Mit dem steigenden Anteil erneuerbarer Energien und den damit verknüpften Herausforderungen kommen die historisch gewachsenen politischen Rahmenbedingungen des Energiemarkts an ihre Grenzen. Dies liegt beispielsweise an den veränderten Kostenstrukturen: Erneuerbare Kraftwerke sind zwar in der Installation teuer, aber der Betrieb der meisten Anlagen erzeugt, anders als bei konventionellen Kraftwerken, kaum weitere Kosten.
Das Energiemarktdesign muss daher überdacht und neue Maßnahmen müssen diskutiert werden mit dem Ziel, ein zukunftssicheres und stabiles Energiesystem sicherzustellen. Das am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelte Simulationsmodell AMIRIS dient hierbei als Entscheidungshilfe und wurde nach langjähriger Entwicklung als Open-Source-Anwendung veröffentlicht.
Agentenbasierter Ansatz
Als agentenbasiertes Strommarktmodell bildet AMIRIS („Agent-based Market Model for the Investigation of Renewable and Integrated Energy Systems“) das Verhalten der Akteure am Energiemarkt ab. Kristina Nienhaus, Gruppenleiterin am Institut für Vernetzte Energiesysteme, erläutert: „Weil Akteure jeweils eigene wirtschaftliche Interessen verfolgen und vielfältigen Unsicherheiten ausgesetzt sind, handeln sie nicht immer so, wie es aus übergeordneter Systemsicht optimal wäre. Förderinstrumente und andere Rahmenbedingungen müssen sich daher stärker am Verhalten der Marktteilnehmer orientieren.“
Bisherige Erfahrungen haben gezeigt, dass energiepolitische Instrumente ihre beabsichtigte Wirkung nicht immer erreichen. „Der agentenbasierte Ansatz hilft uns dabei, aus den Handlungsoptionen und -mustern der Akteure bessere Rückschlüsse auf ihr Verhalten zu ziehen.“, erklärt Nienhaus. Neben dem Einsatz von Kraftwerken und Flexibilitätsoptionen generieren die Simulationen auch Ergebnisse zu Strompreisentwicklungen, technologiespezifischen Marktwerten, Entwicklungen von Systemkosten oder CO2-Emissionen.
Durch seine modulare Struktur kann das AMIRIS-Modell leicht erweitert oder modifiziert werden. Diese Eigenschaft stammt seit 2019 aus dem ebenfalls am DLR entwickelten „Open-Source Framework für Agentenbasierte Energiesystemmodelle“ FAME. Es ist als separate Software aus der AMIRIS-Entwicklung hervorgegangen und eignet sich generell für agentenbasierte Simulationen, weit über die Strommarktmodellierung hinaus. Durch seine High-Performance-Computing-Fähigkeit, gewährleistet durch Parallelisierbarkeit und rechenzeiteffiziente Entwicklungsparadigmen, verleiht FAME dem AMIRIS-Modell die Fähigkeit, auch umfangreiche Agentensysteme in kurzer Zeit zu simulieren.
Aktuell lässt sich somit ein Modelljahr in stündlicher Auflösung in weniger als einer Minute simulieren. Zudem ist das Programm ausführlich dokumentiert und aufgrund der bereitgestellten Konfigurationselemente sehr nutzerfreundlich gestaltet.
Höhere Qualität durch Transparenz
AMIRIS unterstützt die Entscheidungsfindung hinsichtlich einer vorausschauenden Gestaltung der regulatorischen Rahmenbedingungen der Strommärkte. Dafür planen die Entwickler weitreichende Transparenz: „Wir veröffentlichen das Modell Open-Source, um es gemeinsam mit Einrichtungen mit ähnlichen Forschungsinteressen noch leistungsfähiger zu machen“, sagt Christoph Schimeczek, Projektleiter im AMIRIS-Team. Zudem ginge es um Vertrauen, wie er betont: „Wir wollen uns bei der Arbeit zusehen lassen. Durch maximale Transparenz erhoffen wir uns, dem Modell eine noch höhere Qualität zu verleihen.“
Für Interessierte bietet das DLR am 23. Februar 2022 einen Release-Workshop an, bei dem weitere Hinweise zur Installation und Anwendung von AMIRIS gegeben werden.
