4NEMO – Forschungsnetzwerk zur Entwicklung neuer Methoden
der Energiesystem-Modellierung
Hauptziel des 4NEMO Projekts ist die Integration von ökonomischen und sozialen Aspekten und deren Dynamik in die Modellierung von Energiesystemen. Zu diesem Zweck sollen bestehende Modelle weiterentwickelt werden, um eine bessere Vergleichbarkeit innerhalb der verschiedenen Modelle zu erreichen. Diese systematischen Modellvergleiche sollen unter Verwendung von, innerhalb des Projekts abgeleiteten, Kontext-Szenarien erfolgen. Neben einer Verbesserung der Transparenz wird das Projekt somit zu einer besseren Vergleichbarkeit und Interpretierbarkeit der Modelle beitragen. Der erzeugte Ergebnisraum kann dafür genutzt werden die Stärken und Schwächen der jeweiligen Modelle abzubilden.
4NEMO - Research Network for the Development of New Methods in Energysystem Modelling
Das Projekt wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert.
Obwohl die TU Bergakademie Freiberg in allen Arbeitsschritten des Projekts involviert ist, trägt das
Team der Universität Freiberg hauptsächlich zum Arbeitspaket 3 bei.
Arbeitspaket 3: Entwicklung von konsistenten sozio-technologischen Kontextszenarien für den europäischen Strommarkt bis zum Jahr 2050 (WP3)
Schwerpunkt des dritten Arbeitspakets (WP3) ist die Entwicklung sozio-technologischer Kontextszenarien. Unter Verwendung des Cross-Impact-Balance (CIB) Ansatzes werden konsistente und transparente Szenarien erstellt. Der CIB Ansatz kommt bereits in einem breiten Anwendungsgebiet zum Einsatz und wird für Analysen von Energiesystemen, Nachhaltigkeit, Innovation, Gesundheitswesen und Klimawandel genutzt, allerdings stellt die Anwendung dieser Methode im Bereich des europäischen Strommarktes ein Novum dar.
Basierend auf den entwickelten qualitativen sozio-technologischen Kontextszenarien wird das Team konsistente Datensätze für Strommarktmodelle ableiten. Unter Verwendung dieser Datensätze können quantitative Szenarien des europäischen Strommarktes bis zum Jahr 2050 abgeleitet werden.
Zunächst werden im Rahmen des CIB Ansatzes wesentliche Elemente (Deskriptoren) für die Beschreibung des europäischen Strommarktes identifiziert. In diesem Schritt wird nicht nur auf eine umfangreiche Literaturrecherche zurückgegriffen, sondern gleichzeitig die Expertise verschiedener Experten/-innen herangezogen. Dies wird zum einen über die systematische Auswertung von Fragebögen erreicht und zum anderen über umfassende Diskussionen innerhalb der Workshops, die im Zuge des Projekts abgehalten werden. Neben quantitativen Faktoren werden auch qualitative Aspekte, welche das Elektrizitätssystem und damit den Strommarkt beeinflussen, berücksichtigt. Diese Faktoren und deren Wechselwirkungen zu anderen Deskriptoren werden in einem zweiten interdisziplinären CIB-Workshop identifiziert und diskutiert. Um die Verknüpfung qualitativer Szenarioentwicklung mit quantitativen Modellierungsansätzen zu verbessern, haben wir es uns zum Ziel gesteckt die CIB Methode weiter zu entwickeln. Im Zuge dessen soll zum einen die Anzahl an möglichen Deskriptoren, welche innerhalb des CIB Ansatzes berücksichtigt werden kann, erhöht werden. Zum anderen soll die CIB Methode für die Verifizierung von Szenarien angewandt werden, welche durch rein quantitative Modelle erstellt wurden.
Forschungsaufgaben innerhalb des Arbeitspakets 3:
- Identifikation relevanter Faktoren (Deskriptoren), welche einen maßgeblichen direkten oder indirekten Einfluss auf den europäischen Strommarkt aufweisen. Diese werden durch umfangreiche Sekundärforschung und Experten-Workshops ermittelt.
- Beurteilung und Bewertung von Wechselwirkungen innerhalb der identifizierten Faktoren durch den Einsatz der Cross-Impact Matrix Methode.
