ENUSEM

Name

Energie-Umwandlungs-Sektor-Modell

Version des Modells

Für jede Modellierungsrunde wird eine eigene Modellversion erstellt.

Eine explizite Versionsnummerierung erfolgt nicht. Die neueste Modellversion ist die für die Projektionen 2025 im Projekt Politikszenarien XII genutzte.

Betreibende Organisation

Öko-Institut e.V. – Institut für angewandte Ökologie

Zweck des Modells

ENUSEM wird zur Projektion von Szenarien immer im Modellverbund eingesetzt. Der Modellverbund kann je nach Art der Szenarien variieren, daher kann nicht für ENUSEM alleine beschrieben werden, welche Fragestellungen beantwortet bzw. nicht beantwortet werden können.

Die Entwicklung von ENUSEM verfolgte folgende Ziele:

• ENUSEM projiziert die Emissionsprojektionen in der CRF-Struktur des nationalen Treibhausgasinventars auf Basis nationaler (Bundes-Klimaschutzgesetz) und internationaler Vorgaben (UNFCCC Decision 24/CP.19, Governance-Verordnung (Verordnung (EU) 2018/1999) und deren Durchführungsverordnung (EU) 2020/1208).
• ENUSEM bildet Energieverbräuche sowohl in der Inventarstruktur als auch der Energiebilanzstruktur ab, wobei relevante Unterschiede zwischen nationaler und europäischer Energiebilanz berücksichtigt werden (z.B. die Behandlung von Hochöfen und Umweltwärme).
• ENUSEM aggregiert für die Strommarktmodellierung notwendige Inputdaten (insbesondere Nachfragen nach Strom, Fern- und KWK-Wärme und strombasierten Brennstoffen).
• ENUSEM bildet diejenigen Teile des Umwandlungssektors ab, die nicht in anderen Sektomodellen enthalten sind (siehe
• ENUSEM stellt für die Gesamtmodellierung die zentrale Energie- und Emissionsdatenbank dar und aggregiert aus den Einzeldaten wesentliche Gesamtergebnisse (siehe hierzu auch Abbildung im Abschnitt Visualisierung des Modells und dessen Funktionsweisen). Dies sind beispielsweise:
  • Primärenergieverbrauch nach Energieträgern (siehe auch Kapitel 1.3 der Modelldokumentation (Emele, Moosmann 2025))
  • Endenergieverbrauch nach Energieträgern (siehe auch Kapitel 1.3 der Modelldokumentation (Emele, Moosmann 2025))
  • Endenergieverbrauch nach Sektoren (Industrie, GHD, Haushalte, Verkehr)
  • Bruttostromverbrauch
  • THG-Emissionen in der Sektorstruktur des Common Reporting Formats (CRF) (UNFCCC ohne Jahr), zukünftig Common Reporting Tables (CRT) (UNFCCC 2021). Dieses wird beispielsweise zur Befüllung der Berichtstabelle 1a des Anhangs XXV der Durchführungsverordnung (EU) 2020/1218) genutzt.
  • THG-Emissionen in KSG-Struktur (siehe Anlage 1 zu § 5 KSG)
  • THG-Emissionen unterteilt nach EU-ETS und ESR, ESR-Emissionen wiederum unterteilt in Emissionen innerhalb bzw. außerhalb des nEHS/ETS-2

Literatur:

• UNFCCC (ohne Jahr): Use of the 2006 IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories and revision of the UNFCCC reporting guidelines for Annex I Parties to the Convention,Agreed CRF Tables at SBSTA 39 (Final versions);
• UNFCCC (2021): Common Reporting Tables (CRT) on NIRs

Akteure

ENUSEM modelliert Energieverbräuche und THG-Emisionen von Sektoren und keine Akteure.

Dokumentation

• PID/URL zur Benutzerdokumentation: https://www.oeko.de/uploads/oeko/das_institut/institutsbereiche/energie-klimaschutz/OEKO-ENUSEM.pdf
• PID/URL zum Git-Repositorium: Nicht vorhanden
• PID/URL zu einer Auswahl an Artikeln, in denen das Modell kritisch geprüft bzw. validiert wird (verpflichtende Angabe): Es gibt bisher keine Artikel, in denen das Modell explizit kritisch geprüft bzw. validiert wird, da das Modell bisher nur für die Auftragsforschung entwickelt und angewendet wurde. Für entsprechende Publikationen war in den bisherigen Projekten kein Budget kalkulierbar. Im Kontext der jeweiligen Projektarbeit wird das Modell regelmäßig sorgfältig überprüft.

Räumliche Abdeckung

ENUSEM bildet die Energieverbräuche und THG-Emissionen der Bundesrepublik Deutschland entsprechend der nationalen Energiebilanz und des nationalen Treibhausgasinventar ab (Territorialprinzip). Zuzüglich werden der abgehende internationale Luftverkehr sowie Bunkerungen von Hochseeschiffen in deutschen Häfen berücksichtigt.

