- Primärenergieverbrauch
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Primärenergieverbrauch (PEV) ist der Verbrauch von Primärenergie, den ein Vorgang erfordert. Der Primärenergieverbrauch ergibt sich aus dem Endenergieverbrauch und den Verlusten, die bei der Erzeugung der Endenergie aus der Primärenergie auftreten.
Volkswirtschaftlich gesehen ist der Primärenergieverbrauch die gesamte einer Volkswirtschaft zugeführte Menge an Primärenergie. Sie wird in der Regel für einen Zeitraum von einem Jahr ermittelt. Mit ihr werden Energiedienstleistungen erbracht. Hierzu gehören Produzieren, Heizen, Bewegen, Elektronische Datenverarbeitung, Telekommunikation oder Beleuchten. Diese Energie wird meistens kurz nach ihrer Gewinnung wieder verbraucht. Ein Teil wird in Kohlenhalden, Erdgaskavernen, Öltanklagern oder Ölkavernen gespeichert.
Teilweise tritt der Staat als Bevorrater für strategische Reserven auf, zum Beispiel bei strategischen Ölreserven.
Unternehmen bevorraten Primärenergieträger, um in Zeiten mit hohem Energieverbrauch (Leistungsaufnahme) Lastspitzen bedienen zu können.
Inhaltsverzeichnis
Eingesetzte Energieträger
Die eingesetzten Energieträger sind:
Konventionelle Energie:
- Wasserkraft
- Windenergie
- Solarenergie (Photovoltaik, Solarthermie)
- Biomasse (Biodiesel, Rapsöl, BTL, Biogas)
- Geothermie.
Der Begriff Energieverbrauch ist im physikalischen Sinne ungenau, da Energie nicht verbraucht (Energieerhaltungssatz), sondern nur umgewandelt (Energieumwandlung) bzw. entwertet (Energieentwertung) werden kann. Was tatsächlich verbraucht wird, sind die eingesetzten (konventionellen) Energieträger.
Verbrauchsermittlung
Wirkungsgradprinzip
Zur Berechnung des Primärenergieverbrauchs wird in Deutschland seit 1995 das Wirkungsgradprinzip benutzt. Es wird auch von den internationalen Organisationen IEA, EUROSTAT und ECE angewendet.
Bei den Energieträgern die durch Verbrennen ihre Energie umwandeln, und deren Heizwert bekannt ist (hauptsächlich fossile Energieträger), wird der jeweilige Heizwert mit der jeweiligen eingesetzten Menge multipliziert. Bei den Energieträgern Biomasse, Müll und Klärschlamm wird, wenn kein Heizwert bekannt ist, das im nachfolgend beschriebene Substitutionsverfahren zur Ermittlung der in den Primärenergieverbrauch einfließenden Energien angewandt.
Bei der Bewertung der Kernenergie wird ein Wirkungsgrad von 33 % bei der Energieumwandlung zu Strom zugrunde gelegt. In den Primärenergieverbrauch fließt die Kernkraft also mit über der dreifachen Energie des durch die Kernkraft entstehenden Stromes ein. Die Wirkungsgradmethode führt im Vergleich zur Substitutionsmethode bei Kernenergie zu einem höheren, bei den anderen Energiequellen zu einem niedrigeren Primärenergieanteil.
Bei der Stromerzeugung aus anderen Energieträgern, z. B. regenerative Energien, wie Wasserkraft, Wind oder Photovoltaik, fließt nur die erzeugte elektrische Energie in den Primärenergieverbrauch ein[1]. Dadurch wird ein Wirkungsgrad von 100 % zur Berechnung des Primärenergieverbrauchs angenommen. Die Energieträger Wasserkraft, Wind oder Photovoltaik sind, im Vergleich zu Energieträgern, bei deren Umsetzung ein geringer Wirkungsgrad eingesetzt wird, in den Statistiken zum Primärenergieverbrauch stark unterrepräsentiert, zum Beispiel um den Faktor 3 in Bezug zur Atomkraft ohne Kraft-Wärme-Kopplung. Im Jahr 2006 verfügte kein in Betrieb befindliches AKW in Deutschland über eine Kraft-Wärme-Kopplung.
