Methodik von LowCarbonPower.org

Dieses Dokument erläutert, wie die auf LowCarbonPower.org (https://lowcarbonpower.org/) veröffentlichten Stromdaten entstehen: woher die Zahlen stammen, wie wir widersprüchliche Quellen miteinander abgleichen und wie wir zahlreiche einzelne Datensätze zu einem einheitlichen, konsistenten Bild der Stromerzeugung jedes Landes und jeder Region zusammenführen.

Was wir messen möchten

Für jedes Land und jede Region möchten wir für möglichst viele Jahre und aktuelle Monate, soweit die Datenlage es zulässt, eine vollständige und in sich konsistente Aufschlüsselung folgender Größen erstellen:

Stromerzeugung nach Quelle — Kohle, Gas, Öl, Kernenergie, Wasserkraft, Wind, Solarenergie, Biobrennstoffe, Geothermie und weitere Quellen. Nettoimporte — der Strom, den eine Region von ihren Nachbarn bezieht, abzüglich des Stroms, den sie an diese verkauft. Gesamtstromversorgung — Stromerzeugung zuzüglich Nettoimporte.

Aus dieser Aufschlüsselung leiten wir die auf der Website dargestellten Kennzahlen ab: den CO₂-armen Anteil an der Stromversorgung, geschätzte CO₂-Emissionen, eine Schätzung des Elektrifizierungsgrads und Länderranglisten.

Die verschiedenen Anbieter geben Strommengen in unterschiedlichen Einheiten an. Deshalb rechnen wir zunächst jede Zahl in eine gemeinsame Einheit um: Terawattstunden (TWh).

Eine gemeinsame, einheitliche Definition der Energiearten

Die zentrale Herausforderung besteht darin, dass jeder Datenanbieter die Energieträger anders bezeichnet. Eine Quelle verwendet „Natural Gas“, eine andere „G3000“, eine weitere „燃氣“ und wieder eine andere „Generation_NG_natural_gas“. Manche melden nur einen zusammengefassten Wert für nichtnukleare CO₂-arme Quellen; andere schlüsseln ihn nach Wind, Solarenergie, Wasserkraft und Biomasse auf.

Um die Quellen vergleichbar zu machen, ordnen wir die Bezeichnungen aller Anbieter einer gemeinsamen Hierarchie von Energiearten zu. An ihrer Spitze steht die gesamte Strommenge, aufgeteilt in CO₂-arme und fossile Quellen sowie sonstige Quellen und Nettoimporte. Die CO₂-armen Quellen werden in Kernenergie und nichtnukleare CO₂-arme Quellen unterteilt. Letztere gliedern sich in Wasserkraft und andere nichtnukleare CO₂-arme Quellen; diese wiederum in Wind, Solarenergie, Geothermie und Biobrennstoffe. Solarenergie wird zusätzlich in große Solaranlagen und Anlagen hinter dem Stromzähler, insbesondere Dachanlagen, unterteilt. Die fossilen Quellen gliedern sich in Kohle, Gas, Öl und eine Restkategorie „nicht näher spezifizierte fossile Quellen“.

Da wir jede Quelle in dieselbe Baumstruktur überführen, können wir die Daten direkt vergleichen, Lücken einer Quelle mit Angaben einer anderen schließen und jederzeit nachvollziehen, wie eine zusammengefasste Kategorie, etwa „fossil“, mit ihren Bestandteilen zusammenhängt: Kohle + Gas + Öl + nicht näher spezifizierte fossile Quellen. Ebenso vereinheitlichen wir sämtliche Länder- und Gebietsnamen anhand eines gemeinsamen ISO-Standards. So werden „Czechia“, „Czech Republic“ und „Czech Rep.“ als Bezeichnungen für denselben Ort erkannt. Überstaatliche Zusammenfassungen wie „OECD“ oder „EU27“ werden ausgeschlossen, um Doppelzählungen zu vermeiden.