Zeithorizont

ENUSEM deckt den Zeitraum von 1990 bis 2050 ab.

Startzeitpunkt (Basisjahr) ist in der Regel das letzte Jahr, für das historische Daten vorliegen. In der Vergangenheit war das Basisjahr meist zwei Jahre vor dem Jahr, in dem die Modellierungsarbeiten begannen.

Zeitliche Auflösung

ENUSEM hat eine jährliche Auflösung. In der Regel entspricht ein Modelljahr auch der tatsächlichen Auflösung. Sofern Inputdaten nur in gröberen Auflösungen vorliegen (z.B. Fünfjahresschritte), so werden die Zwischenjahre linear interpoliert.

Konzeptionelle Gestaltungsprinzipien

ENUSEM verfolgt das Ziel, eine vollständige Projektion der Emissionen entsprechend der Struktur des nationalen Treibhausgasinventars zu erstellen. Dabei sollen die Methoden, die bei der Erstellung des nationalen Treibhausgasinventars genutzt werden, entsprechend für die Projektionen angewandt werden. ENUSEM berechnet für die verbrennungsbedingten Emissionen (CRF 1.A), die diffusen Emissionen aus Brennstoffen (CRF 1.B) und Teile der Emissionen aus Industrieprozessen (CRF 2) die Emissionsdaten selbst aus den entsprechenden Aktivitätsdaten die durch die enstprechenden Modelle projiziert wurden. Für die Sektoren Landwirtschaft (CRF 3), LULUCF (CRF 4), Abfallwirtschaft (CRF 5), sowie die F-Gase (Teil von CRF 2) liefern die entsprechenden Modelle direkt Emissionsdaten an ENUSEM, die in die Emissionsberechnung integriert werden.

Zusätzlich bildet ENUSEM Strukturen der deutschen und der europäischen Energiebilanzen teilweise nach. Durch den Verbund der Sektormodelle wird das Energiesystem nicht vollständig abgebildet. Daher werden manche Elemente des Energiesystems (z.B. Raffinerien oder Pipelineverdichter) mit vereinfachten Modellblöcken direkt in ENUSEM geschlossen (siehe auch Programmtechnische Gestaltungsprinzipien sowie die Visualisierung des Modells und dessen Funktionsweisen.).

Methodischer/mathematischer Ansatz

ENUSEM ist ein Bottom-up-Modell, das intern mit einer detaillierten Subsektor- und Energieträgerstruktur arbeitet. ENUSEM benötigt nur mathematische Grundrechenarten. Ein Beispiel hierfür ist die Emissionsberechnung für die verbrennungsbedingten Emissionen:

\[ \text{Emission} = \text{Aktivitätsrate} \times ( 1 - \text{Abscheiderate} ) \times \text{Emissionsfaktor} \]

Häufig vorkommende Formeln sind dabei innerhalb von Excel als VBA-Formeln implementiert. Beispielsweise ist die beschriebene Emissionsformel wie folgt implementiert:

Function Emission(vAktivitaetsrate As Variant, vEmissionsfaktor As Variant, vAbscheiderate As Variant)
    If vEmissionsfaktor <> "Kein EF" Then
        If vAktivitaetsrate <> 0 And vAktivitaetsrate <> "" Then
            Emission = vAktivitaetsrate * vEmissionsfaktor * (1 - vAbscheiderate)
        End If
    Else
        Emission = 0
    End If
End Function

Die Aggregation von Detaildaten zu gröber aufgelösten Daten (z.B. von CRF-Quellgruppen zu KSG-Sektoren oder einzelnen ENUSEM-Energie-Subsektoren zu Energiebilanzsektoren) erfolgt über Summierungen. In Daten aus dem Treibhausgasinventar sind für fehlende Werte unterschiedliche Notation Keys definiert (z.B. NO = not occuring, IE = included elsewhere). In ENUSEM sind spezielle Summierungsfunktionen implementiert, die mit diesen Notation Keys umgehen können.

OpenSource

ENUSEM stellt durch seine Implementierung als Daten und Funktionalität integrierende Excel-Dateien einerseits ein Modell und andererseits eine Datenbank dar. Da auch nicht frei verfügbare und zum Teil vertrauliche Daten enthalten sind, ist eine Open-Source-Veröffentlichung in seiner jetzigen Form nicht möglich.

Parameter

Die wichtigsten modellinternen Parameter stellen die Emissionsfaktoren dar, die aus den historischen Aktivitäts- und Emissionsdaten des deutschen THG-Inventars abgeleitet werden (siehe auch Abschnitt ENUSEM-Integration. Mit einer Aktualisierung der historischen Emissions- und Aktivitätsdaten aktualisieren sich somit die Emissionsfaktoren in ENUSEM.

