Die Analyse und das Verständnis von Systemzusammenhängen im Kontext der Energiewende ist eine wichtige Grundlage, um zukunftsweisende Entscheidungen zu treffen. Um diesen Prozess transparent zu gestalten, stehen offene Software-Frameworks zur Verfügung, die Wissenschaftsteams für das Modellieren verschiedenster Szenarien nutzen können.

Open Science ist eine wertvolle Arbeitsgrundlage für die Energiesystemanalyse, um die Qualität von Aussagen, die Politik und Gesellschaft informieren sollen, nachvollziehen zu können. Durch das Offenlegen der gesamten Prozesskette der Modellierung können Forschende Annahmen prüfen und diskutieren.

Insbesondere ermöglicht das Veröffentlichen des Quellcodes als Open Source (OS), Rückschlüsse auf die Qualität der Modelle und Gleichungen, Logiken und Organisationsformen in die Analyse einzubeziehen. Zudem können mit der Veröffentlichung der für die Modellierung benötigten Daten als Open Data (OD) die zumeist kritischen Hürden bezogen auf die Qualität und Transparenz der Modellierungsergebnisse überwunden werden, welche durch beschränkte Nutzungsrechte zumeist gegeben sind. Neben Transparenz von Energiesystemmodellen ermöglicht Open Science auch ein effizientes Arbeiten, da Forschungsteams bereits vorhandene Materialien wiederverwerten können.

Open Source Frameworks: Zugangshemmnisse erkennen

Im Projekt open_MODEX beschäftigen sich das Verbundteam daher mit der Frage, warum trotz vieler OS-Ressourcen neue und einander ähnliche Modelle entstehen, anstatt die vorhandenen Optionen zu nutzen. Durch ein Gegenüberstellen verschiedener Frameworks wollen die Forschenden die Gründe und Zugangshemmnisse aufdecken und Divergenzen in Framework- und Modellansätzen aufzeigen, die Kooperation verhindern.

Der Modellvergleich ist auf zwei Ebenen gestaltet. Zunächst führt das Forschungsteam einen systematischen, umfänglichen theoretischen Vergleich von fünf OS-Frameworks durch. Die beteiligten Frameworks sollen dabei zunächst detailliert beschrieben und gegenübergestellt werden, um Stärken, Schwächen, Ähnlichkeiten und Unterschiede herauszustellen. Dadurch kann das Forschungsteam umfassende Rückschlüsse auf die Qualität der Modelle ziehen und die Open Source Frameworks besser einordnen.

Darüber hinaus möchten die Projektpartner Methoden identifizieren, die in allen Strukturen angewendet werden, und untersuchen, welche Hürden und Barrieren es potenziellen Anwendern schwerer machen mit den vorhandenen OS Frameworks zu arbeiten. Anschließend wollen sie die Potenziale einzelner Frameworks für den Einsatz in der Systemanalyse herausarbeiten und eine Input-Output-Analyse sowie eine anschließende Ursachenanalyse durchführen.

Modellvergleich mit Blick auf den Klimaschutzplan 2050

Die thematische Grundlage für den Vergleich bilden die Ziele des Klimaschutzplans 2050. Aspekte der Sektorkopplung und Emissionsreduktion stehen dabei im Zentrum. Neben einer einheitlichen Betrachtung des Szenarios durch die Modelle aus den teilnehmenden Frameworks, untersucht das Verbundteam Abwandlungen, die den Detailgrad der Abbildung zeitlich, räumlich oder durch die Enge der Kopplung zwischen den Sektoren variieren. Dafür nutzen die Forschenden eigens entwickelte Szenarien, Datensätze und ein Analysekonzept. Ziel ist es, Erkenntnisse zur Wirkung der Aggregationen und Kopplungen zu gewinnen und gesicherte Methoden für die Modellierung einzelner Systemaspekte zu erfassen.

Synergiepotenziale erkennen und nutzen

Aus den gewonnen Ergebnissen des Modellexperiments open_MODEX werden Synergien identifiziert, welche die Kollaboration der Forschungsteams und der beteiligten OS Frameworks zukünftig verbessern soll. Beispielsweise wird aufbauend auf mehreren Vorarbeiten ein einheitliches Datenmodell entwickelt, welches als standardisiertes Format von Frameworks auch über das Projekt hinaus genutzt werden kann und welches das Austauschen über und die Aufbereitung von Daten erheblich vereinfachen kann. (ml)