ENUSEM

Name

Energie-Umwandlungs-Sektor-Modell

Version des Modells

Das Modell wird kontinuierlich weiterentwickelt. Für jede Modellierungsrunde wird eine eigene Modellversion erstellt.

Eine explizite Versionsnummerierung erfolgt nicht. Die neueste Modellversion ist die für die Projektionen 2026 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 Treibhausgasemissionen in der CRT-Struktur des nationalen Treibhausgasinventars auf Basis nationaler (Bundes-Klimaschutzgesetz) und internationaler Vorgaben (UNFCCC Decision 5/CMA.3), Governance-Verordnung (Verordnung (EU) 2018/1999) und deren Durchführungsverordnung (EU) 2020/1208).
• ENUSEM bildet Energieverbräuche sowohl in der CRT-Struktur des nationalen Treibhausgasinventars 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 der Energiewirtschaft ab, die nicht im Strommarktmodell enthalten sind (siehe Abschnitt ENUSEM-Integration). Die Energiewirtschaft im Sinne des Klimaschutzgesetzes umfasst neben dem Umwandlungssektor auch den Transport von Erdgas. Der Begiff Umwandlungssektor wiederum beschreibt die Gesamtheit der Umwandlung von Primärenergieträgern in für die Endverbraucher nutzbare Energieträger, z.B. von Windenergie und Kohle in Kraftwerken in Strom oder von Rohöl in Raffinerien zu Mineralölprodukten wie Heizöl und Dieselkraftstoff (siehe auch Abschnitt Sektoren).
• ENUSEM stellt für die Gesamtmodellierung der Treibhausgas-Projektionen 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, 2026))
  • Endenergieverbrauch nach Energieträgern (siehe auch Kapitel 1.3 der Modelldokumentation (Emele & Moosmann, 2026))
  • Endenergieverbrauch nach Sektoren (Industrie, GHD, Haushalte, Verkehr)
  • Bruttostromverbrauch
  • THG-Emissionen in der Sektorstruktur der Common Reporting Tables (CRT) (UNFCCC (2021)). Das CRT-Format 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

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 Treibhausgasinventars ab (Territorialprinzip). Zuzüglich werden entsprechend des CRT-Sektors International Bunkers der abgehende internationale Luftverkehr sowie das Bunkern (Betanken) 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 den Berichtszyklen der Treibhausgas-Projektionen ist das Basisjahr meist zwei Jahre vor dem Jahr, in dem die Modellresultate veröffentlicht werden.

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 Werte für die zwischen zwei Stützjahren liegenden Jahre linear interpoliert (entsprechend dem in den IPCC Guidelines erläuterten Vorgehen (IPCC, 2019)).

Konzeptionelle Gestaltungsprinzipien

ENUSEM verfolgt das Ziel, eine vollständige Projektion der Emissionen entsprechend der Struktur des nationalen Treibhausgasinventars zu erstellen. Dabei sollen Methoden, die auch bei der Erstellung von nationalen Treibhausgasinventaren genutzt werden, entsprechend für die Projektionen angewandt werden.

ENUSEM berechnet für die verbrennungsbedingten Emissionen (CRT 1.A), die diffusen Emissionen aus Brennstoffen (CRT 1.B) und Teile der Emissionen aus Industrieprozessen (CRT 2) die Emissionsdaten selbst aus den entsprechenden Aktivitätsdaten die durch die enstprechenden Modelle projiziert wurden.

Für die Sektoren Landwirtschaft (CRT 3), LULUCF (CRT 4), Abfallwirtschaft (CRT 5), sowie die F-Gase (Teil von CRT 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 Modell, das intern mit einer detaillierten Subsektor- und Energieträgerstruktur arbeitet. ENUSEM benötigt nur arithmetische 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 CRT-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.

