Vergleich von Open-Source-Stromsystemmodellen – Eine Fallstudie, die sich auf grundlegende Modellierungsparameter für die deutsche Energiewende konzentriert (van Ouwerkerk et al. 2022)
Jonas van Ouwerkerk, Karlo Hainsch, Soner Candas, Christoph Muschner, Stefanie Buchholz, Stephan Günther, Hendrik Huyskens, Sarah Berendes, Konstantin Loffler, Christian Bußar, Fateme Tardasti, Luja von Kockritz und Rasmus Bramstoft
Die jüngsten europäischen und deutschen Klimaziele fordern einen schnelleren Übergang des Stromsystems hin zu variablen erneuerbaren Energiequellen. Mit der zunehmenden Bedeutung von Open Science wurden in den letzten Jahren mehrere Open-Source-Modelle entwickelt. Es existieren jedoch nur wenige Studien, die ihre Leistung miteinander vergleichen.
Aus diesem Grund wird in dieser Studie ein umfassender Modellvergleich von fünf ausgereiften Open-Source-Stromsektormodellen durchgeführt. Zu diesem Zweck wenden wir acht vollständig harmonisierte und vereinfachte Einjahresszenarien für den deutschen Stromsektor an, um Abweichungen in den Modellergebnissen zu analysieren.
Zunächst zeigt eine vertiefte Analyse von zwei Basisszenarien für 2016 und 2030, dass sich auf linearer Programmierung basierende Modelle erheblich von Modellen mit vorimplementierten Versandaufträgen unterscheiden. Weitere Abweichungen treten bei allen Modellen auf und werden vor allem durch die indifferente Nutzung von Flexibilitätsoptionen wie Speicherung und Übertragung verursacht.
Zweitens werden Variationen von Parametern und Merkmalen mit politischer Bedeutung individuell auf das Basisszenario 2030 angewendet, um deren Auswirkungen auf die Modellergebnisse zu identifizieren. Dazu gehören CO2-Emissionsbudgets, erhöhte Anforderungen durch Sektorkopplung, Kohleausstiegsstrategien und Anteile erneuerbarer Energien. Die Ergebnisse zeigen, dass einige Modelle weitaus sensitiver auf diese Parameter reagieren als andere und die Anteile erneuerbarer Energien allein nicht ausreichen, um die gewünschten Effekte bei der Emissionsreduktion zu erzielen. Ein umfassendes Szenario für das Jahr 2030 schließlich kombiniert alle Maßnahmen, um allgemeine Trends zu bewerten, die sich aus den jüngsten Aktualisierungen der deutschen Energiepolitik ergeben.
Die Modellergebnisse deuten darauf hin, dass die neuen Ziele deutlich höhere Investitionen in erneuerbare Erzeugungskapazitäten, Speicherung und Übertragung erfordern.