Weitere Parameter werden nach Möglichkeit ebenfalls aus historischen Daten abgeleitet, ergänzt um Literaturrecherchen, Expertenschätzungen oder werden von anderen Modellen im Modellverbund übernommen. Ein Beispiel sind die Splitfaktoren zur Aufteilung der Brennstoffeinsätze in die auf den ETS- und den nEHS (siehe Kapitel 1.3 der ENUSEM-Modelldokumentation (Emele, Moosmann 2025)), die für jeden Brennstoff in jedem der ENUSEM-Subsektoren benötigt werden. In diese gehen folgende u.A. folgende Datenquellen ein:

• deutsche Article-21-Reports ^{1 2}
• Endberichte von Forschungsprojekten zum EU-Emissionshandel und dem BEHG/nEHS
• Modellierungsergebnisse von PowerFlex zu kleinen BHKWs
• Schätzungen von ETS-ExpertInnen am Öko-Institut

Andere Beispiele für ähnlich abgeleitete Parameter sind (sofern im jeweiligen Szenario relevant): Wirkungsgrade von in ENUSEM abgebildete Teile der Energiewirtschaft (z.B. Heizwerke, Pipelineverdichter und Elektrolyseure) sowie Emissionsfaktoren für neue Brennstoffe (z.B. Wasserstoff, PtL-Kraftstoffe, Ammoniak).

Literatur:

• Lukas Emele, Lorenz Moosmann 2025: Modellbeschreibung ENUSEM deutsch / Model description ENUSEM English, Stand: 17.02.2025

Programmiersprache

ENUSEM operiert mit Standard-Excel-Funktionen sowie eigenenen in Visual Basic for Applications (VBA) programmierten Funktionen.

Programmtechnische Gestaltungsprinzipien

ENUSEM ist in drei Module unterteilt (siehe Abbildung im Abschnitt Visualisierung des Modells und dessen Funktionsweise), die in drei separaten Excel-Dateien -ENUSEM-Kompilation, ENUSEM-Integration, ENUSEM-Dissemination - implementiert sind.

ENUSEM-Kompilation

Zweck des Moduls ENUSEM-Kompilation ist es, für die Strommarktmodellierung wichtige Daten bereitzustellen. Die Outputdaten von ENSUEM-Kompilation stellen also Inputdaten für das Strommarktmodell PowerFlex dar, siehe Datendokumentation. Dazu sammelt ENUSEM-Kompilation als Input von den Endverbrauchssektormodellen und berechnet daraus zahlreiche Daten. Die von ENUSEM-Kompilation an PowerFlex übergebenen Daten umfassen neben Strom- und Wärmenachfragen beispielsweise auch Aktivitätsdaten wie zur Verfügung stehende Sondergasmengen (z.B. Gichtgas, Kokereigas, Raffineriegas) und Nachfragen nach synthetischen Brennstoffen (z.B. Wasserstoff, PtL-Kraftstoffe).

ENUSEM-Integration

ENUSEM-Integration stellt die zentrale Energie- und Emissionsdatenbank dar und folgt im Wesentlichen der Logik der nationalen Treibhausgasinventare und der IPCC-Guidelines (IPCC 2006). Folgende wesentliche Berechnungsschritte erfolgen:

• Aus historischen Emissions-³ und Aktivitätsdaten⁴ werden die notwendigen Emissionsfaktoren⁵ berechnet.
• Mithilfe dieser Emissionsfaktoren werden aus den projizierten Aktivitätsdaten die Emissionen berechnet.
  • Für die verbrennungsbedingten Emission stellen die Brennstoffverbräuche die Aktivitätsdaten dar
  • Für die diffusen Emissionen stellen die projizierten Verbräuche von Braunkohle, Steinkohle, Mineralöl und Erdgas, die projizierte Förderung von Erdöl und Erdgas sowie Annahmen zur Entwicklung der Gasnetzlängen und die Rohstahlproduktion die relevanten Aktivitätsdaten dar.
  • Für den Teil der Industrieprozessemissionen, die in ENUSEM berechnet werden, werden die nötigen projizierten Aktivitätsdaten aus den Produktionsdaten von FORECAST-Industry abgeleitet. Wo diese fehlen, werden historische Trends fortgeschrieben.
• Für die Berechnung der ETS/ESR/nEHS-Emissionen erfolgt für die verbrennungsbedingten Emissionen mit subsektor- und brennstoffspezifischen Splitfaktoren, für Details siehe Kapitel 1.3 der ENUSEM-Modellbeschreibung (Emele, Moosmann 2025).