Open Source

Mit seinen drei Modulen (Kompilation, Integration, Dissemination; siehe Programmtechnische Gestaltungsprinzipien) und seiner Funktion als datenhaltendes System stellt ENUSEM 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 auf den EU ETS (European Union Emissions Trading System) und den nEHS (nationales Emissionshandelssystem), die für jeden Brennstoff in jedem der ENUSEM-Subsektoren benötigt werden (siehe Kapitel 1.4 der ENUSEM-Modelldokumentation (Emele & Moosmann, 2026)). In diese gehen u.A. folgende Datenquellen ein:

• deutsche Article-21-Reports im Central Data Repository (CDR) im European Environment Information and Observation Network (Eionet) der Europäischen Umweltagentur und im Reportnet der Europäischen Union
• Endberichte von Forschungsprojekten zum EU-Emissionshandel und dem Brennstoffemissionshandelsgesetz (BEHG) bzw. nationalen Emissionshandel (nEHS)
• Modellierungsergebnisse von PowerFlex zu kleinen Blockheizkraftwerken (BHKW) mit einer elektrischen Leistung bis zu 1 MW
• Schätzungen von ETS-ExpertInnen am Öko-Institut

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

Programmiersprache

ENUSEM operiert mit Standard-Excel-Funktionen sowie eigenen 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 Energienachfragen und weitere Aktivitätsdaten (z.B. Hochofenstahlproduktion) 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 strombasierten Brennstoffen (z.B. Wasserstoff, PtL-Kraftstoffe). Mithilfe von exogenen Annahmen zu installierten Leistungen und Auslastung (Vollaststunden) von Elektrolyseuren und PtL-Anlagen kann ENUSEM-Kompilation die Nachfragen nach strombasierten Brennstoffen in einen durch die Strommarktmodellierung inländisch zu deckenden Anteil und einen Importanteil differenzieren.

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-¹ und Aktivitätsdaten² werden die notwendigen Emissionsfaktoren³ berechnet.
• Mithilfe dieser Emissionsfaktoren werden aus den projizierten Aktivitätsdaten die Emissionen berechnet.
  • Für die verbrennungsbedingten Emissionen 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 eine Aufteilung der verbrennungsbedingten Emissionen mit subsektor- und brennstoffspezifischen Splitfaktoren, für Details siehe Kapitel 1.3 der ENUSEM-Modellbeschreibung (Emele & Moosmann 2026).

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 CRT-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, da Kraftwerke in Braunkohlebrikettfabriken die größte Bedeutung in dieser Quellgruppe haben
• 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 und 2026 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 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.

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 Anlage 1 des Bundes-Klimaschutzgesetz 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 CRT-Tabellen. Die folgende Tabelle listet alle Energie-Subsektoren auf und zeigt, welchen CRT-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)	CRT-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:

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

Quelle: Eigene Darstellung Öko-Institut, basierend u.a. auf Emele & Moosmann (2026).

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

Tabelle 2: Andere Sektoren in ENUSEM

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

Abkürzungen:

• CRT: Common Reporting Tables, genutzt in den Treibhausgasinventaren
• KSG: Bundes-Klimaschutzgesetz

Quelle: Eigene Darstellung Öko-Institut, basierend u.a. auf Emele & Moosmann (2026).

Für die Projektionen 2025 und 2026 wurde ein zusätzlicher Sektor Technische Senken nach § 3b KSG definiert, in dem die durch Bioenergy carbon capture and storage (BECCS) entsthenden Emissionssenken verbucht werden. Dieser Sektor ist nur im Mit-weiteren-Maßnahmen-Szenario (MWMS) relevant.

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 ENUSEM-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 und 2026 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 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 die zugrundeliegenden historischen Daten des nationalen Treibhausgasinventars teilweise 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 in diesen Teilmodellen 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. 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/nEHS-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, Waste-Mod) 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 CRT-Struktur, Emissionen in KSG-Struktur, ETS/ESR/nEHS-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: 10.03.2026, PDF verfügbar unter: https://www.oeko.de/uploads/oeko/das_institut/institutsbereiche/energie-klimaschutz/OEKO-ENUSEM.pdf

Literaturverzeichnis

• Emele, L. & Moosmann, L. (2026). Modellbeschreibung ENUSEM deutsch / Model description ENUSEM English. Stand: 10.03.2026, https://www.oeko.de/uploads/oeko/das_institut/institutsbereiche/energie-klimaschutz/OEKO-ENUSEM.pdf

• Intergovernmental Panel on Climate Change [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. https://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/

