Net Zero

Die Modelle in Ariadne

Im Modellvergleich werden in Ariadne drei sektorübergreifende Energiesystemmodelle eingesetzt (REMIND-EU, REMod und PyPSA-DE). Dazu kommen sektorspezifische Modelle für die Industrie (FORECAST), den Transportsektor (ASTRA und Aladin) und den Gebäudesektor (REMod) zum Einsatz.

Aladin v1

ASTRA ist ein systemdynamisches Modell für strategische Analysen des Verkehrssektors mit integrierten Bündeln von Politikinstrumenten. ALADIN ist ein agentenbasiertes Simulationsmodell, das die Markt-diffusion alternativer Antriebe bestimmt.

DLR/DEMO v1/Vector21

DLR/DEMO v1/Vector21 ist eine Modellfamilie zur Abbildung des deutschen Transportsektors; DLR-DEMO modelliert die Verkehrsentwicklung in allen Bereichen und für alle Verkehrsträger; DLR-Vector21 simuliert die Marktentwicklung von Fahrzeugtechnologien; DLR liefert die Emissionen und den Endenergieverbrauch des Verkehrssektors.

E2M2s v4.1-A

E2M2 ist ein fundamentalanalytisches Elektrizitätsmarktmodell, das unter der Zielsetzung der Systemkostenminimierung die Einsatzplanung und die Investitionsentscheidung im europäischen wettbewerblichen Strommarkt optimiert. E2M2 identifiziert sinnvolle Maßnahmen für die kosteneffiziente und langfristig zuverlässige Integration hoher Anteile erneuerbarer Energien in das Elektrizitätssystem.

Forecast v1.0

FORECAST ist ein bottom-up Energienachfrage- und Technologiemodell des Industriesektors. Energieverbrauch, Emissionen und Kosten werden für acht Einzelsektoren auf Prozessebene modelliert. Es ermöglicht detaillierte Analysen hinsichtlich der Struktur von Vermeidungskosten und -potenzialen im Industriesektor.

PyPSA-Eur v0.10

PyPSA-Eur ist ein Modell zur Optimierung von Investitionen und Betrieb in Energiesystemen mit hoher zeitlicher (stündlicher) und räumlicher (49 Regionen) Auflösung.

REMIND-EU v1.1

Das Modell REMIND modelliert Deutschlands Energieökonomie im Kontext des globalen Wandels. Es verbindet ein intertemporales makro-ökonomisches Wachstumsmodell mit einer detaillierten Darstellung des Energiesystems und der Nachfragesektoren Verkehr, Gebäude und Industrie.

REMod v1.0

REMod ist ein sektorübergreifendes Energiesystemmodell, das technisch umsetzbare und kostengünstige Klimaschutzpfade des deutschen Energiesystems bis 2050 berechnet. Die stündliche Auflösung ermöglicht eine detaillierte Modellierung von EE-Integration und Sektorenkopplung. REMod ist auch Sektorleitmodell für die Gebäudewärme.

TIMES PanEU v1.0

TIMES PanEU ist ein 30 Regionen umfassendes pan-Europäisches Energiesystemmodell, das auf einzelstaatlicher Ebene alle an der Energieversorgung und -nachfrage beteiligten Sektoren enthält. Das Modell unterstellt bei Berücksichtigung von Restriktionen einen vollständigen Wettbewerb zwischen verschiedenen Technologien bzw. Energieumwandlungspfaden.

Glossar

ALADIN

ALADIN ist ein agentenbasiertes Simulationsmodell, das die Marktdiffusion alternativer Antriebe bestimmt.

Ariadne

Ariadne ist eines von vier Projekten innerhalb der vom BMFTR geförderten Kopernikus-Forschungsinitiative zum Thema Energiewende.

Astra

ASTRA ist ein systemdynamisches Modell für strategische Analysen des Verkehrssektors mit integrierten Bündeln von Politikinstrumenten.

Bewertung

Im Transformation Tracker wird jeder Energiewende-Indikator anhand seines aktuellen Fortschritts (vom einem Referenzjahr bis heute) im Vergleich zu den Zielpfaden der Ariadne-Szenarien bewertet. Die Gesamtheit der Bewertungen interpretieren wir als den Stand der Energiewende.

DLR/DEMO/VECTOR21

Modellfamilie zur Abbildung des deutschen Transportsektors vom Institut für Verkehrsforschung des deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).

E2M2s

Ein Modell für den europäischen Strommarkt, das unter der Zielsetzung der Kostenminimierung Kraftwerkseinsatzplanung und Investitionsentscheidungen optimiert.

Energiesouveränität

Energiesouveränität ist ein Szenario, das die Transformation des deutschen Energiesystems zur Klimaneutralität 2045 unter Einhaltung der Ziele zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen bis 2030 laut KSG beschreibt und gleichzeitig die Energiekrise berücksichtigt - im Sinne von hohen Preisen für fossile Energieträger und besonderen Bemühungen kurz- und mittelfristig Erdgas zu sparen.

