MARKAL to długoterminowy model perspektywiczny, który umożliwia ilościową analizę różnych możliwych scenariuszy energetycznych. Słowo MARKAL pochodzi z połączenia dwóch angielskich słów MARK i ALlocation ( dystrybucja rynkowa ), celem modelu MARKAL jest ocena przyszłych wyborów technologicznych w celu określenia optymalnej struktury technologicznej przy różnych ograniczeniach, z jawnej reprezentacji zbioru obecnych i przyszłych opcji technicznych dotyczących podaży i popytu na energię. Nieznaczne ulepszenie standardowego modelu MARKAL dało początek kilku wariantom modeli energetycznych, z których najczęstszy nosi nazwę TIMES , ostatnie dwa podejścia mają podobieństwa i rozbieżności.
Model standardowy zapewnia optymalizację systemu energetycznego dla regionu generycznego oraz na podstawie egzogenicznego i nieelastycznego scenariusza zapotrzebowania.
Model RMARKAL lub model wieloregionowy umożliwia regionalizację opisu i endogenną reprezentację wymiany między różnymi regionami rodzajowymi.
To rozszerzenie zostało opracowane w celu wyraźnego przedstawienia przepływów materiałów w systemie równolegle z przepływami energii.
W wersjach standardowych postęp techniczny znajduje odzwierciedlenie w egzogenicznej ewolucji charakterystyk w technologicznej bazie danych. Ta wersja zawiera endogenną poprawę wydajności technologii dzięki krzywym uczenia się (Endogenous Technological Learning).
Stochastyczna wersja MARKAL umożliwia uwzględnienie niepewności dotyczących pewnych wartości. Niepewność co do pewnych parametrów lub ograniczeń jest reprezentowana przez różne stany z różnymi prawdopodobieństwami realizacji. Model określa unikalną strategię, biorąc pod uwagę prawdopodobieństwo różnych zdarzeń.
To rozszerzenie obejmuje odpowiedź popytu na jego endogeniczną wartość krańcową. Popyt jest elastyczny, a równowagę wyznacza się z nieliniowych krzywych popytu. Model jest rozwiązany za pomocą nieliniowych solwerów.
W tym podejściu popyt jest również elastyczny kosztem. Współczynniki elastyczności są ustalane przez użytkownika dla każdego okresu. Krzywa popytu jest tutaj jednak odcinkowo liniowa.
To rozszerzenie formalizuje makroekonomiczne zamknięcie z innymi sektorami działalności. W tej nieliniowej wersji popyt jest endogeniczny, a jego poziom jest powiązany, poprzez uproszczony obliczalny model równowagi ogólnej MACRO, z ogólną aktywnością gospodarczą.
W swojej standardowej wersji MARKAL umożliwia internalizację środowiskowych efektów zewnętrznych poprzez zróżnicowane podatki lub limity emisji. Ta opcja umożliwia bezpośrednie zintegrowanie krzywych szkód środowiskowych. Podejście jest typu IAM. Model jest nieliniowy.
SAGE (System to Analyze Global Energy): W tym podejściu optymalne rozwiązanie jest obliczane z jednego okresu do drugiego, a nie dla wszystkich okresów jednocześnie. W ten sposób w podejmowaniu decyzji zastępujemy krótkowzroczną postawę, doskonałą znajomością przyszłości. Sformalizowane ograniczenia udziału w rynku wzmacniają tę krótkowzroczną wizję.
TIMES (zintegrowany system MARKAL-EFOM): Model TIMES jest bardziej elastyczną, zaawansowaną wersją modelu MARKAL. Zmiany dotyczą między innymi uogólnienia pojęcia technologii na tle różnicowania na cztery różne klasy w MARKALU, bardziej elastycznego podziału czasu (liczba sezonów i zmienna długość okresów na horyzoncie) oraz ogólnie prostszego podejścia do modelowania.
TIAM (Zintegrowany model oceny TIMES): Model TIAM rozszerza podejście oddolne do podejścia klimatycznego. Jest to globalny model TIMES w 15 regionach rozszerzony o moduł klimatyczny opisujący poziomy emisji (CO 2, CH 4, N20), wynikającego z tego stężenia atmosferycznego (Interakcja: atmosfera - biosfera i powierzchnia oceanu - głębokie oceany), indukowanego wymuszania radiacyjnego i odpowiadającego mu średniego wzrostu temperatury (atmosfera i powierzchnia oceanu - głębokie oceany). Zaletą takiego podejścia jest na przykład możliwość zbadania technicznych warunków osiągnięcia danego celu stabilizacji klimatu w długim okresie.