ENUSEM-Dissemination

Das Strommarktmodell PowerFlex übergibt an ENUSEM nur Ergebnisse für den Kraftwerkspark insgesamt, ohne weitere Branchendifferenzierung. ENUSEM-Dissemination teilt die projizierten Brennstoffeinsätze der Kraftwerke auf die vier CRF-Quellgruppen 1.A.1.a, 1.A.1.b, 1.A.1.c und 1.A.2 auf. Neben den Ergebnissen der Strommarktmodellierung selbst gehen weitere Aktivitätsdaten ein:

• für 1.A.1.b (Raffineriekraftwerke, RaffKW): wesentliche Treibergröße ist die Raffinerieaktivität, basierend auf der in ENUSEM-Kompilation berechneten Nachfrage nach Mineralölprodukten
• für 1.A.1.c (Übrige Kraftwerke des Umwandlungssektors, ÜbrUmKW): Braunkohlenachfrage von Industrie, GHD, Haushalten und Landwirtschaft (wegen Kraftwerken in Braunkohlebrikettfabriken)
• für 1.A.2 (Industriekraftwerke, IKW):
  • Nachfrage nach industrieller KWK-Wärme, berechnet in ENUSEM-Kompilation auf Basis von Ergebnissen von FORECAST-Industry
  • Brennstoffeinsatz an Biomasse und Müll für KWK von FORECAST-Industry
• für 1.A.1.a (Öffentliche Kraftwerke, ÖffKW): Alle Brennstoffeinsätze, die nicht einem der anderen drei Quellgruppen zugeordnet wurden

Bisher war in dieser Aufteilung eine starre Kopplung von Strom- und Wärmescheiben hinterlegt. In den Projektionen 2025 haben wurde unterstellt, dass es bei den mit Erdgas betrieben Industriekraftwerken zu einer Entkopplung von Strom- und Wärmeproduktion kommt, sprich die rückläufige Wärmenachfrage dazu führt, dass die Erdgas-Industriekraftwerke mehr im Kondensationsbetrieb (reine Stromerzeugung) laufen.

In der Aufteilung werden für hergestellte Gase quellgruppenspezifische Besonderheiten entsprechend des Treibhausgasinventars berücksichtigt:

• Gichtgas wird komplett den IKW zugeordnet
• Raffineriegas wird zum großen Teil den RaffKW, zum kleinen Teil den IKW zugeordnet
• sonstige Sondergase werden fast vollständig den IKW zugeordnet

Schnittstellen

• Die drei ENUSEM-Module sind untereinander verlinkt, da alle drei in Excel implementiert sind.
• Die Schnittstelle für Input- und Outputdaten stellen in der Regel ebenfalls Excel-Dateien dar, in wenigen Fällen auch andere Formate (z.B. CSV).
• Die Schnittstellen zu anderen Modellen stellen ebenfalls Excel-Dateien dar und werden als Interface-Dateien bezeichnet.

Automatische Checks

In ENUSEM sind eine Vielzahl von Kontrollrechnungen Checksummen und -differenzen) implementiert, die Daten- und Berechnungsfehler aufzeigen. Dies umfasst beispielsweise:

• Checksummen und -differenzen, die sicherstellen, dass keine Daten in einzelnen Verarbeitungsschritten verloren gehen.
• Checks auf negative Werte bei Differenzenbildung.

Literatur:

• Lukas Emele, Lorenz Moosmann 2025: Modellbeschreibung ENUSEM deutsch / Model description ENUSEM English, Stand: 17.02.2025.
• IPCC 2006: 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, Prepared by the National Greenhouse Gas Inventories Programme, Eggleston H.S., Buendia L., Miwa K., Ngara T. and Tanabe K. (Hrsg.). Published: IGES, Japan.

Räumliche Auflösung

ENUSEM bildet Deutschland als Ganzes ab, ohne weitere räumliche Unterteilung. Die Modellierungsregion entspricht daher NUTS: DE.

Sektoren

ENUSEM kann die Energie- und Emissionsdaten der sieben Sektoren (KSG-Sektoren) nach Bundes-Klimaschutzgesetz Anlage 1 abbilden. Intern arbeitet ENUSEM mit einer deutlich detaillierteren Sektorstruktur als der KSG-Sektorstruktur.

Für das Energiesystem ist die Sektorstruktur von ENUSEM in vielen Fällen detaillierter als die Struktur in den CRF-Tabellen. Die folgende Tabelle listet alle Energie-Subsektoren auf und zeigt, welchen CRF-Kategorien und welchen KSG-Sektoren diese jeweils zugeordnet sind. Zusätzlich zeigt die Tabelle die Zuordnung zum Energiebilanzsektor.

