lösung zu berechnen, erzeugt MGA systematisch eine Vielzahl fast gleichwertiger, aber strukturell unterschiedlicher Handlungsoptionen. Das macht Entscheidungen robuster gegenüber unvorhersehbaren Entwicklungen und macht reale Spielräume bei Zielkonflikten sichtbar. Um die dabei entstehende Informationsmenge handhabbar zu machen, entwickeln wir gemeinsam mit relevanten Stakeholdern partizipative Verfahren (wie datenbasiertes Clustering), die diese Lösungsräume transparent verdichten und praxistaugliche Entscheidungshilfen liefern.

Projektziele

  • Einsatz und Weiterentwicklung von MGA (Modelling to Generate Alternatives): Nutzen der MGA-Methodik zur systematischen Berechnung diverser, fast optimaler Lösungsalternativen, um bei Zielkonflikten reale Handlungsspielräume aufzuzeigen.
  • Partizipative Komplexitätsreduktion: Entwicklung von Verfahren (wie Clustering), um gemeinsam mit Beteiligten aus der Praxis die großen MGA-Lösungsmengen transparent und handhabbar zu machen.
  • Praxistest und Open-Source-Transfer: Erprobung des MGA-Ansatzes in vier themenübergreifenden Fallstudien (ein großes zentrales Energiesystem, ein kleines dezentrales Energiesystem, kommunale Wärmeplanung und Transportinfrastruktur) sowie die freie Veröffentlichung der Modelle und Leitfäden für Wissenschaft und Energiewirtschaft.

Leitfragen

  • Welche Handlungsoptionen bestehen abseits des einen kostenoptimalen Pfads?
  • Wie wirken sich Entscheidungen unter Unsicherheit über verschiedene Zeiträume hinweg aus?
  • Wie lassen sich komplexe Lösungsräume praxistauglich gestalten?
  • Wie lässt sich der Modellierungsansatz des dynamisch-rekursiven MGAs auf unterschiedliche Ebenen der Energiewende übertragen?

Die Rolle des EWI in OPTIMA

Das EWI arbeitet bei „Arbeitspaket 3: Implementierung des dynamisch-rekursiven MGA-Workflows“ und „Arbeitspaket 8: Synthese & Open-source Veröffentlichung“ mit und übernimmt Leitung und inhaltliche Arbeiten bei „Arbeitspaket 6: Fallstudie 3: Kommunale Wärmeplanung & Abgleich mit nationalen Transformationspfaden“.

  • Weiterentwicklung des EWI-eigenen Energiesystemmodells DIMENSION für dynamisch-rekursives MGA inkl. Komplexitätsreduktion
  • Auf Basis der KOMPare-Daten mittels dynamisch-rekursivem MGA eine reproduzierbare Alternativenmenge nah-optimaler, bottom-up-informierter Wärmetransformationspfade erzeugen und zu repräsentativen Pfad-Archetypen verdichten.
  • Die Archetypen entlang zentraler KPIs (Bezahlbarkeit/Systemkosten, Klimawirkung, Umsetzbarkeit inkl. Netz-/Flächenbedarf) bewerten und ihre Passgenauigkeit zum dena-Leitstudienpfad sowie die maßgeblichen Zielkonflikte transparent machen.