Woher die Daten stammen

Wir kombinieren rund fünfzehn unabhängige Anbieter, deren jeweilige Stärken sich hinsichtlich Abdeckung, Aktualität und Detailgrad unterscheiden. Die wichtigsten sind:

Internationale Energieagentur (IEA) — weltweite jährliche Stromerzeugung nach Energieträger und Primärenergiebilanzen sowie monatliche Zeitreihen zur Nettostromerzeugung, zu Importen und Exporten für zahlreiche Länder. U.S. Energy Information Administration (EIA) — jährliche Stromerzeugung weltweit und in den USA sowie detaillierte monatliche Erzeugungsdaten für einzelne US-Bundesstaaten und Stromnetzregionen, einschließlich Daten, die aus Tages- und Stundenwerten rekonstruiert werden. Ember — weltweite jährliche und monatliche Stromerzeugung und Nettoimporte. Energy Institute Statistical Review (früher BP) — langjährige weltweite Datenreihen zur jährlichen Stromerzeugung und zum Primärenergieverbrauch. Eurostat — monatliche Stromerzeugung nach Energieträger für europäische Länder. ENTSO-E — nahezu in Echtzeit erfasste Daten zur europäischen Stromerzeugung, zu grenzüberschreitenden Stromflüssen und zur Nachfrage, aggregiert aus unterstündlichen Messungen. Weltbank — jährliche Anteile an der Stromerzeugung, die wir in absolute Mengen umrechnen. Nationale Statistiken großer Märkte — Vereinigte Staaten (EIA, wie oben erwähnt), Volksrepublik China (Nationales Statistikamt und Nationale Energiebehörde) und Republik China (Taiwan), wenn amtliche Daten detaillierter oder aktueller sind als die weltweiter Datenaggregatoren. Enerdata und IEA — jährliche Angaben zu Nettoimporten im Stromhandel. Sandia National Laboratories — eine weltweite Datenbank zu Energiespeicherprojekten. Historische Rekonstruktionen — langfristige Datenreihen zur weltweiten Stromerzeugung bis zurück ins Jahr 1900, mit denen wir frühe Jahre ergänzen.

Die Rohdateien jedes Anbieters liegen im Projektverzeichnis sources, zusammen mit den Skripten, mit denen sie heruntergeladen werden.

Wie die einzelnen Quellen eingelesen werden

Die Daten aller Anbieter werden in dieselbe Struktur überführt: Für einen bestimmten Energieträger und ein bestimmtes Land gibt es einen Wert je Jahr oder je Monat, wobei Monate als YYYY-MM angegeben werden. Dabei nehmen wir regelmäßig folgende Umwandlungen vor:

Einheitenumrechnung. GWh, kWh, ktoe, Petajoule und Exajoule werden mit den jeweils passenden Faktoren in TWh umgerechnet. Umrechnung kumulierter Werte in Periodenwerte. Chinesische Statistiken werden als seit Jahresbeginn aufgelaufene Summen veröffentlicht. Deshalb bilden wir die Differenzen aufeinanderfolgender Monate, um Werte für einzelne Monate und Quartale zu erhalten. Diese gleichen wir mit den veröffentlichten Jahreswerten ab. Bei widersprüchlichen Fassungen bevorzugen wir amtliche, nicht revidierte Zahlen mit höherer Genauigkeit. Aggregation unterstündlicher Daten zu Monatswerten. ENTSO-E veröffentlicht Stromerzeugung und grenzüberschreitende Stromflüsse in Intervallen von 15, 30 oder 60 Minuten. Wir summieren diese zu Monatswerten und rechnen Leistungswerte in Strommengen um. Zusammenfassung monatlicher Daten zu Jahreswerten. Liegen alle zwölf Monate eines Jahres vor, addieren wir sie zum Jahresgesamtwert. Der jüngste, noch unvollständige Zeitraum gilt als vorläufig und wird in der Regel nicht in die Jahreswerte aufgenommen. Umgang mit Lücken. Frühe Jahre mit fehlenden oder unzuverlässigen Angaben zu Energieträgern werden entfernt, damit sie die historische Entwicklung eines Landes nicht verzerren.