- Erarbeitung eines Satzes möglicher sozio-technologischer Kontextszenarien und deren weiterer Einsatz in Energiemarktmodellen.
- Weiterentwicklung des bestehenden CIB Ansatzes.
- Auswahl und Aufbereitung sozio-technologischer Kontextszenarien.
Wichtige Meilensteine des Arbeitspakets 3:
| 1. Workshop | Identifikation und Spezifizierung von Faktoren, welche den europäischen Strommarkt direkt oder indirekt beeinflussen. Erstellung der „short list“, welche die wesentlichen Faktoren beinhaltet. |
| 2. Workshop | Basierend auf den Einschätzungen der Experten/-innen werden direkte Einflüsse innerhalb der möglichen Variationen der Deskriptoren identifiziert und bewertet. |
| 3. Workshop | Präsentation und Diskussion der sozio-technologischen Kontextszenarien. |
| Kontinuierliche Verbesserung | Konkretisierung und endgültige Festlegung der Ergebnisse aus Arbeitspaket 3 innerhalb des Arbeitspakets 4. |
Projektpartner
Datum des Workshops: 30. und 31. April 2017
Programm des Workshops: Zeitplan
Struktur und Motivation:
Der erste CIB Workshop stellt die erste Veranstaltung in einer Reihe aus insgesamt drei Workshops dar. Ziel der Workshops ist die Entwicklung konsistenter und transparenter qualitativer und quantitativer Szenarien für den europäischen Strommarkt. Eine Weiterentwicklung des CIB Ansatzes soll dabei die Evaluierung qualitativer und quantitativer Aspekte und deren Einflüsse auf den Strommarkt ermöglichen. Die Ergebnisse der Workshops werden in den weiteren Arbeitsschritten des Projektes dazu verwendet umfangreiche und konsistente Datensätze für die Modellierung des europäischen Strommarktes zu generieren.
Vorrangiges Ziel des ersten Workshops war die Ausarbeitung eines Satzes qualitativer und quantitativer Deskriptoren. Im Vorfeld zu diesem Workshop wurde den Teilnehmern/-innen zu diesem Zweck eine Liste systemrelevanter Elemente für die Beschreibung des europäischen Strommarktes vorgelegt. Diese Liste wurde durch umfangreiche Literaturrecherchen des Teams aus Arbeitspaket 3 erstellt. Im Anschluss wurden die Experten/-innen innerhalb des Workshops gebeten eine kritische Einschätzung dieser interdisziplinären Aspekte zu geben, um eine Auswahl der wesentlichsten Systemelemente zu treffen. Unter den Teilnehmern/-innen des Workshops befanden sich sowohl Partner des 4NEMO-Projekts, als auch externe Partner.
Wir möchten den Teilnehmer/-innen des ersten CIB Workshops unseren Dank aussprechen:
| Dipl. Wi.-Ing. Borggrefe, Frieder | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Stuttgart |
| M. Sc. Brumme, Anja | TU Bergakademie Freiberg |
| Prof. Dr. Fröhling, Magnus | TU Bergakademie Freiberg |
| MBA Govorukha, Kristina | TU Bergakademie Freiberg |
| Dipl.-Ing. Herrmann, Andreas | TU Bergakademie Freiberg |
| Dr.-Ing. Huber, Matthias | Ifo Institut, München |
| Dr. Kober, Tom | Paul Scherrer Institut (PSI), Villigen, Schweiz |
| MBA Kunz, Paul | Forschungszentrum Jülich |
| Dipl.-Ing. León, Christian | Zentrum für interdisziplinäre Risiko - und Innovationsforschung ZIRIUS, Stuttgart |
| M. Sc. Mädlow, Anne | TU Bergakademie Freiberg |
| MBA Mayer, Philip | TU Bergakademie Freiberg |
| Dr. Naegler, Tobias | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Stuttgart |
| Prof. Dr. Rübbelke, Dirk | TU Bergakademie Freiberg |
| Dr. Voigt, Sebastian | Zentrum für Europäische Wirtschaftsforschung (ZEW), Mannheim |
Kurze Übersicht der Ergebnisse:
Die Auswahlliste relevanter Deskriptoren wurde mittels umfassender Diskussionen durch die Experten/-innen innerhalb des Workshops und durch die Auswertung der Fragebögen ausgearbeitet. Unter Verwendung dieser Deskriptorenliste in Verbindung mit weiteren Parametern der Elektrizitätsmodelle, soll ein konsistentes Bild des künftigen europäischen Strommarktes erzeugt werden. Eine Beurteilung von Stärke und Art der Wechselwirkungen zwischen den identifizierten Deskriptoren wird Gegenstand des zweiten Workshops sein. Die Arbeit an Arbeitspaket 3 ist noch nicht abgeschlossen.
