HYEBRID

Modell für den europäischen Strom- und Wasserstoffmarkt

HYEBRID (Hydrogen and Electricity market model with broad representation of weather variability and Import Decisions) ist ein lineares Simulationsmodell, das Investitions- und Einsatzentscheidungen im europäischen Strom- und Wasserstoffmarkt optimiert. Das Modell minimiert die Gesamtkosten des Energiesystems, einschließlich kapazitätsbezogener Fixkosten sowie variabler Erzeugungskosten. Es ermöglicht eine integrierte Betrachtung des Wasserstoff- und Stromsektors und deren wechselseitigen Abhängigkeiten.

HYEBRID deckt die EU-Mitgliedstaaten (ohne Bulgarien, Malta und Zypern) sowie Großbritannien, Norwegen und die Schweiz ab. Es modelliert die Entwicklung des Energiesystems in Stichjahren bis zum Jahr 2050, um szenariogestützte Pfade zur Klimaneutralität zu modellieren. Hierbei verwendet das Modell einen zweistufigen Optimierungsansatz:

1. Investitionsentscheidungen (Invest): Zunächst werden die Investitionsentscheidungen auf Basis von repräsentativen Typtagen optimiert, die durch einen Clustering-Algorithmus ermittelt werden. Diese Methode reduziert die Komplexität und die Rechenzeit, indem ähnliche Tage gruppiert und die Energienachfrage für diese Typentage aggregiert wird.
2. Einsatzentscheidungen (Dispatch): Im zweiten Schritt werden detaillierte Einsatzentscheidungen mit einer stündlichen Auflösung für den Stromsektor und einer täglichen Auflösung für den Wasserstoffsektor getroffen. Dieser Schritt gewährleistet eine präzise Modellierung der Betriebsentscheidungen, basierend auf der internen Optimierung von Kapazitäten und der Flexibilität des Systems.

HYEBRID bildet den gesamten potenziellen Wasserstoffsektor in Europa ab, einschließlich der inländischen Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse, der untertägigen Speicherung in Salzkavernen und Porenspeichern, des außereuropäischen Imports von Wasserstoff über Importterminals oder Pipelines und des innereuropäischen Transports. Auch der Bedarf von Wasserstoff in Endverbrauchssektoren wie Industrie, Mobilität und Gebäude und im Stromsektor wird umfassend modelliert. Die Interaktionen zwischen dem Strom- und Wasserstoffsektor werden dabei endogen optimiert, um die bestmöglichen Synergien zwischen den beiden Märkten zu erreichen.

Wettervariabilität

HYEBRID berücksichtigt explizit die wetterbedingte Volatilität, die sich auf die Verfügbarkeit erneuerbarer Energien und die temperaturabhängige Nachfrage im Strom- und Wasserstoffsektor auswirkt. Um die Auswirkungen der wetterbedingten Volatilität auf die Betriebsentscheidungen der beiden Sektoren zu untersuchen, werden die Charakteristika von 35 historischen Wetterjahren herangezogen. Dies ermöglicht eine realitätsnahe und robuste Identifikation von Investitions- und Einsatzentscheidungen.

Anwendung

HYEBRID wurde im Forschungsprojekt H₂-Ready entwickelt und bereits erfolgreich in Beratungsprojekten des EWI eingesetzt und wird fortlaufend weiterentwickelt. In einem aktuellen Forschungsvorhaben wird das Modell um die Möglichkeit der stochastischen Abbildung von wesentlichen Unsicherheiten eines zukünftigen Energiesystems erweitert.