Vertrauenswürdige Daten durch kontinuierliche Gegenprüfungen

Wir übernehmen keine Zahl ungeprüft. Während des gesamten Prozesses führen wir zwei Arten von Konsistenzprüfungen durch:

1. Die Summe der Bestandteile muss dem Gesamtwert entsprechen. Kohle + Gas + Öl + nicht näher spezifizierte fossile Quellen müssen dem gemeldeten Gesamtwert für fossile Quellen entsprechen; Wind + Solarenergie + Wasserkraft + Biobrennstoffe + Geothermie müssen zusammen den nichtnuklearen CO₂-armen Quellen entsprechen. Entsprechende Prüfungen erfolgen auf allen Ebenen der Hierarchie.
2. Die Summe der Länder muss dem Weltgesamtwert entsprechen. Wenn eine Quelle einen weltweiten Gesamtwert meldet, muss dieser mit der Summe ihrer einzelnen Länderwerte übereinstimmen.

Jede Prüfung hat eine Toleranz, die bekannte Besonderheiten einer Quelle berücksichtigt — beispielsweise, dass bei einem bestimmten Anbieter vor 1990 Daten zu Biobrennstoffen fehlen, ein bestimmtes Jahr bekanntermaßen unvollständig ist oder kleine Rundungsdifferenzen akzeptabel sind. Überschreitet eine Abweichung die Toleranz, wird der Prozess angehalten und die betroffenen Zahlen werden markiert, statt stillschweigend einen Wert zu veröffentlichen, den wir nicht erklären können. So erkennen wir Datenqualitätsprobleme, bevor sie auf die Website gelangen.

Für das laufende, noch unvollständige Jahr lockern wir einige dieser Prüfungen bei den Energieträgern, die am stärksten von unterjährigen Meldungen betroffen sind. Dadurch werden vorläufige Monatsdaten nicht allein deshalb zurückgewiesen, weil sie sich noch nicht zu einem vollständigen Jahreswert summieren.

Viele Quellen zu einem Ergebnis zusammenführen

Nach dem Einlesen liegen für dasselbe Land und Jahr häufig mehrere, sich überschneidende Datensichten vor. Beispielsweise können IEA, Ember und Eurostat jeweils einen Wert für Deutschland im Jahr 2022 liefern. Für jedes Land und jedes Jahr beziehungsweise jeden Monat wählen wir genau eine Quelle aus. Grundlage dafür sind:

Zuverlässigkeit — eine manuell abgestimmte Rangfolge, die auf unseren Erfahrungen mit den einzelnen Anbietern beruht. So erhalten nationale Statistiken und die jährlichen IEA-Daten eine hohe Priorität; nahezu in Echtzeit verfügbare Daten und Prognosen werden niedriger eingestuft. Detailgrad — wir bevorzugen eine Quelle, die die Stromerzeugung nach konkreteren Energieträgern aufschlüsselt, gegenüber einer, die nur grobe Kategorien angibt, da dies eine genauere Darstellung ermöglicht.

Für jeden einzelnen Datenpunkt halten wir fest, welche Quelle ausgewählt wurde. Dadurch lässt sich die Herkunft jeder Zahl auf der Website vollständig nachvollziehen.

Fehlen in der ausgewählten Quelle Angaben, die eine andere Quelle enthält — etwa ein Primärenergiewert oder eine Aufschlüsselung eines lediglich als „fossil“ gemeldeten Gesamtwerts nach Kohle, Gas und Öl —, ergänzen wir diese Angaben aus der nächstbesten Quelle. Dabei verwenden wir deren Anteile statt ihrer absoluten Gesamtwerte, damit die Zahlen mit der ausgewählten Hauptquelle konsistent bleiben.

Einige Sonderfälle werden an dieser Stelle behandelt:

Solaranlagen hinter dem Stromzähler, insbesondere Dachanlagen. Manche Quellen berücksichtigen kleine Dachanlagen in ihren Gesamtwerten, andere nicht. Wir erfassen diesen Unterschied ausdrücklich, damit große Solaranlagen und Dachanlagen getrennt ausgewiesen werden können und wir Datensätze sowohl mit als auch ohne Dachsolarstrom veröffentlichen können. Elektrifizierung. Wenn Primärenergiedaten und eine jahresspezifische Annahme zum thermischen Wirkungsgrad vorliegen, schätzen wir den Anteil von Strom am gesamten Energieverbrauch eines Landes.