Tabelle 1: Subsektoren des Energiesystems in ENUSEM

Subsektor (internes Kürzel)	CRF-Kategorie	KSG-Sektor	Energiebilanzsektor
Öffentliche Kraftwerke – Stromerzeugung (ÖffKW_P)	1.A.1.a	Energiewirtschaft	Umwandlung
Öffentliche Kraftwerke – Wärmeerzeugung (ÖffKW_Q)	1.A.1.a	Energiewirtschaft	Umwandlung
Öffentliche Heizwerke (ÖffHW)	1.A.1.a	Energiewirtschaft	Umwandlung
Raffineriekraftwerke – Stromerzeugung (RaffKW_P)	1.A.1.b	Energiewirtschaft	Umwandlung
Raffineriekraftwerke – Wärmeerzeugung (RaffKW_Q)	1.A.1.b	Energiewirtschaft	Umwandlung
Raffineriewärmeerzeuger (RaffWErz)	1.A.1.b	Energiewirtschaft	Umwandlung
Übrige Kraftwerke des Umwandlungssektors – Stromerzeugung (ÜbrUmKW_P)	1.A.1.c	Energiewirtschaft	Umwandlung
Übrige Kraftwerke des Umwandlungssektors – Wärmeerzeugung (ÜbrUmKW_Q)	1.A.1.c	Energiewirtschaft	Umwandlung
Übrige Wärmeerzeuger des Umwandlungssektors (ÜbrUmWErz)	1.A.1.c	Energiewirtschaft	Umwandlung
Industriekraftwerke – Stromerzeugung (IKW_P)	1.A.2	Industrie	Umwandlung
Industriekraftwerke – Wärmeerzeugung (IKW_Q)	1.A.2	Industrie	Endenergie – Industrie
Industrie – Wärmeerzeuger und Prozessfeuerungen (Industrie)	1.A.2	Industrie	Endenergie – Industrie
Bauwirtschaftlicher Verkehr (SVerkehrBau)	1.A.2.g.viii	Industrie	Endenergie – GHD
Inländischer Luftverkehr (Flug)	1.A.3.a	Verkehr	Endenergie – Verkehr
Straßenverkehr (Straße)	1.A.3.b	Verkehr	Endenergie – Verkehr
Schienenverkehr (Schiene)	1.A.3.c	Verkehr	Endenergie – Verkehr
Binnenschifffahrt (Schiff)	1.A.3.d	Verkehr	Endenergie – Verkehr
Erdgasverdichterstationen (SVerkehrPipe)	1.A.3.e	Energiewirtschaft	Umwandlung
Gewerbe, Handel, Dienstleistungen einschließlich Militär (GHD)	1.A.4.a + 1.A.5	Gebäude	Endenergie – GHD
Private Haushalte (Haushalte)	1.A.4.b	Gebäude	Endenergie – Haushalte
Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Fischerei (LaWiEn)	1.A.4.c	Landwirtschaft	Endenergie – GHD
Internationaler Luftverkehr (IntFlug)	1.D.1.a	—	Endenergie – Verkehr
Hochseeschifffahrt (IntSchiff)	1.D.1.b	—	—

Abkürzungen:

• CRF: Common Reporting Format, genutzt in den Treibhausgasinventaren
• KSG: Bundes-Klimaschutzgesetz
• GHD: Gewerbe, Handel, Dienstleistungen

Quelle: Eigene Darstellung Öko-Institut, basierend u.a. auf Emele, Moosmann (2025).

Für die übrigen Quellgruppen ist der Detaillierungsgrad in folgender Tabelle dargestellt:

Tabelle 2: Andere Sektoren in ENUSEM

CRF-Sektor	KSG-Sektor	Detailgrad
CRF 1.B Diffuse Emissionen	Energiewirtschaft	Detaillierung entsprechend der CRF-Tabellen
CRF 2 Industrieprozesse	Industrie	CO2, CH4, N2O: Detaillierung entsprechend der CRF-Tabellen
.	.	F-Gase: Dritte Unterebene (z.B. CRF 2.F.1), dabei SF6 und NF3 als Einzelgase sowie HFKW, FKW und nichtspezifizierter Mix als Gruppe
CRF 3 Landwirtschaft	Landwirtschaft	Erste Unterebene (z.B. CRF 3.A)
CRF 4 LULUCF	LULUCF	Erste Unterebene (z.B. CRF 4.A)
CRF 5 Abfallwirtschaft	Abfallwirtschaft	Erste Unterebene (z.B. CRF 5.A)

Abkürzungen:

• CRF: Common Reporting Format, genutzt in den Treibhausgasinventaren
• KSG: Bundes-Klimaschutzgesetz

Quelle: Eigene Darstellung Öko-Institut, basierend u.a. auf Emele, Moosmann (2025).

Für die Projektionen 2025 wurde ein zusätzlicher Sektor Technische Senken nach § 3b KSG definiert, in dem durch Bioenergy carbon capture and storage (BECCS) entsthenden Emissionssenken verbucht werden. Dieser Sektor ist nur im Mit-weiteren-Maßnahmen-Szenario (MWMS) der Projektionen 2025 relevant.

Literatur:

• Lukas Emele, Lorenz Moosmann 2025: Modellbeschreibung ENUSEM deutsch / Model description ENUSEM English, Stand: 17.02.2025

Software

ENUSEM ist in Microsoft Excel implementiert.