• Intergovernmental Panel on Climate Change [IPCC] 2019. 2019 Refinement, Volume 1, Chapter 5, 5.3.3.3 Interpolation https://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2019rf/pdf/1_Volume1/19R_V1_Ch05_Timeseries.pdf

• UNFCCC (2021): Common Reporting Tables (CRT) on NIRs

Modellierungsprozess

Datenflüsse im Kontext des Modellierungsprozesses von ENUSEM

Dieser Graph zeigt woher (und wieviele) Datensätze direkt oder indirekt in ENUSEM fließen. Er zeigt auch, welche Datensätze durch ENUSEM augegeben werden.

flowchart LR
classDef default text-decoration:none
ipcc_waste_model__enusem(["1"])
click ipcc_waste_model__enusem href "/Modellierungsprozess/ipcc_waste_model__enusem/"
forecast_residential["FORECAST-Residential"]
click forecast_residential href "/Modell/forecast_residential/"
lulucfmod__enusem(["1"])
click lulucfmod__enusem href "/Modellierungsprozess/lulucfmod__enusem/"
invert_ee_lab["Invert/EE-Lab"]
click invert_ee_lab href "/Modell/invert_ee_lab/"
input(("Eingangsdaten"))
powerflex__enusem(["6"])
click powerflex__enusem href "/Modellierungsprozess/powerflex__enusem/"
forecast_residential__enusem(["2"])
click forecast_residential__enusem href "/Modellierungsprozess/forecast_residential__enusem/"
pygasem__enusem(["1"])
click pygasem__enusem href "/Modellierungsprozess/pygasem__enusem/"
lulucfmod["LULUCFmod"]
click lulucfmod href "/Modell/lulucfmod/"
data_instrumentenwirkung(["Treibhausgasminderungswirkung der Instrumente der Treibhausgas-Projektion 2026 für Deutschland (Datentabelle)"])
click data_instrumentenwirkung href "/Datensatz/data_instrumentenwirkung/"
lawienmod["LaWiEnMod"]
click lawienmod href "/Modell/lawienmod/"
enusem["ENUSEM"]
click enusem href "/Modell/enusem/"
style enusem fill:#9d579a,stroke:#9d579a;
forecast_industry__enusem(["2"])
click forecast_industry__enusem href "/Modellierungsprozess/forecast_industry__enusem/"
input__enusem(["52"])
click input__enusem href "/Modellierungsprozess/input__enusem/"
temps["TEMPS"]
click temps href "/Modell/temps/"
enusem__output(["8"])
click enusem__output href "/Modellierungsprozess/enusem__output/"
profi["ProFi"]
click profi href "/Modell/profi/"
invert_ee_lab__enusem(["4"])
click invert_ee_lab__enusem href "/Modellierungsprozess/invert_ee_lab__enusem/"
temps__enusem(["1"])
click temps__enusem href "/Modellierungsprozess/temps__enusem/"
lawienmod__enusem(["2"])
click lawienmod__enusem href "/Modellierungsprozess/lawienmod__enusem/"
enusem__powerflex(["7"])
click enusem__powerflex href "/Modellierungsprozess/enusem__powerflex/"
data_datentabelle(["Datentabelle für die Treibhausgas-Projektionen 2026 für Deutschland"])
click data_datentabelle href "/Datensatz/data_datentabelle/"
forecast_tertiary["FORECAST-Tertiary"]
click forecast_tertiary href "/Modell/forecast_tertiary/"
output(("Ergebnisdaten"))
forecast_industry["FORECAST-Industry"]
click forecast_industry href "/Modell/forecast_industry/"
forecast_tertiary__enusem(["3"])
click forecast_tertiary__enusem href "/Modellierungsprozess/forecast_tertiary__enusem/"
ipcc_waste_model["Waste-Mod"]
click ipcc_waste_model href "/Modell/ipcc_waste_model/"
powerflex["PowerFlex"]
click powerflex href "/Modell/powerflex/"
profi__enusem(["1"])
click profi__enusem href "/Modellierungsprozess/profi__enusem/"
pygasem["Py-GAS-EM"]
click pygasem href "/Modell/pygasem/"
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pygasem__enusem --> enusem
enusem --> enusem__output
ipcc_waste_model --> ipcc_waste_model__enusem
enusem --> enusem__powerflex
forecast_tertiary__enusem --> enusem

