Agenten-basierte inverse Analyse der Marktpotenziale für Carnot-Batterien unter Berücksichtigung unsicherer Entwicklungen im Energiesystem (AIM for Carnot)

• Antragsteller: Professor Dr. Wolf Fichtner
• Fachliche Zuordnung: Operations Management und BWL-spezifische Wirtschaftsinformatik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 526233915

Dieses Projekt untersucht vielversprechende CB Konfigurationen, deren potenzielle Rolle in zukünftigen Energiesystemen sowie wirtschaftliche Anreize und Hindernisse für einen Markteintritt. Da sich CBs in der technischen Entwicklung befinden, kann die Energiewirtschaft dieser Entwicklung als Orientierungshilfe dienen. Dieser Gedanke motiviert einen inversen Ansatz, der die Rolle von CB in Energiemärkten erforscht. Ein inverser Ansatz ist für Energiemarktmodellierer neu und bringt Herausforderungen mit sich. Wir zielen darauf ab, CBs in einem agentenbasierten Marktmodell für Deutschland und seine Nachbarländer abzubilden, um wirtschaftlich attraktive technische Konfigurationen sowie deren Einsatz im System zu identifizieren, potenzielle Gewinn-Risiko-Strukturen für CBs als Investitionsoptionen abzuleiten und unvermeidliche techno-ökonomische Trade-Offs aus einer Marktperspektive zu bewerten. Die Hauptherausforderung besteht in der Modellierung der Funktionsweise des Marktes durch individuelle wirtschaftliche Entscheidungen. Ein Arbeitsprogramm, bestehend aus sechs Arbeitspaketen, nimmt sich dieser Herausforderung an und setzt dabei agentenbasierte Strommarktsimulation ein. Während Optimierungsansätze üblicherweise Investitions- und Einsatzentscheidungen normativ aus einer zentralen Planerperspektive identifizieren, ist der agentenbasierte Ansatz nicht auf die Annahme perfekter Voraussicht und perfekter Koordination angewiesen. Er ist in der Lage, die Marktstruktur und die individuellen Entscheidungen der Marktteilnehmer abzubilden. Das Projekt verfolgt drei Hauptziele: Zum einen, den inversen Charakter in die agentenbasierte Modellierung zu integrieren, sodass techno-ökonomische Eigenschaften zu Entscheidungsvariablen der Agenten werden. Dies erfordert umfangreiche methodische Weiterentwicklungen, sowohl bei der kurz- als auch bei der langfristigen Entscheidungsfindung der Agenten. Zum anderen erfordert die Abbildung technischer Charakteristika der CB Modellerweiterungen. Die Unterschiede, das Zusammenspiel und die potenzielle Gewinnkannibalisierung konkurrierender Flexibilitätsoptionen führen zu Herausforderungen, da viele Freiheitsgrade die Konvergenz erschweren, insbesondere wenn techno-ökonomische Eigenschaften sehr ähnlich sind oder die Agenten bei ihren Entscheidungen mit immanenten Unsicherheiten konfrontiert sind. Das dritte Ziel ist die Entwicklung einer Methodik zur Ermittlung von Gewinn-Risiko-Strukturen vielversprechender CB-Konfigurationen auf der Grundlage von mean-reverting und pfadabhängigen Unsicherheiten. Pfadabhängige Unsicherheiten wie die Diffusion neuer Technologien oder der Ausbau erneuerbarer Energien erfordern eine modellendogene Berücksichtigung in der Simulation. Wir schlagen eine solche Erweiterung des bestehenden agentenbasierten Modells vor, um u.a. Dispatch-Kurven für unterschiedliche CB-Konfigurationen unter verschiedenen Marktbedingungen sowie deren Gewinn-Risiko-Strukturen aus Einzelakteursperspektive abzuleiten.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2403: Carnot-Batterien: Inverser Entwurf vom Markt bis zum Molekül