Der Saldo des Stromaußenhandels geht ebenfalls direkt in den Primärenergieverbrauch ein, auch hier wird sozusagen bei dem Saldo des importierten Stroms ein Wirkungsgrad von 100 % angenommen. Deutschland war von 2003 bis 2007 im Saldo Stromexporteur.
Die so ermittelten Energien werden in dem Primärenergieverbrauch summiert.
Substitutionsmethode
Auch bei der Substitutionsmethode werden der Heizwert und die eingesetzten Mengen der Energieträger zugrunde gelegt.
Jedoch wird bei der Berechnung des Primärenergieverbrauches mit der Substitutionsmethode angenommen, dass der Strom aus den Energieträgern, denen kein Heizwert beigemessen werden kann (Kernkraft, Wasserkraft, Wind und Photovoltaik) und gegebenenfalls der Stromimportsaldo, die entsprechende Stromerzeugung in konventionellen Wärmekraftwerken ersetzt (substituiert). Zur Berechnung wird dann die Energie der konventionellen Energieträger benutzt, die zu der Erzeugung des "ersetzten" Stroms im Durchschnitt notwendig gewesen wäre[2].
Der Anteil der regenerativen Energien am Primärenergieverbrauch ist je nach Berechnung, ob nach der Substitutionsmethode oder dem Wirkungsgradprinzip unterschiedlich. Zum Beispiel betrug der Anteil der regenerativen Energien in Deutschland im Jahr 2005 nach dem Wirkungsgradprinzip 4,6 % und nach der Substitutionsmethode rund 6,6 %[3].
Bis 1994 wurde in Deutschland die Substitutionsmethode zur Ermittlung des Primärenergieverbrauchs angewendet.
Maßeinheiten
Der Primärenergieverbrauch wird in der Regel als Energie, bezogen auf einen bestimmten Zeitraum (oft ein Jahr), angegeben. Die normgerechte Einheit der Energie ist das Joule bzw. Vielfache davon. Nachdem ein Joule im Verhältnis zu typischen Primärenergieangaben recht klein ist, werden in der Praxis insbesondere die größeren Vorsätze verwendet:
- 1 kJ (Kilojoule) = 103 Joule
- 1 MJ (Megajoule) = 106 Joule
- 1 GJ (Gigajoule) = 109 Joule
- 1 TJ (Terajoule) = 1012 Joule
- 1 PJ (Petajoule) = 1015 Joule
- 1 EJ (Exajoule) = 1018 Joule
Energie pro Zeiteinheit (z. B. Petajoule pro Jahr) stellt eine Leistungseinheit dar. Man kann also den Primärenergieverbrauch innerhalb eines bestimmten Zeitraums auch als durchschnittliche Leistungsaufnahme in diesem Zeitraum betrachten.
Für Deutschland betrug zum Beispiel der Primärenergieverbrauch 2004 14.438 PJ pro Jahr. Dies entspricht einer mittleren Leistung von 458 GW bzw. 5,55 kW pro Kopf bei einer Bevölkerung von 82,5 Millionen Menschen.
In älterer Literatur ist auch eine Vielzahl anderer Einheiten zu finden; teilweise werden sie bis heute gebraucht. Beispiele sind:
- TWh pro Jahr
- Mio. kWh pro Jahr
- Mio. t SKE pro Jahr
- Mrd. BTU pro Jahr
- Mio. Fass Öl pro Jahr
- Mio. t ÖE pro Jahr
Wattstunden und Vielfache davon (wie kWh oder TWh) sind keine SI-Einheiten, werden aber als Produkt aus der SI-Einheit Watt und der für den Gebrauch in Verbindung mit dem SI-System zugelassenen Stunde oft als normgerecht betrachtet.