Energiewende-Indikator

Indikatoren, die die Entwicklung wichtiger Aspekte im deutschen Energiesystem abbilden, z.B. CO₂-Emissionen, der Anteil erneuerbarer Energien im Strommix, der Bestand von E-Autos, der Absatz von Wärmepumpen, die Elektrifizierung der Industrie. Jeder Indikator ist einem Sektor und einer Energiewende-Kategorie zugeordnet.

Energiewende-Kategorie

Die betrachteten Energiewende-Kategorien (Emissionsminderung, Ausbau Erneuerbare, Fossil Phase-out, Elektrifizierung, Effizienz und Lebensstil und Infrastruktur) sind wesentlichen Säulen der Energiewende. Die im Transformation Tracker verwendeten Indikatoren lassen sich diesen Säulen der Transformation zur Klimaneutralität zuordnen.

Erderwärmung

Die Erderwärmung wird als Erhöhung der globalen mittleren Oberflächentemperatur gegenüber einer Referenzperiode gemessen. Wir betrachten hier die Erwärmung gegenüber dem vorindustriellen Niveau, also der mittleren Temperatur im Zeitraum von 1850 – 1900.

Erfolgreich

„Erfolgreich“ ist eine mögliche Bewertung eines Energiewende-Indikators im Transformation Tracker: ein Indikator beschreibt eine erfolgreiche Entwicklung, wenn sein aktueller Fortschritt mindestens dem des Leitmodells im Ariadne-Szenario entspricht.

FORECAST

Ein bottom-up Energienachfrage- und Technologiemodell des Industriesektors, das die Energienachfrage, die Emissionen und Kosten modelliert.

Fortschritt

Als Fortschritt definieren wir die Entwicklung eines Energiewende-Indikators von einem Referenzjahr an bis heute, also bis zum aktuellsten verfügbaren Ist-Wert für den Indikator.

Harmonisierung

Die Ergebnisse der Modelle für die einzelnen Indikatoren werden auf Basis der Ist-Daten kalibriert: Im Normalfall werden die Modellergebnisse für 2020 auf den Mittelwert aus den Ist-Daten für 2019-21 (Referenzzeitraum) angepasst. Die Harmonisierung läuft im Regelfall bis 2025 (Endjahr) aus. Der Referenzzeitraum und das Endjahr der Harmonisiserung werden je Indikator in der Methodik-Box genannt.

UN-Klimakonferenz

Die Klimakonferenz der Vereinten Nationen ist die jährlich stattfindende Konferenz der Staaten (Conference of the Parties, COP), die 1992 die UN-Klimarahmenkonvention ratifiziert haben. Die erste UN-Klimakonferenz fand 1995 in Berlin statt. Bereits zuvor gab es seit 1979 Weltklimakonferenzen. Bei der UN-Klimakonferenz werden internationale Maßnahmen gegen den vom Menschen verursachten Klimawandel verhandelt, vereinbart und überprüft.

Klimaneutralität

Klimaneutralität in 2045 in Deutschland ist erreicht, wenn im gesamten deutschen Energiesystem netto keine Treibhausgas-Emissionen verursacht werden (Netto-Null). Verbliebene, nicht-vermeidbare Emissionen müssen dazu durch negative Emissionen, also z.B. durch CO₂-Entnahmen aus der Atmosphäre (CDR), ausgeglichen werden.

UN-Klimarahmenkonvention

Die Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen (United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC) wurde 1992 auf dem Weltgipfel für Umwelt und Entwicklung 1992 in Rio de Janeiro gezeichnet. In 1994 trat das multilaterale Übereinkommen in Kraft, das heute von 196 Vertragsparteien sowie der EU als regionale Wirtschaftsorganisation ratifiziert ist. Mit der Klimarahmenkonvention erkennt die internationale Staatengemeinschaft weltweite Klimaänderungen als ernstes Problem an und verpflichtet sich zum Handeln.

Klimaziele

Für Deutschland sind die Klimaziele im Bundes-Klimaschutzgesetz (KSG) formuliert. Die letzte Novellierung des Gesetzes fand im Jahr 2024 statt. Für 2030 ist eine Reduktion der Treibhausgas-Emissionen gegenüber 1990 um 65% festgelegt, bis 2040 müssen die THG-Emissionen um 88% sinken. Außerdem ist die Klimaneutralität 2045 geregelt. Frühere jährliche Emissionsgrenzen für jeden Sektor wurden durch eine übergreifende Betrachtung ersetzt. Das Gesetz setzt die Verpflichtung aus dem Pariser Klimaschutzabkommen um, die globale Erwärmung möglichst auf 1,5 Grad Celsius zu begrenzen.

Kopernikus-Projekte

Die Kopernikus-Projekte bilden eine der größten deutschen Forschungsinitiativen zum Thema Energiewende. Ihr Ziel ist es, eine klimaneutrale Bundesrepublik im Jahr 2045 zu ermöglichen.

Leitmodell

Die Ariadne-Szenarien werden im Modellvergleich entwickelt, d.h. es werden mehrere Modelle mit unterschiedlichen Schwerpunkten genutzt, um ein und dasselbe Szenario zu berechnen. Entsprechend der Stärken der Modelle lässt sich für jeden Indikator das am besten geeignete Modell festlegen - das Leitmodell für jeden Indikator im Transformation Tracker.

