Grundlage für die Analysen ist das integrierte Energiesystemmodell FINE-NESTOR (National Energy System Modell with Sector Coupling), welches die nationale Energieversorgungssystem sektorübergreifend mit seinen vielfältigen Wechselwirkungen technikscharf abbildet. Das FINE-NESTOR Modell wurde im IEK-3 konzipiert und entwickelt. Um den vielfältigen Fragestellungen im Kontext der Energiewende gerecht zu werden, wird das Modell kontinuierlich weiterentwickelt. Das Modell ist ein partielles Gleichgewichtsmodell und verfügt über einen Optimierungsansatz, indem der monetäre Aufwand für den Umbau der Energieversorgung (Systemkosten) minimiert wird. Hierdurch ist es möglich, kostenoptimale Transformationsstrategien zu identifizieren. Ein wesentlicher Vorteil des integrierten Energiesystemmodells besteht darin, dass die Konsistenz der berechneten Szenarien immer gewährleistet ist. Dem Modell liegt momentan ein myopisches Konzept zugrunde. Hiermit lassen sich Transformationspfade in 5-Jahresschritten berechnen. Aufgrund der großen Bedeutung des zukünftig hohen volatilen Energieangebots und des absehbaren Speicherbedarfs verfügt das Modell über eine stündliche Auflösung. Mit methodischen Weiterentwicklungen wie z.B. Verfahren zur Zeitreihenaggregation (Link zur Gruppe Leander) gelingt es, die erheblichen Rechenzeiten zu reduzieren. Das Modell zeichnet sich insbesondere durch eine detaillierte Abbildung relevanter Industrieprozesse aus. Dies umfasst auch eine Abbildung des industriellen Rohstoffbedarfs (nicht energetischer Verbrauch) sowie viele Möglichkeiten des Recyclings von Sekundärrohstoffen.

Die thematischen Anwendungsfelder sind:

• Nationale Treibhausgasminderungsstrategien
• Treibbhausgasneutralität
• Bedeutung von Wasserstoff in einem zukünftigen Energiesystem
• Auswirkungen von Recyclingstrategien im Kontext von Treibhausgasminderung
• Defossilisierungstrategien für die deutsche Industrie
• Verringerung und Substitution des energetischen Rohstoffbedarfs
• Sektorale Energieeinsparung
• Analyse von nationalen Wind- und PV-Potenzialen
• Techno-ökonomische Bewertung von Einzeltechniken (z.B. Speicher) in einem Gesamtsystemkontext

Die Kopplung des FINE-NESTOR Modells mit anderen Modellen des IEK-3 eröffnet vielfältige Möglichkeiten für tiefergehende sowie räumlich aufgelöste Analysen. Um beispielsweise die Wechselwirkungen mit dem europäischen Strommarkt berücksichtigen zu können, besteht die Möglichkeit einer Kopplung mit dem Modell EUROPOWER . Weitere Kopplungsmöglichkeiten bestehen mit den Modellen GLAES/RESKit , die eine detaillierte Flächenpotenzialanalyse und damit eine standortscharfe Analyse von Windkraft- bzw. PV-Anlagen erlauben. Eine Besonderheit stellt die Kopplung mit einem globalen Wasserstoffmodell dar, mit dem Mengen-/Preisrelationen für globale Wasserstoff- und PtL-Importe generiert werden können, die wiederum wichtige Eingangsgrößen für das nationale NESTOR-Modell sind. Die Kopplung mit dem Modell FINE-Crossing ermöglicht eine räumlich aufgelöste Analyse der Ergebnisse des FINE-NESTOR Modells. Hiermit ist es z.B. möglich, detaillierte Infrastrukturanalysen (z.B. Verlauf von Wasserstoffpipelines) zu berechnen.