Direkte Datenflüsse zu ENUSEM

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

flowchart LR
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interface_1a2_industrie(["Interface Industrie Energie zwischen ENUSEM und FORECAST-Industry: historisch und Projektion"])
click interface_1a2_industrie href "/Datensatz/interface_1a2_industrie/"
enusem_erdgas_netzausbau(["Netzentwicklungsplan Gas: Ausbau Erdgastransportnetz"])
click enusem_erdgas_netzausbau href "/Datensatz/enusem_erdgas_netzausbau/"
enusem_crf(["CRF-Tabellen (Bearbeitungsstand)"])
click enusem_crf href "/Datensatz/enusem_crf/"
interface_2_ippu_ohne_f_gase(["Interface Indstrieprozesse zwischen ENUSEM und FORECAST-Industry: historisch und Projektion"])
click interface_2_ippu_ohne_f_gase href "/Datensatz/interface_2_ippu_ohne_f_gase/"
enusem_zse_rueckspielung(["ENUSEM/ZSE-Rückspielung"])
click enusem_zse_rueckspielung href "/Datensatz/enusem_zse_rueckspielung/"
enusem_kwk_master(["KWK-Master"])
click enusem_kwk_master href "/Datensatz/enusem_kwk_master/"
interface_5_abfall(["Interface Abfall zwischen ENUSEM und Waste-Mod: historisch und Projektion"])
click interface_5_abfall href "/Datensatz/interface_5_abfall/"
interface_1a4a_ghd_gesamt(["Interface GHD gesamt zwischen ENUSEM, Invert/EE-Lab und FORECAST-Tertiary: historisch und Projektion"])
click interface_1a4a_ghd_gesamt href "/Datensatz/interface_1a4a_ghd_gesamt/"
data_instrumentenwirkung(["Treibhausgasminderungswirkung der Instrumente der Treibhausgas-Projektion 2026 für Deutschland (Datentabelle)"])
click data_instrumentenwirkung href "/Datensatz/data_instrumentenwirkung/"
enusem_ets_article21_auswertung(["Datensammlung von ETS-Daten nach Artikel 21 der Emissionshandelsrichtlinie"])
click enusem_ets_article21_auswertung href "/Datensatz/enusem_ets_article21_auswertung/"
enusem_zse_gapfilling(["20251017_ZSE_Emissionen_bearbeitet.xlsx"])
click enusem_zse_gapfilling href "/Datensatz/enusem_zse_gapfilling/"
interface_1a3_verkehr(["Interface Verkehr zwischen ENUSEM und TEMPS: historisch und Projekion"])
click interface_1a3_verkehr href "/Datensatz/interface_1a3_verkehr/"
enusem["ENUSEM"]
click enusem href "/Modell/enusem/"
style enusem fill:#9d579a,stroke:#9d579a;
enusem_ageb_auswertungstabellen(["Auswertungstabellen zur Energiebilanz Deutschland. Daten für die Jahre von 1990 bis 2024"])
click enusem_ageb_auswertungstabellen href "/Datensatz/enusem_ageb_auswertungstabellen/"
enusem_ets_eea_data_viewer(["EU Emissions Trading System (ETS) data viewer"])
click enusem_ets_eea_data_viewer href "/Datensatz/enusem_ets_eea_data_viewer/"
enusem_enerdat(["Datenauszug ENERDAT"])
click enusem_enerdat href "/Datensatz/enusem_enerdat/"
enusem_ageb_energiebilanz(["AGEB Energiebilanz"])
click enusem_ageb_energiebilanz href "/Datensatz/enusem_ageb_energiebilanz/"
enusem_dissemination(["Daten des Moduls ENUSEM-Dissemination"])
click enusem_dissemination href "/Datensatz/enusem_dissemination/"
enusem_ageb_strerz(["Stromerzeugung nach Energieträgern (Strommix) von 1990 bis 2024 (in TWh) Deutschland insgesamt"])
click enusem_ageb_strerz href "/Datensatz/enusem_ageb_strerz/"
enusem_erdgas_foerderprognose(["Projektionen der Erdgasförderung"])
click enusem_erdgas_foerderprognose href "/Datensatz/enusem_erdgas_foerderprognose/"
enusem_energy_compilation(["Daten des Moduls ENUSEM-Kompilation"])
click enusem_energy_compilation href "/Datensatz/enusem_energy_compilation/"
enusem_nehs_auswertung(["nEHS-Zertifikate - Auswertung Verkäufe & Compliance"])