Modellkorridor

Das am besten geeignete Modell für jeden Indikator ist das Leitmodell, die Ergebnisse aller anderen Modelle für den Indikator bilden den Modellkorridor, gewissermaßen einen Optionenraum für die Entwicklung des Indikators.

ppm

PPM steht für „parts per million“ (Teile pro Million) und ist die Maßeinheit für die CO2-Konzentration in der Luft. 1 ppm bedeutet, dass 1 Molekül CO2 auf eine Million Moleküle Luft kommt.

REMod

REMod ist ein sektorübergreifendes Energiesystemmodell, das technisch umsetzbare und kostengünstige Klimaschutzpfade des deutschen Energiesystems bis 2050 in stündlicher Auflösung berechnet.

Referenzjahr

Im Transformation Tracker wird die Entwicklung jedes Indikators von einem Referenzjahr bis heute betrachtet. Im Normalfall ist das 2019, wobei das jeweilige Referenzjahr in der Methodik-Box je Indikator genannt ist.

REMIND

REMIND ist ein Energie-Ökonomie-Modell, das ein intertemporales makro-ökonomisches Wachstumsmodell mit einer detaillierten Darstellung des Energiesystems und der Nachfragesektoren Verkehr, Gebäude und Industrie verbindet.

Rückschritt

„Rückschritt“ ist eine mögliche Bewertung eines Energiewende-Indikators im Transformation Tracker: ein Indikator beschreibt einen Rückschritt, wenn er sich im Vergleich zum Leitmodell im Ariadne-Szenario in die falsche Richtung entwickelt.

Sondereffekt

Ereignisse, wie die Corona-Pandemie oder die Energiekrise haben einen deutlichen Einfluss auf einige der Indikatoren. Das kann so weit gehen, dass sich die aktuelle Entwicklung des Indikators und seine Bewertung im Transformation Tracker viel stärker durch diesen Einfluss erklären als durch die strukturelle Transformation. Um Fehlinterpretationen der Ergebnisse vorzubeugen, sind die betroffenen Indikatoren mit dem Label “Sondereffekt” markiert.

Szenario

Ein Szenario in Ariadne ist eine zukünftige Entwicklung des deutschen Energiesystems über alle Sektoren hinweg. Jedes Szenario ergibt sich auf der Basis bestimmter Annahmen und daraus abgeleiteter Effekte. In Ariadne werden Ziel-Szenarien betrachtet, die Transformationspfade zur Klimaneutralität in 2045 in Deutschland beschreiben.

Technologiemix

Technologiemix ist ein Szenario, das einen ausgewogenen Mix an Technologien und ein breites Energieträgerportfolio (Strom, H2, E-Fuels) nutzt, um die Treibhausgasminderung laut KSG bis 2030 und Klimaneutralität in 2045 zu erreichen. Ohne spezifischen technologischen oder thematischen Fokus dient es als Referenzpfad innerhalb der Ariadne-Modellierung.

Treibhauseffekt

Der natürliche Treibhauseffekt ist ein physikalischer Prozess, der für eine angenehme mittlere Temperatur von etwa 15 °C auf der Erdoberfläche sorgt. Dabei absorbieren Treibhausgase in der Erdatmosphäre, insbesondere Wasserdampf, Kohlendioxid und Methan, die natürliche, langwellige Wärmestrahlung der Erde und reflektieren sie teilweise zurück. Ohne den natürlichen Treibhauseffekt läge die mittlere Oberflächentemperatur der Erde bei etwa -18 °C.

Viel zu langsam

„Viel zu langsam“ ist eine mögliche Bewertung eines Energiewende-Indikators im Transformation Tracker: ein Indikator entwickelt sich „viel zu langsam“, wenn er nur 0-49% des Fortschritts erreicht, der sich aus dem Leitmodell des als Benchmark gewählten Ariadne-Szenarios ergäbe.

Zielkorridor

Die Summe aller Zielpfade innerhalb eines Szenarios, die sich aus der Anwendung mehrerer Modelle im Modellvergleich ergeben, bildet den Zielkorridor.

Zielpfad

Innerhalb eines Zielszenarios wird mit jedem verwendeten Modell ein Zielpfad berechnet. Bei der Methode des Modellvergleichs in Ariadne ergeben sich für jedes Szenario viele Zielpfade – je einer für jedes verwendete Modell. Der Zielpfad des jeweils am besten geeigneten Modells dient als Benchmark für jeden Energiewende-Indikator.

Zielszenario

Ein Zielszenario ist ein Szenario für die Transformation des deutschen Energiesystems, in dem die Ziele zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen laut Klimaschutzgesetz (KSG) und die Klimaneutralität in 2045 erreicht werden. Alle Ariadne-Szenarien sind Zielszenarien.

Zu langsam

„Zu langsam“ ist eine mögliche Bewertung eines Energiewende-Indikators im Transformation Tracker: ein Indikator entwickelt sich „zu langsam“, wenn er nur 50-94% des Fortschritts erreicht, der sich aus dem Leitmodell des als Benchmark gewählten Ariadne-Szenarios ergäbe.