Techniken

ENUSEM bildet in der Regel nicht einzelne Techniken ab, sondern Sektoren als Ganzes. Die Einzeltechnikebene ist also in der Regel abstrahiert, da die Techniken bereits in den Sektormodellen implementiert sind. In den Teilmodellen zur Abbildung von Elementen des Umwandlungssektors, die nicht in anderen Modellen abgebildet sind (Heizwerken, Raffinerien, Kokereien und anderen Anlagen) werden teilweise auch einzelnen Techniken implementiert, wenn dies zur Abbildung von Politikinstrumenten notwendig ist. Beispielsweise sind folgende Einzeltechnologien enthalten:

• Elektrolyseure in Raffinerien zum Ersatz von Dampfreformern;
• zusätzliche elektrische Verdichter im Erdgasnetz (in den Projektionen 2025 nicht relevant).

Treibhausgasemissionen

ENUSEM umfasst folgende Treibhausgase für die Berechnung der Emissionen:

• Kohlendioxid (CO₂)
• Methan (CH₄)
• Distickstoffoxid/Lachgas (N₂O)
• Schwefelhexafluorid (SF₆)
• Stickstofftrifluorid (NF₃)
• Teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW) als Aggregat
• Perfluorierte Kohlenwasserstoffe (FKW) als Aggregat
• Unspezifischer Mix von HFKW und FKW als Aggregat

Die drei F-Gas-Aggregate entsprechen den im deutschen Treibhausgasinventar und insbesondere den CRF/CRT-Tabellen genutzten.

Unsicherheit

Eine vollständige oder systematische Analyse aller Unsicherheiten des Modells ENUSEM wurde bisher nicht durchgeführt. Wesentliche Einflüsse auf die Unsicherheiten von ENUSEM können dennoch benannt werden:

• Zentrale historische Inputdaten sind die genutzten Aktivitäts- und Emissionsdaten des Treibhausgasinventars, Unsicherheiten des Inventars pflanzen sich daher prinzipiell auf die Modellierung fort. Entsprechendes gilt für Energiebilanzdaten.
• Eine weitere Quelle von Unsicherheiten ist, dass ENUSEM im Allgemeinen gegenüber dem Treibhausgasinventar über einen geringeren Detaillierungsgrad verfügt. So differenziert ENUSEM beispielsweise bei CH4- und N2O-Emissionsfaktoren nicht zwischen unterschiedlichen Verbrennungstechnologien. Stattdessen wird pro Brennstoff nur ein CH4- und N2O-Emissionsfaktor genutzt, der einem mengengewichteten Mittelwert der einzelnen technologiespezifischen Emissionsfaktoren entspricht.
• Modellierungsunsicherheiten entstehen auch dadurch, dass in den zugrundeliegenden Daten historischen ZSE- und CRF-Inventardaten manche Daten vertraulich und daher für die Modellierung unbekannt sind.
• Unsicherheiten der Sektormodelle führen direkt zu entsprechenden Unsicherheiten bei den Ergebnissen von ENSUEM.
• Die in ENUSEM integrierten Teilmodelle für Raffinerien, Kokereien, Verdichter und andere Anlagen des Umwandlungssektors stellen starke Vereinfachungen mit entsprechenden Unsicherheiten dar. Inbesondere sind diese Teilmodelle nur physikalische und keine ökonomischen Zusammenhänge implementiert, Brennstoff- und CO2-Preise haben auf diese Teilmodelle keine Wirkung.

Visualisierung des Modells und dessen Funktionsweisen

Die Abbildung stellt im Zentrum in Blautönen die interne Struktur von ENUSEM dar, bestehend aus den drei Teilen ENUSEM-Kompilation, ENUSEM-Dissemination und ENUSEM-Integration dar. Für ENUSEM-Integration sind weitere funktionale Blöcke dargestellt: die Subsektoren, die Aggregation Energie und die Aggregation Emissionen, die mit Blöcken für Teile der Energiewirtschaft (Heizwerke, Raffinerien, Kokereien, Verdichter), einem Block für Brennstoffemissionen, dem ETS/ESR/BEHG-Modul, dem Modul für Diffuse Emissionen und dem Modul für Industrieprozesse (IPPU) interagieren. Auf der linken Seite sind in gelb Energiemodelle (TEMPS, LaWiEnMod, Invert/EE-Lab, FORECAST-Residential, FORECAST-Tertiary, FORECAST-Industry) und Nicht-Energie-Modelle (ProFI, Landwirtschaft, LULUCF, IPCC Waste Model) dargestellt, die Inputs an ENUSEM liefern. Auf der rechten Seite ist zum einen das Strommarktmodell PowerFlex dargestellt, das sowohl Daten von ENUSEM-Kompilation bekommt, als auch Ergebnisse an ENUSEM-Dissemination und ENUSEM-Integration liefert. Ebenfalls auf der rechten Seite sind Ergebnisdaten aus ENUSEM dargestellt, unterteilt in Energiedaten (Primärenergieverbrauch, Endenergieverbrauch, Stromverbrauch) und Emissionsdaten (Sektorale Emissionen, Emissionen nach Gasen, Emissionen in CRF-Struktur, Emissionen in KSG-Struktur, ETS/ESR/BEHG-Emissionen). Datenflüsse zwischen Modellen bzw. Modellkomponenten sind als farbige Pfeile dargestellt.