Danksagungen
Für ihre Unterstützung und umfangreiche Beratung im Zuge der Vorbereitung des ersten Workshops, geht unser besonderer Dank an:
- Dr. Stefan Vögele, Forschungszentrum Jülich
- Christoph Weissbart, Ifo Institute, München
- Dr. Wolfgang Weimer-Jehle, ZIRIUS, Stuttgart
Für die Organisation des Workshops möchten wir uns darüber hinaus bedanken bei:
- Medienzentrum der TU Bergakademie Freiberg
- Frau Krug, Sekretariat des Lehrstuhls für Allgemeine Volkswirtschaftslehre, insb. Rohstoffökonomik
Datum des Workshops: 12. und 13. Oktober 2017
Programm des Workshops: Zeitplan
Struktur und Motivation:
Durch den ersten Workshop konnten die wesentlichen Elemente zur Beschreibung des künftigen europäischen Strommarktes im Jahr 2050 identifiziert werden. Die Liste dieser Faktoren (Deskriptoren) wurde mittels umfangreicher Diskussionen durch die Experten/-innen innerhalb des ersten Workshops und durch die Auswertung der Fragebögen ausgearbeitet. Die Identifizierung und Bewertung direkter Wechselwirkungen innerhalb dieser Deskriptoren war Gegenstand des zweiten CIB Workshops.
Wir möchten den Teilnehmern/-innen des zweiten CIB-Workshops unseren Dank aussprechen:
| Dipl. Wi.-Ing. Borggrefe, Frieder | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Stuttgart |
| M. Sc. Dierstein, Constantin | TU Dresden |
| MBA Govorukha, Kristina | TU Bergakademie Freiberg |
| Dr. Habla, Wolfgang | Zentrum für Europäische Wirtschaftsforschung (ZEW), Mannheim |
| Dr. Kober, Tom | Paul Scherrer Institut (PSI), Villigen, Schweiz |
| MBA Kunz, Paul | Forschungszentrum Jülich |
| Dr. Lee, Roh Pin | TU Bergakademie Freiberg |
| M.Sc. Mädlow, Anne | TU Bergakademie Freiberg |
| MBA Mayer, Philip | TU Bergakademie Freiberg |
| M.Sc. Otte, Sebastian | TU Bergakademie Freiberg |
| Prof. Dr. Rübbelke, Dirk | TU Bergakademie Freiberg |
| Dr. Schlothmann, Daniel | TU Bergakademie Freiberg |
| Dr. Vögele, Stefan | Forschungszentrum Jülich |
| Dr. Voigt, Sebastian | Zentrum für Europäische Wirtschaftsforschung (ZEW), Mannheim |
Kurze Übersicht der Ergebnisse:
Zentrales Ziel des zweiten Workshops war die Beurteilung und Bewertung direkter Interdependenzen zwischen den im vorigen Schritt definierten qualitativen und quantitativen Faktoren. Im zweiten CIB-Workshop wurden die Experten/-innen aufgefordert, diese Interdependenzen und deren Natur kritisch zu beurteilen (siehe Abbildung 1).
Im Vorfeld identifizierte das Projekt-Team 120 direkte Wechselwirkungen zwischen den Deskriptoren. Innerhalb des zweiten Workshops wurden 77 (65 %) der 120 Schnittpunkte bewertet. Die Auswahl derjenigen Deskriptoren, die während der Plenums- und Gruppendiskussionen behandelt werden sollten, erfolgte anhand des „analytic hierarchy process“ (AHP). Im Kontext der CIB-Methode ermöglichte es dieses Instrument der multikriteriellen Entscheidungsanalyse, eine Priorisierung aller Deskriptoren vorzunehmen. Auf diese Weise konnten die Diskussionen des Workshops auf die zentralsten Deskriptoren fokussiert werden.