Abschließend bauen wir die Energieträgerhierarchie aus den ausgewählten Zahlen neu auf. Dabei berechnen wir die Gesamtwerte für fossile und CO₂-arme Quellen sowie andere übergeordnete Kategorien erneut aus ihren Bestandteilen und prüfen nochmals, ob alle Summen stimmen.

Nettoimporte im Stromhandel

Nettoimporte werden getrennt von der Stromerzeugung behandelt, weil das Vorzeichen entscheidend ist — ein Land kann Nettoimporteur oder Nettoexporteur sein — und weil die Angaben der Anbieter zum Stromhandel stärker voneinander abweichen als die zur Erzeugung.

Wir sammeln alle verfügbaren Handelsdaten: jährliche Angaben von Enerdata und der IEA sowie monatliche Angaben von ENTSO-E, der IEA, Ember und der EIA. Diese gleichen wir miteinander ab. Für jedes Land und jeden Zeitraum vergleichen wir die Quellen mit ihrem Durchschnitt und kennzeichnen Abweichungen jenseits einer festgelegten Toleranz. Weniger zuverlässige Quellen werden verworfen, wenn bessere verfügbar sind. In der Regel bevorzugen wir die vollständigste Quelle, bei Jahreswerten also Enerdata.

Anschließend führen wir die abgeglichenen Handelswerte mit dem Erzeugungsdatensatz zusammen: Nettoimporte werden zur gesamten Stromversorgung eines Landes addiert. Nettoexporte werden erfasst, aber nicht von der Stromerzeugung abgezogen. Wir erstellen jeweils eine Version des Datensatzes mit und ohne Nettoimporte.

Um ein möglichst aktuelles Bild zu erhalten, berechnen wir aus den monatlichen Quellen für jedes Land außerdem einen gleitenden Wert über die jeweils zurückliegenden zwölf Monate. Dabei wählen wir ein konsistentes Zwölfmonatsfenster, damit sich beispielsweise die Behandlung von Dachsolarstrom nicht innerhalb dieses Zeitraums ändert.

Regionen, Emissionen, Ranglisten und Speicher berechnen

Sobald die Daten für jedes Land fertiggestellt sind, berechnen wir die weiteren veröffentlichten Größen:

Regionale Gruppen. Wir fassen Länder zu Gruppen wie der EU, Subsahara-Afrika und der Welt zusammen, addieren die Werte ihrer Mitglieder und vereinheitlichen die jeweils abgedeckten Zeiträume. CO₂-Emissionen. Jedem Energieträger wird ein Emissionsfaktor in Gramm CO₂-Äquivalent pro Kilowattstunde zugeordnet, beispielsweise Kohle etwa 820, Gas etwa 490, Öl etwa 650, Biobrennstoffe etwa 230, Solarenergie etwa 45, Wasserkraft etwa 24, Kernenergie etwa 12 und Wind etwa 11. Die Multiplikation der jeweiligen Stromerzeugung mit diesem Faktor ergibt eine Emissionsschätzung. Bei zusammengefassten Kategorien oder unsicher zugeordneten Energieträgern verwenden wir eine Bandbreite, um niedrige, mittlere und hohe Schätzwerte zu berechnen. Ranglisten. Länder werden nach ihrem CO₂-armen Anteil an der Stromversorgung eingestuft, sowohl für das jüngste Jahr als auch für jedes historische Jahr. Energiespeicher. Aus der Datenbank der Speicherprojekte schätzen wir die installierte Speicherleistung und Speicherkapazität nach Land und Jahr. Grundlage sind die Zeitpunkte der Inbetriebnahme und gegebenenfalls Stilllegung jedes Projekts.

Was veröffentlicht wird

Der Prozess liefert eine kleine Anzahl zusammengeführter Datensätze, die sämtliche Quellen und Regionen abdecken und sowohl im JSON- als auch im CSV-Format angeboten werden:

Einen Hauptdatensatz einschließlich Nettoimporten und einen entsprechenden Datensatz ohne Nettoimporte. Monatliche Versionen sowie Versionen mit und ohne Solarstrom aus Anlagen hinter dem Stromzähler. Quellenspezifische Datensätze, mit denen sich die Angaben jedes Anbieters einzeln prüfen lassen, sowie zusammengeführte Ansichten je Anbieter, die dessen Jahres- und Monatsdaten kombinieren. Einen gesonderten Datensatz zu Energiespeichern.