click enusem_nehs_auswertung href "/Datensatz/enusem_nehs_auswertung/"
interface_1a_power(["Interface Energiewirtschaft zwischen ENUSEM und PowerFlex: historisch und Projektion"])
click interface_1a_power href "/Datensatz/interface_1a_power/"
interface_3_landwirtschaft(["Interface Landwirtschaft zwischen ENUSEM und Py-GAS-EM: historisch und Projektion"])
click interface_3_landwirtschaft href "/Datensatz/interface_3_landwirtschaft/"
data_datentabelle(["Datentabelle für die Treibhausgas-Projektionen 2026 für Deutschland"])
click data_datentabelle href "/Datensatz/data_datentabelle/"
interface_1a4b_haushalte_gesamt(["Interface Haushalte zwischen ENUSEM und FORECAST-Residential: historisch und Projektion"])
click interface_1a4b_haushalte_gesamt href "/Datensatz/interface_1a4b_haushalte_gesamt/"
interface_2_f_gase(["Interface F-Gase zwischen ENUSEM und ProFI: historisch und Projektion"])
click interface_2_f_gase href "/Datensatz/interface_2_f_gase/"
lawienmod_output_energieverbrauch_energietraeger_projektion(["Interface Energieverbrauch Landwirtschaft"])
click lawienmod_output_energieverbrauch_energietraeger_projektion href "/Datensatz/lawienmod_output_energieverbrauch_energietraeger_projektion/"
enusem_grubengas(["Stromerzeugung der Grubengasanlagen"])
click enusem_grubengas href "/Datensatz/enusem_grubengas/"
interface_1a4c_landwirtschaft_energie(["Interface Landwirtschaft-Energie zwischen ENUSEM und LaWiEnMod: historisch und Projektion"])
click interface_1a4c_landwirtschaft_energie href "/Datensatz/interface_1a4c_landwirtschaft_energie/"
enusem_agee_stat_zeitreihen_erneuerbare(["Zeitreihen zur Entwicklung der erneuerbaren Energien in Deutschland"])
click enusem_agee_stat_zeitreihen_erneuerbare href "/Datensatz/enusem_agee_stat_zeitreihen_erneuerbare/"
interface_1a2g_sverkehrbau(["Interface Bauwirtschaft zwischen ENUSEM und FORECAST-Tertiary: historisch und Projektion"])
click interface_1a2g_sverkehrbau href "/Datensatz/interface_1a2g_sverkehrbau/"
interface_4_lulucf(["Interface LULUCF zwischen ENUSEM und LULUCFmod: historisch und Projektion"])
click interface_4_lulucf href "/Datensatz/interface_4_lulucf/"
enusem_integration(["Daten des Moduls ENUSEM-Integration"])
click enusem_integration href "/Datensatz/enusem_integration/"
enusem_res_shares(["SHARES 2024 summary results - SHort Assessment of Renewable Energy Sources"])
click enusem_res_shares href "/Datensatz/enusem_res_shares/"
interface_1a4a_ghd_gesamt --> enusem_integration
interface_1a4a_ghd_gesamt --> enusem
interface_1a4a_ghd_gesamt --> enusem_energy_compilation
enusem_dissemination --> enusem_integration
enusem_erdgas_foerderprognose --> enusem
enusem_erdgas_foerderprognose --> enusem_integration
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interface_2_f_gase --> enusem
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enusem_erdgas_netzausbau --> enusem_integration
enusem_erdgas_netzausbau --> enusem
enusem_nehs_auswertung --> enusem_integration
enusem_nehs_auswertung --> enusem
enusem_integration --> enusem_zse_rueckspielung
enusem_integration --> enusem_energy_compilation
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interface_5_abfall --> enusem_integration
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enusem_grubengas --> enusem_energy_compilation
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1. 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). ↩

2. 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). ↩

3. 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) ↩