Endenergieverbrauch
Der energetisch genutzte Teil des Energieangebots im Inland wird als Endenergieverbrauch bezeichnet. Der Primärenergieverbrauch der nach dem Wirkungsgradprinzip ermittelt wurde, enthält, außer der unter Wirkungsgradprinzip beschriebenen Ausnahme, auch alle Umwandlungs- und Übertragungsverluste.
Die Aufteilung des Endenergieverbrauchs nach Energieträgern weicht erheblich von der des Primärenergieverbrauchs ab. Beispielsweise ist für das Jahr 2005 in Deutschland der Unterschied bei Erdgas besonders groß. Der Anteil der erneuerbaren Energien bei dem Endenergieverbrauch lag höher als der Anteil der Kernenergie.
PEV und Endenergieverbrauch für Deutschland 2005 Statistikart PEV nach Wirkungsgradprinzip [4] Endenergieverbrauch [5] Mineralöl 36,0 % 37,7 % Erdgas 22,7 % 32,1 % Steinkohle 12,9 % 9,4 % Braunkohle 11,2 % 8,7 % Erneuerbare Energien 4,6 % 6,4 % Kernenergie 12,5 % 5,7 % Gesamt 14244 PJ 10570 PJ Verbrauch nach Ländern
Deutschland
2005 betrug der Primärenergieverbrauch in Deutschland 14.238 PJ[6]. Dies entspricht einer mittleren Leistungsaufnahme von 451 GW bzw. 5.473 W/Kopf bei einer Bevölkerung von 82,4 Mio. Menschen. 2006 waren es 14.464 PJ[6] bei 82,3 Mio. Menschen, also 5572 W/Kopf.
Primärenergieverbrauch in Deutschland 2006/2007[7]:
2006 2007 Veränderungen Anteile Energieträger Petajoule pro Jahr Petajoule pro Jahr Petajoule pro Jahr % 2006 2007 Mineralöle 5179 4678 -501 -9,7% 35,5% 33,8% Erdgas 3285 3136 -149 -4,5% 22,6% 22,7% Steinkohlen 1923 1952 29 1,5% 13,2% 14,1% Braunkohlen 1574 1618 44 2,8% 10,8% 11,7% Kernenergie 1826 1533 -293 -16,1% 12,5% 11,1% Wasserkraft 71 72 1 0,8% 0,5% 0,5% Windenergie 111 146 35 31,6% 0,8% 1,0% Außenhandelssaldo Strom -71 -55 16 -20,8% -0,5% -0,4% Sonstige 667 762 95 14,1% 4,6% 5,5% Insgesamt 14565 13842 -732 -5,0% 100,00% 100,00% dar.: Erneuerbare Energien 785 909 124 15,7% 5,4% 6,6% Giga = 109; Peta = 1015
Primärenergieverbrauch in Deutschland in PJoule pro Jahr von 1990 bis 2006
Jahr 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Steinkohlen 2306 2330 2196 2139 2139 2060 2090 2065 2059 1967 2021 1949 1927 2013 1940 1841 1876 Braunkohlen 3201 2507 2176 1983 1861 1734 1688 1595 1514 1473 1550 1633 1663 1639 1647 1596 1574 Mineralöle 5238 5547 5628 5746 5693 5689 5808 5753 5775 5599 5499 5577 5381 5280 5214 5106 5164 Naturgase 2316 2433 2408 2546 2592 2826 3161 3022 3048 3038 3015 3180 3180 3263 3280 3309 3285 dar.: Erdgas, Erdölgas 2293 2409 2382 2520 2567 2799 3132 2992 3019 3010 2985 3148 3143 3224 3236 3250 3300 Wasserkraft/Windenergie 58 53 62 64 67 83 73 78 80 91 127 124 145 140 164 169 187 Außenhandelssaldo Strom 3 -2 -19 3 8 17 -19 -9 -2 4 11 10 3 -29 -26 -31 -71 Kernenergie 1668 1609 1733 1675 1650 1682 1764 1859 1764 1855 1851 1868 1798 1802 1823 1779 1826 Sonst. Energieträger 126 134 135 154 174 178 181 251 283 297 327 338 330 349 366 467 539 Insgesamt 14916 14611 14319 14310 14184 14269 14746 14614 14521 14324 14401 14679 14427 14457 14408 14236 14464 Anmerkungen: Langfristig leichter Rückgang, pro Kopf um immerhin 7,3 % seit 1990. Mineralöle nehmen nach Maximum 1996 ab. Wasserkraft/Windenergie nimmt zu.