Danksagungen:
Für die Unterstützung und umfangreiche Beratung im Zuge der Vorbereitung und für die Moderation während des zweiten Workshops, gilt unser besonderer Dank:
- Dr. Stefan Vögele, Forschungszentrum Jülich
Für die Organisation des Workshops möchten wir uns darüber hinaus bedanken bei:
- Frau Krug, Sekretariat des Lehrstuhls für Allgemeine Volkswirtschaftslehre, insb. Rohstoffökonomik
- Medienzentrum der TU Bergakademie Freiberg
Datum des Workshops: 26. und 27. April 2018
Programm des Workshops: Zeitplan
Struktur und Motivation
Der dritte CIB-Workshop in Freiberg diente der finalen Bewertung und Diskussion der erarbeiteten Storylines. Die Ergebnisse der ersten beiden CIB-Workshops wurden durch das Projekt-Team (FZ Jülich und TU Bergakademie Freiberg) zusammengetragen und durch die Anwendung der Cross-Impact Balance Analyse ausgewertet. Darüber hinaus wurden Ansätze zur Implementierung der jeweiligen Szenario-Parameter in die Modelle der Projektpartner vorangetrieben.
Wir möchten den Teilnehmern/-innen des dritten CIB-Workshops unseren Dank aussprechen:
| Dipl. Wi.-Ing. Frieder Borggrefe | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Stuttgart |
| MBA Kristina Govorukha | TU Bergakademie Freiberg |
| Dr. Wolfgang Habla | Zentrum für Europäische Wirtschaftsforschung (ZEW), Mannheim |
| Dr. Tom Kober | Paul Scherrer Institut (PSI), Villigen, Schweiz |
| MBA Paul Kunz | Forschungszentrum Jülich |
| M.Sc. Anne Mädlow | TU Bergakademie Freiberg |
| MBA Philip Mayer | TU Bergakademie Freiberg |
| Prof. Dr. Dirk Rübbelke | TU Bergakademie Freiberg |
| M.Sc. Georgios Savvidis | Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER), Stuttgart |
| M.Sc. Kais Siala | TU München |
| Dr. Sebastian Strunz | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ), Leipzig |
| Dr. Stefan Vögele | Forschungszentrum Jülich |
| Dr. Sebastian Voigt | Zentrum für Europäische Wirtschaftsforschung (ZEW), Mannheim |
| M. Sc. Christoph Weissbart | CESifo, München |
Kurze Übersicht der Ergebnisse:
Im ersten Teil des Workshops stand die abschließende Präsentation und Evaluierung der entwickelten Storylines im Vordergrund. Dabei prüften die Experten/-innen die Storylines hinsichtlich inhaltlicher Konsistenz und etwaiger logischer Fehler.
Der entwickelte Szenario-Raum beinhaltete 26 Szenarien, welche zu vier Cluster zusammengefasst wurden:
- Restauration of the EU
- Dash for Gas
- Green Prosperity
- Renaissance of the Nation State
Innerhalb der vier Gruppen lässt sich eine hohe inhaltliche Kongruenz feststellen (siehe Abbildung 1). Aus jedem dieser vier Cluster wurde ein repräsentatives Szenario bestimmt und eine entsprechende Storyline entwickelt, welche während des 3. Workshops vorgestellt wurden.
Neben der Vorstellung der Storylines wurde darüber hinaus intensiv über die Implementierung der Szenarien in die Modelle der Projektpartner diskutiert. Dabei stand maßgeblich die Übersetzung der verschiedenen Deskriptor-Variationen im Vordergrund.
Danksagungen:
Für die Unterstützung und umfangreiche Beratung im Zuge der Vorbereitungen des dritten Workshops und für die intensive Zusammenarbeit während der letzten Arbeitsschritte des Arbeitspaketes gilt unser besonderer Dank:
- Dr. Wolfgang Habla, Zentrum für Europäische Wirtschaftsforschung (ZEW), Mannheim
- Dr. Stefan Vögele, Forschungszentrum Jülich
- Dr. Sebastian Voigt, Zentrum für Europäische Wirtschaftsforschung (ZEW), Mannheim
Darüber hinaus möchten wir uns für die organisatorische Unterstützung bedanken bei:
- Frau Jutta Krug