Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und 
Pfadabhängige Ausbauoptimierung für Analysen des zukünftigen Wasserstoff- und Erdgasmarkts
Das "IMAGINE Modelling and Optimisation Framework" des Fraunhofer-Instituts für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE widmet sich der Gestaltung eines klimaneutralen europäischen Energiezielsystems durch die Transformation der Wasserstoff- und Erdgasinfrastruktur. Im Fokus stehen dabei konsistente Ansätze zur Entscheidungsfindung über Kapazitätsausbau und -rückbau über mehrere Zeiträume hinweg. Das Framework integriert umfangreiche Datensätze, darunter Kosten, Fördermengen, Technologien, Importaspekte und Betriebsdaten.
Die Analyse und Weiterentwicklung des europäischen und globalen Wasserstoff- und Erdgasmarktes bilden den zentralen Kern der Optimierung. Dies umfasst technologische Strukturen, Verluste, Effizienz, Potenziale und Restriktionen, bestehende Infrastrukturen, Gasreserven, erneuerbare Potenziale sowie Nachfrage-Zeitreihen für Energieträger wie Methan (CH4), Wasserstoff (H2) und Elektrizität.
Das IMAGINE-Framework nutzt ein lineares Optimierungsmodell (LP), das verschiedene Regionen einschließt, wie Europa (EU27 + NO/GB/CH – CY/MT) und ausgewählte Länder mit Exportfunktionen. Das übergeordnete Ziel ist die Minimierung von Investitions- und Betriebskosten unter Beachtung von Klimazielen.
Der mehrperiodische Planungshorizont des IMAGINE-Frameworks umfasst aufeinanderfolgende Jahre in täglicher Auflösung. Die Ergebnisse beinhalten optimierte Versorgungsmischungen für Methan (CH4) und Wasserstoff (H2), Expansions- und Umnutzungspfade für Pipelines, Speicher, Terminals sowie Preise für Methan, Wasserstoff und auch Kohlendioxid (CO2).
Das Projekt berücksichtigt ebenfalls Märkte und Instrumente, einschließlich des Methanmarktes, des Wasserstoffmarktes und CO2-Instrumente. Die verfügbaren Technologieoptionen reichen von Pipelines über Gasspeicher und grüne Wasserstoffproduktion bis zur Produktion von grauem Wasserstoff, Biomethan und synthetischem Methan. Durch die umfassende Optimierung und Berücksichtigung einer Vielzahl von Faktoren trägt das IMAGINE Modelling and Optimisation Framework zur Entwicklung eines nachhaltigen und klimaneutralen Energiesystems in Europa bei.