Forschungsprojekt Pfade³

Die Energiewende ist geprägt von Langfristzielen im Bereich THG-Emissionsreduktion und der Minderung des Primärenergieverbrauchs. Trotz festgelegter Zielvorgaben für Stützjahre gibt es hinsichtlich der Realisierung einer nachhaltigen Stromversorgung große Unsicherheiten. Das Ziel ist klar, die Wege dorthin zahlreich und komplex. Eine Vielzahl von Ungewissheiten machen es notwendig, das Investitionsvorgehen während der Energiewende sinnvoll zu Planen. Zu den potentiellen Risiken gehören unterschiedliche Entwicklungen und Investitionsunsicherheiten bei Erzeugungsanlagen und notwendigen langfristigen Infrastrukturmaßnahmen sowie Unsicherheiten hinsichtlich Primärenergiepreisentwicklungen und der Verwertbarkeit von Stromüberschüssen, die aus einem Ausbau der EE resultieren. Folglich ist es unzulänglich, sich bei der Betrachtung des zukünftigen Energiesystems in Deutschland nur auf festgelegte, teils kurzfristige und sektorspezifische Ziele zu fokussieren.

Der Entwicklungspfad als Ganzes muss berücksichtigt werden.

So kann verhindert werden, dass sich der langfristige Einfluss von Entscheidungen, die auf Basis kurzfristiger Sichtweisen getroffen werden, als nachteilig erweist. Verzögerte Investitionen können langfristige Ziele durch Restriktionen bzgl. Bestandsanlagen, Austauschraten und Absatzmärkten erschweren. Besonders sektorübergreifende Infrastrukturinvestitionen (E-Kfz, Oberleitungs-Lkw, Gebäudesanierung, Smart Home) verlangen einen hohen Kapitaleinsatz und müssen eine hohe Durchdringung erreichen, um einen positiven Effekt aufweisen zu können. Dabei ist es besonders wichtig, den Einfluss von Planabweichungen zu untersuchen, um flexibel auf sich ändernde Rahmenbedingungen reagieren zu können.

Ziel dieses Projekts ist die derartige Weiterentwicklung des bestehenden Modells SCOPE, sodass der Ausbau des Gesamtversorgungssystems über die relevanten Sektoren (Strom-Wärme-Verkehr) und Zeitperioden (2015 bis 2050) hinweg beschreiben werden und damit als Grundlage zur Bestimmung eines optimalen und robusten Entwicklungspfades dienen kann.

Aus mathematischer Sicht besteht das Projektziel in der Entwicklung von Optimierungs- Aggregations- und Dekompositionsverfahren für die speziellen und sehr komplexen Anforderungen der Energiewendemodellierung. Aus energiewirtschaftlicher Sicht besteht das Ziel des Projekts in der Bewertung des Einflusses von Inputparametern, Modellkonfigurationen und Randbedingungen auf Simulationsergebnisse einerseits und die Bestimmung der bei der Pfadsimulation eines optimalen Klimaschutzszenarios auftretenden Potentiale, Restriktionen und Auswirkungen von Infrastrukturentscheidungen hinsichtlich politischer Ziele andererseits.