Legende:

• blaue Kästen: Integrationsmodell
• gelbe Kästen: Sektormodelle Energie
• grüne Kästen: Sonstige Sektormodelle
• rote Pfeile: Brennstoffverbräuche
• blaue Pfeile: sonstige Energieverbräuche
• schwarze Pfeile: Emissionen
• lila Pfeile: sonstige Aktivitätsdaten

Dokumentation des Modells: Lukas Emele, Lorenz Moosmann, Modellbeschreibung ENUSEM deutsch / Model description ENUSEM English, Stand: 17.02.2025, PDF verfügbar unter: https://www.oeko.de/uploads/oeko/das_institut/institutsbereiche/energie-klimaschutz/OEKO-ENUSEM.pdf

Modellierungsprozess

Datenflüsse im Kontext des Modellierungsprozesses von ENUSEM

Dieser Graph zeigt woher (und wieviele) Datensätze direkt oder indirekt in ENUSEM fließen.

flowchart LR
classDef default text-decoration:none
profi["ProFi"]
click profi href "/Modell/profi/"
lawienmod__enusem(["7"])
click lawienmod__enusem href "/Modellierungsprozess/lawienmod__enusem/"
lawienmod["LaWiEnMod"]
click lawienmod href "/Modell/lawienmod/"
temps["TEMPS"]
click temps href "/Modell/temps/"
output(("Ergebnisdaten"))
powerflex["PowerFlex"]
click powerflex href "/Modell/powerflex/"
pygasem__enusem(["8"])
click pygasem__enusem href "/Modellierungsprozess/pygasem__enusem/"
ipcc_waste_model["IPCC Waste Model"]
click ipcc_waste_model href "/Modell/ipcc_waste_model/"
forecast_industry__enusem(["10"])
click forecast_industry__enusem href "/Modellierungsprozess/forecast_industry__enusem/"
lulucfmod["LULUCFmod"]
click lulucfmod href "/Modell/lulucfmod/"
forecast_tertiary__enusem(["11"])
click forecast_tertiary__enusem href "/Modellierungsprozess/forecast_tertiary__enusem/"
enusem__output(["14"])
click enusem__output href "/Modellierungsprozess/enusem__output/"
lulucfmod__enusem(["8"])
click lulucfmod__enusem href "/Modellierungsprozess/lulucfmod__enusem/"
profi__enusem(["8"])
click profi__enusem href "/Modellierungsprozess/profi__enusem/"
forecast_industry["FORECAST-Industry"]
click forecast_industry href "/Modell/forecast_industry/"
pygasem["Py-GAS-EM"]
click pygasem href "/Modell/pygasem/"
ipcc_waste_model__enusem(["7"])
click ipcc_waste_model__enusem href "/Modellierungsprozess/ipcc_waste_model__enusem/"
invert_ee_lab["Invert/EE-Lab"]
click invert_ee_lab href "/Modell/invert_ee_lab/"
instrumentenwirkung(["Treibhausgasminderungswirkung der Instrumente der Treibhausgas-Projektion 2025 für Deutschland (Datentabelle)"])
click instrumentenwirkung href "/Datensatz/instrumentenwirkung/"
input__enusem(["96"])
click input__enusem href "/Modellierungsprozess/input__enusem/"
input(("Eingangsdaten"))
temps__enusem(["8"])
click temps__enusem href "/Modellierungsprozess/temps__enusem/"
forecast_residential["FORECAST-Residential"]
click forecast_residential href "/Modell/forecast_residential/"
forecast_tertiary["FORECAST-Tertiary"]
click forecast_tertiary href "/Modell/forecast_tertiary/"
forecast_residential__enusem(["10"])
click forecast_residential__enusem href "/Modellierungsprozess/forecast_residential__enusem/"
enusem__powerflex(["10"])
click enusem__powerflex href "/Modellierungsprozess/enusem__powerflex/"
datentabelle(["Datentabelle für die Treibhausgas-Projektionen 2025 für Deutschland"])
click datentabelle href "/Datensatz/datentabelle/"
invert_ee_lab__enusem(["14"])
click invert_ee_lab__enusem href "/Modellierungsprozess/invert_ee_lab__enusem/"
enusem["ENUSEM"]
click enusem href "/Modell/enusem/"
style enusem fill:#9d579a,stroke:#9d579a;
powerflex__enusem(["13"])
click powerflex__enusem href "/Modellierungsprozess/powerflex__enusem/"
input --> input__enusem
lulucfmod --> lulucfmod__enusem
pygasem__enusem --> enusem
profi__enusem --> enusem
invert_ee_lab --> invert_ee_lab__enusem
enusem --> enusem__output
invert_ee_lab__enusem --> enusem
ipcc_waste_model__enusem --> enusem
lulucfmod__enusem --> enusem
enusem__powerflex --> powerflex
lawienmod --> lawienmod__enusem
forecast_industry__enusem --> enusem
enusem__output --> output
temps --> temps__enusem
enusem --> instrumentenwirkung
forecast_residential --> forecast_residential__enusem
powerflex --> powerflex__enusem
forecast_industry --> forecast_industry__enusem
temps__enusem --> enusem
lawienmod__enusem --> enusem
powerflex__enusem --> enusem
pygasem --> pygasem__enusem
ipcc_waste_model --> ipcc_waste_model__enusem
input__enusem --> enusem
enusem --> enusem__powerflex
enusem --> datentabelle
forecast_residential__enusem --> enusem
profi --> profi__enusem
forecast_tertiary__enusem --> enusem
forecast_tertiary --> forecast_tertiary__enusem