Jeder Datensatz enthält die verfügbaren Jahre und Energiearten. Für jede Region zeigt er die Stromerzeugung nach Energieträger im Zeitverlauf, die in jedem Jahr am detailliertesten ausgewiesenen Energieträger, die für jedes Jahr ausgewählte Quelle sowie die daraus abgeleiteten Emissionen, den Elektrifizierungsgrad, Ranglisten und gegebenenfalls die Mitgliedsländer einer Gruppe.

Datenrevisionen

Die von uns für einen bestimmten Monat veröffentlichten Zahlen sind bei ihrer ersten Veröffentlichung noch nicht endgültig. Die Diagramme auf der Website zeigen stets die neuesten Daten. Ein Wert kann sich daher nach seinem ersten Erscheinen ändern, und die Diagramme in einem älteren Monatsbericht stimmen möglicherweise nicht mehr mit dem Text überein, der bei der Veröffentlichung des Berichts verfasst wurde.

Monatswerte ändern sich aus mehreren Gründen:

Spätere Monate verändern frühere Monatswerte. Für manche Länder wird ein nur für einen größeren Zeitraum vorliegender Gesamtwert — etwa für ein Quartal oder ein Jahr — auf die einzelnen Monate verteilt. Sobald ein neuer Monat hinzukommt, wird dieser Gesamtwert neu aufgeteilt. Dadurch verschieben sich die Werte früherer Monate desselben Zeitraums, auch wenn kein Anbieter diese korrigiert hat. Die seit Jahresbeginn aufgelaufene Gesamtsumme bleibt dabei in der Regel unverändert, während sich ihre Verteilung auf die Monate ändert. Die ausgewählte Quelle oder Berechnungsgrundlage kann wechseln. Sobald mehr Daten vorliegen, wechseln wir für eine Region und einen Monat unter Umständen zu einem vollständigeren oder detaillierteren Anbieter. Dadurch kann sich das Ausgangsniveau ändern. Auch die Frage, ob ein Monatsgesamtwert Solarstrom aus Anlagen hinter dem Stromzähler, insbesondere Dachanlagen, einschließt, kann sich ändern, sobald die entsprechende Schätzung belastbarer wird. Dies verschiebt die Vergleichsgrundlage. Anbieter überarbeiten ihre eigenen Daten. Die ursprünglichen Datenquellen korrigieren regelmäßig die Angaben der jüngsten Monate, wenn geprüfte Zahlen vorläufige Werte ersetzen.

Wenn die Diagramme eines Berichts auf Daten für Monate nach dessen Berichtszeitraum zurückgreifen, zeigen wir deshalb einen Hinweis an, dass die Zahlen seit der Veröffentlichung überarbeitet worden sein können, und verlinken auf diese Seite. Der ursprüngliche Kommentartext bleibt unverändert erhalten, um den damaligen Wissensstand zu dokumentieren.

Zusammenfassung

1. Rohdaten zur Stromerzeugung und Stromversorgung von rund fünfzehn Anbietern herunterladen.
2. Alle Werte in eine gemeinsame Einheit (TWh) umrechnen und die Bezeichnungen der Energieträger sowie die Ländernamen sämtlicher Anbieter auf einheitliche Definitionen abbilden.
3. Kontinuierlich prüfen, ob die Energieträger zusammen die jeweiligen Gesamtwerte ergeben und ob sich die Länderwerte zu den weltweiten Gesamtwerten addieren. Den Prozess anhalten, wenn sich Abweichungen nicht auflösen lassen.
4. Für jedes Land und jeden Zeitraum die zuverlässigste und detaillierteste Quelle mit vollständigen Angaben auswählen, die Herkunft jeder Zahl dokumentieren und fehlende Details aus anderen Quellen ergänzen.
5. Nettoimporte gesondert abgleichen und in die Gesamtwerte einbeziehen.
6. Die gesonderte Behandlung von Solarstrom hinter dem Stromzähler sowie Emissionen, Elektrifizierung, regionale Gruppen, Ranglisten und Speicher ergänzen.
7. Zusammengeführte und quellenspezifische Datensätze im JSON- und CSV-Format veröffentlichen.