Energiewirtschaftliche Modellierung: Wie wirken Klimaschutzmaßnahmen?

Um Klimaschutzmaßnahmen zu bewerten, weiterzuentwickeln und verschiedene Strategien zu vergleichen, sind quantitative, modellbasierte Analysen notwendig. Politikmaßnahmen oder Klimaschutzziele werden dabei in Szenarien abgebildet und ihre ökonomischen und ökologischen Auswirkungen im Vergleich zu einer Referenzentwicklung untersucht. Diese Analysen erlauben quantitative Beobachtungen von Emissions-, Wirtschafts- (Output, Struktur, Preise, Beschäftigung, Handel) und Technologieentwicklungen und können die Basis für politische Entscheidungen zum Schutz des Klimas sein. Je nach Fragestellung kommen unterschiedliche Modelltypen zum Einsatz.

Makroökonomische Modelle
Auf der Ebene der Gesamtwirtschaft werden ökonomische und ökologische Effekte mit makroökonomischen Modellen, wie zum Beispiel allgemeinen Gleichgewichtsmodellen (CGE-Modellen), untersucht. Diese Modelle bilden alle Sektoren der Volkswirtschaft ab und beschreiben die Auswirkungen, die sich auf allen Märkten in Abhängigkeit voneinander ergeben. Dabei steht die Interaktion mit den Energiemärkten im Fokus.

Ingenieurwissenschaftliche Modelle
Zur Analyse von einzelnen Wirtschaftssektoren, die im Zusammenhang mit energie- und klimapolitischen Fragestellungen besonders relevant sind, wie zum Beispiel dem Stromsektor, werden ingenieurwissenschaftliche, sogenannte bottom-up-Modelle verwendet. Diese Modelle berechnen einen optimalen, kostengünstigsten Technologiemix, mit dem klimapolitische Vorgaben erfüllt werden können.

Weitere Modelle
Für einzelne Fragestellungen, zum Beispiel für Teilsektoren der Wirtschaft oder Emissionen einzelner Treibhausgase, werden in weiteren Modellen Daten vergangener Jahre ausgewertet. Darauf basierend, können mittels der Szenariotechnik zukünftige Entwicklungen für Treibhausgasemissionen beschrieben werden.

Energiewirtschaftliche Modelle im Einsatz

Das Öko-Institut nutzt energiewirtschaftliche Modelle für die Beantwortung diverser Fragestellungen. Sie wurden von den MitarbeiterInnen des Instituts entwickelt und werden kontinuierlich erweitert.

1. ELIAS: Das Electricity Investment Analysis Modell ist ein Investitionskostenmodell für den deutschen Stromsektor. Es ermittelt, welche Kraftwerksinvestitionen unter ökologischen Rahmenbedingungen am kostengünstigsten sind. Im Projekt „Politikszenarien“ werden damit die Auswirkungen verschiedener Klimaschutzmaßnahmen auf den zukünftigen Kraftwerkspark und seine CO2-Emissionen analysiert. Zudem kommt ELIAS zum Einsatz, um die Auswirkungen der erneuerbaren Energien und der Elektromobilität auf den Kraftwerkspark zu untersuchen.
2. PowerFlex ist ein Strommarktmodell, das den Betrieb von Kraftwerken, deren Erlöse und die resultierenden Strompreise berechnet. Die Besonderheit dieses Modells: Es betrachtet die Flexibilität von Stromnachfrage und -angebot genau. Es berechnet, wann Kraftwerke, Speicher und flexible Stromnachfrager (wie Kühlhäuser oder Elektrofahrzeuge) arbeiten sollten, um Kosten und CO2 zu sparen. Das Modell kommt in verschiedenen Projekten zum Einsatz und lässt sich mit dem Investitionsmodell ELIAS koppeln (Grafik 1).
3. Ein allgemeines Gleichgewichtsmodell (CGE-Modell) wird derzeit von den WissenschaftlerInnen entwickelt. Es bildet die Auswirkungen von Klimaschutzmaßnahmen in verschiedenen Staaten und Wirtschaftsbereichen auf wirtschaftliche Entwicklung, CO2-Emissionen und Beschäftigung ab. Es analysiert zudem Wettbewerbseffekte und die Risiken des so genannten ‚Carbon Leakage’, das heißt eventuelle Verdrängungseffekte für einzelne Wirtschaftszweige. Insbesondere für die internationale Klimapolitik ist eine länderübergreifende, gesamtwirtschaftliche Analyse und Bewertung von Interesse.

Modellierung für Politikberatung und Wissenschaft

Fundierte, transparente und robuste quantitative Modellanalysen sind in der energie- und klimapolitischen Beratung wie auch in der Wissenschaft ein wichtiges Werkzeug. Sie liefern Zahlen und Methoden für die Bewertung von Klimaschutzmaßnahmen, die als Basis für wichtige Entscheidungen und Verhandlungen dienen. Sie berühren Aspekte, die unser tägliches Handeln betreffen und seine Umweltverträglichkeit auf den Prüfstand stellen – wie zum Beispiel den Energieverbrauch beim Kochen, Kühlen und Heizen, auf dem Weg zur Arbeit, in Schulen und Krankenhäusern.

Die Modellierungsaktivitäten am Öko-Institut tragen dazu bei, dass Politik und Gesellschaft fundierte Entscheidungen treffen können.

Wir 

• helfen, aktuelle Fragestellungen in Energie- und Klimapolitik zu beantworten. 
• verwenden methodisch etablierte Ansätze und entwickeln diese weiter.
• verwerten qualitativ hochwertige Datensätze und Indikatoren.
• führen Sensitivitätsrechnungen durch, die die Robustheit der Ergebnisse stützen.
• stellen die Analyseergebnisse verständlich illustriert einem interessierten Publikum dar.
• führen eine offene Diskussion der Ansätze und Ergebnisse.