Direkte Datenflüsse zu ENUSEM

Dieser Graph zeigt an, welche Datensätze direkt in ENUSEM fließen oder durch ENUSEM ausgegeben werden.

flowchart LR
classDef default text-decoration:none
interface_1a2_industrie_mms(["MMS Interface zwischen ENUSEM und FORECAST-Industry"])
click interface_1a2_industrie_mms href "/Datensatz/interface_1a2_industrie_mms/"
enusem_ageb_energiebilanz_2015(["Energiebilanz für Deutschland 2015"])
click enusem_ageb_energiebilanz_2015 href "/Datensatz/enusem_ageb_energiebilanz_2015/"
interface_3_landwirtschaft_mwms(["MWMS Interface zwischen ENUSEM und Py-GAS-EM"])
click interface_3_landwirtschaft_mwms href "/Datensatz/interface_3_landwirtschaft_mwms/"
enusem_nehs_auswertung(["nEHS-Zertifikate - Auswertung Verkäufe & Compliance"])
click enusem_nehs_auswertung href "/Datensatz/enusem_nehs_auswertung/"
enusem_ageb_energiebilanz_2014(["Energiebilanz für Deutschland 2014"])
click enusem_ageb_energiebilanz_2014 href "/Datensatz/enusem_ageb_energiebilanz_2014/"
interface_4_lulucf_mms(["MMS Interface zwischen ENUSEM und LULUCFmod"])
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enusem_ets_article21_auswertung(["Datensammlung von ETS-Daten nach Artikel 21 der Emissionshandelsrichtlinie"])
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enusem_ageb_satellitenbilanz_2000_2022(["Satellitenbilanzen Erneuerbare Energien 2000 — 2002"])
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interface_1a4b_haushalte_gesamt_mwms(["MWMS Interface zwischen ENUSEM, Invert/EE-Lab und FORECAST-Residential"])
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enusem_ageb_auswertungstabellen(["Auswertungstabellen zur Energiebilanz Deutschland. Daten für die Jahre von 1990 bis 2023"])
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enusem_zse_gapfilling(["Ausspielung ZSE für PSz 1990-2023_gapfilling"])
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enusem_erdgas_netzausbau(["Netzentwicklungsplan Gas: Ausbau Erdgastransportnetz"])
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1. https://cdr.eionet.europa.eu/de/eu/emt/ ↩

2. https://reportnet.europa.eu/public/country/DE ↩

3. Die 2006 IPCC Guidelines beschreiben Emission (emissions) als: "Anthropogenic emissions and removals means that greenhouse gas emissions and removals included in national inventories are a result of human activities. The distinction between natural and anthropogenic emissions and removals follows straightforwardly from the data used to quantify human activity. In the Agriculture, Forestry and Other Land Use (AFOLU) Sector, emissions and removals on managed land are taken as a proxy for anthropogenic emissions and removals, and interannual variations in natural background emissions and removals, though these can be significant, are assumed to average out over time." (IPCC 2006, Band 1, Kapitel 1.1). ↩

4. Die 2006 IPCC Guidelines beschreiben Aktivitätsdaten (activity data) als: "information on the extent to which a human activity takes place" (IPCC 2006, Band 1, Kapitel 1.2). ↩

5. Die 2006 IPCC Guidelines beschreiben Emissionsfaktoren (emission factors) als: "coefficients which quantify the emissions or removals per unit activity" (IPCC 2006 2006, Band 1, Kapitel 1.2) ↩