Zur Untersuchung von Strategien für die zukünftige Entwicklung des deutschen Energieversorgungssystems wurden in den letzten Jahren zahlreiche optimierende Energiesystemmodelle entwickelt. Technologien zur Wandlung, Speicherung, Nutzung und zum Transport von Energie sind in diesen Modellen stark abstrahiert abgebildet, um die Größe des mathematischen Problems und folglich die zu deren Lösung benötigte Rechen-zeit in Grenzen zu halten. Dies gilt insbesondere für Modelle, die lange Zeiträume mit einer hohen zeitlichen – in der Regel stündlichen – und räumlichen Auflösung rechnen. Die zur Abbildung der Technologien gewählten Vereinfachungen können sich dabei wesentlich unterscheiden. Im Bereich des Stromsystems betrifft dies regelbare Kraft-werke und Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen (KWK) ebenso wie Speicher, Übertragungsnetze und Lastmanagement. Zu letzterem gehören auch die im Rahmen der Sektorenkopplung potenziell zukünftig an Bedeutung gewinnenden, teilweise flexiblen neu-en Verbraucher wie Elektrofahrzeuge, Wärmepumpen sowie Anlagen zur Erzeugung synthetischer Energieträger (Wasserelektrolyse, Methanisierung, Fischer-Tropsch-Synthese etc.).

Im Hinblick auf Herausforderungen wie Unsicherheiten von Parametern oder eine hohe Diversität der Ergebnisse existierender, grundlegend ähnlicher Modelle können Ansätze des Modellvergleichs nach Vorbild der Klimaforschung für die Energiesystemanalyse nachahmenswert sein. Insbesondere Ensemblerechnungen mit unterschiedlichen Mo-dellen bieten Vorteile gegenüber dem Erzeugen einer Vielzahl an Ergebnissen mit einem einzelnen Modell. So repräsentiert das Modellensemble eine Vielzahl von „Best-Effort“-Ansätzen, um ein komplexes System zu simulieren. Es kann eine Art Vertrauensmaß für mögliche zukünftige Entwicklungen abgeleitet werden, sofern die eingesetzten Modelle unabhängig voneinander sind und das Modellensemble keinem systematischen Fehler unterliegt. Die grundlegende Idee von Ensemblerechnungen ist es eine ausreichend große Anzahl von Modelldurchläufen zu generieren, um einen systematischen Modellvergleich für unterschiedliche Fragestellungen und Sub-Experimente zu ermöglichen.

• Welche Auswirkungen haben unterschiedliche Modellierungsansätze auf den Einsatz von Lastausgleichs- und Sektorenkopplungsoptionen?

• Welche Rolle spielt bei Optimierungsmodellen dabei die Zusammensetzung der Zielfunktion?

• Wie wirken sich unterschiedliche Technologieabbildungen, insbesondere bei Kraftwerken, Netzen, Speichern und flexiblen Lasten auf das Modellergebnis aus?

• Welchen Einfluss hat die Wahl des Modells auf die Ergebnisse hinsichtlich des Einsatzes und der Wechselwirkung verschiedener Lastausgleichs- und Sektorenkopplungsoptionen?

• Inwiefern sind diese Unterschiede von den technisch-strukturellen und ökonomischen Annahmen eines Rahmenszenarios beeinflusst?

• Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung (DIW)

• Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

• Forschungsstelle für Energiewirtschaft (FfE)

• Reiner Lemoine Institut (RLI)

• Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft (IAEW), Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe (ISEA)

• Universität Duisburg-Essen, Lehrstuhl für Energiewirtschaft (EWL)

• Universität Stuttgart, Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER)

• Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie (WI)

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des 6. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung (Förderaufruf Modellexperimente für die Systemanalyse (MODEX) vom 01.12.2017).