Type of Publication: Research report

MOPPL: Modellkopplung zur integrierten Optimierung langfristiger Transformationspfade - Koevolution, Koordination und Robustheit unter Berücksichtigung verschiedener Systemebenen - Abschlussbericht

Author(s):

Brunsch, Daniel; Kramer, Hendrik; Pflugfelder, Yannik; Radek, Julian; Weber, Christoph; Krüßmann, René; Lindner, Martin; Rehtanz, Christian; Schuster, Christian; Wolf, Paul; Heyer, Annika; Benthin, Jörn

Publisher:

Hannover: Technische Informationsbibliothek

Location(s):

Essen

Publication Date:

2026

Language:

Deutsch

Keywords:

Energiesystemmodellierung; Sektorenkopplung; Stromnetze; Wasserstoffnetze; Wasserstoff; Infrastrukturplanung; Benders-Dekomposition; Energiewende; Elektrolyse

Digital Object Identifier (DOI):

doi:10.34657/40866

Fulltext:

Abschlussbericht_MOPPL.pdf

Citation:

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Abstract

Das Vorhaben "MOPPL - Modellkopplung zur integrierten Optimierung langfristiger Transformationspfade - Koevolution, Koordination und Robustheit unter Berücksichtigung verschiedener Systemebenen" trägt zur Netzplanung integrierter Energieinfrastrukturen bei. Insbesondere wurden ökonomische Wirkmechanismen zwischen den bisher überwiegend getrennt voneinander geplanten Energiesystemen für Strom und Wasserstoff (H2) qualitativ und quantitativ analysiert werden, welche für die zukünftige Netzplanung von Relevanz sind. Schwerpunkt des Vorhabens MOPPL bildete die methodische Weiterentwicklung von Modellen zur Analyse der Auswirkungen einer Kopplung zwischen Gas- und Stromnetzen unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen zwischen variabler EE-Einspeisung und Netzengpässen im Stromnetz bei der zukünftig zu erwartenden H2-Netzinfrastruktur. Für eine integrierte Betrachtung der Sektoren erfolgte die Entwicklung und Implementierung eines mathematischen Verfahrens zur Kopplung von Energiesystem- und Infrastrukturmodellen für H2 und Strom unter Berücksichtigung der Sektoren Verkehr und Wärme. Die erarbeitete Methode wurde anschließend in Fallstudien angewendet, um Referenz-Ergebnisse einer gekoppelten Investitionsplanung zu erhalten, welche als komplementäre Alternative zu aktuellen Planungsprozessen genutzt werden können, um Interaktionen zwischen Investitionsplanung und Netzbetrieb - bei zeitgleicher Beachtung der anderen Energiesektoren - abzubilden.

Abstract (secondary)

The project “MOPPL – Model Coupling for the Integrated Optimization of Long-Term Transformation Pathways – Co-evolution, Coordination and Robustness Considering Different System Levels” contributes to the planning of integrated energy infrastructures. In particular, economic interactions between the electricity and hydrogen (H2) systems, which have so far largely been planned separately, were analyzed qualitatively and quantitatively with regard to their relevance for future network planning. A key focus of the MOPPL project was the methodological advancement of models for analyzing the effects of coupling gas and electricity networks, taking into account the interactions between variable renewable electricity generation and grid congestion in the electricity system in the context of the expected future H2 network infrastructure. To enable an integrated assessment across sectors, a mathematical approach was developed and implemented to couple energy system and infrastructure models for H2 and electricity, while also considering the transport and heating sectors. The developed method was subsequently applied in case studies to obtain reference results for coordinated investment planning. These results can serve as a complementary alternative to current planning processes by capturing interactions between investment planning and network operation while simultaneously accounting for other energy sectors.