Beitrag erneuerbarer Energien zum Primärenergieverbrauch – in PJ[8] 2004 2005 2006 2007a) Wasserkraft 76 77 77 75 Windkraft 92 95 110 142 Photovoltaik 2 4 7 13 Holz, Stroh u. a. feste Stoffe 224 293 334 k. A. Biodiesel u. a. flüssige Brennstoffe 42 85 163 167 Klärschlamm, Müll, Deponiegas 40 48 57 k. A. Klärgas einschl. Biogas 28 39 66 k. A. Sonstige Erneuerbare (1) 15 16 19 k. A. Insgesamt 518 659 834 932 Prozentualer Anteil am
Primärenergieverbrauch3,5 4,6 5,7 6,7 (1) Solarthermie, Geothermie, Wärmepumpen Quelle: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie; a)BMU
Europa
In Europa (OECD-Länder) betrug der Primärenergieverbrauch 1997 71.900 Petajoule. Dies entspricht einer mittleren Leistungsaufnahme an Primärenergie von 2.280 Gigawatt.
Weltweit
Im Jahr 2002 betrug der kommerzielle Weltprimärenergieverbrauch 394.000 PJ. Dies entspricht einer mittleren Leistungsaufnahme von 12,5 TW. Die beiden Hauptverbraucher waren die USA (24,4 %) und die Volksrepublik China (10,6 %)[9],[10].
Da diese großen Zahlen oft schwer vorstellbar sind, werden sie unter anderem in einen jährlichen Primärenergieverbrauch oder eine mittlere Leistungsaufnahme pro Kopf der Bevölkerung umgerechnet, wie in der folgenden Tabelle. Zum Vergleich verschiedener Volkswirtschaften werden häufig Kennzahlen pro Kopf gebildet, z. B. beim Bruttoinlandsprodukt in BIP/Kopf.
Nr. Land durchschnittlich beanspruchte Leistung an
Primärenergieträgern,[11][12] in Watt/Kopf1 Ver. Arab. Emirate 21.610 2 Norwegen 12.610 3 Kanada 12.252 4 Singapur 11.774 5 USA 10.460 6 Kuwait 10.101 7 Belgien / Luxemburg 7.858 8 Australien 7.672 9 Niederlande 7.314 10 Schweden 7.208 11 Finnland 6.796 12 Neuseeland 6.345 13 Frankreich 5.761 14 Republik Korea 5.761 15 Deutschland 5.549 16 Schweiz 5.482 17 Österreich 5.389 18 Japan 5.309 19 Taiwan 5.283 20 EU 15 im Jahr 2003 5.269 21 Amerika 5.071 22 UK 4.951 23 Irland 4.858 24 Dänemark 4.593 25 Europa 4.407 26 Spanien 4.407 27 Griechenland 4.128 28 Italien 4.075 29 Portugal 3.080 30 Malaysia 2.867 31 Welt 2.200 32 China 1.035 33 Asien 982 34 Indien 677 35 Indonesien 624 36 Afrika 465 37 Philippinen 372 Einzelnachweise
- ↑ Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen, Vorwort zu den Energiebilanzen für die BRD
- ↑ Umweltbundesamt Methodik der Indikatorenbildung bei der PEV
- ↑ Grafiken und Tabellen zur Entwicklung der erneuerbaren Energien in Deutschland vom Bundesministerium für Umwelt Naturschutz und Reaktorsicherheit, Mai 2006
- ↑ Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen 2005
- ↑ [1] Abgerufen am 12. Jan. 2007 vom Bundesverbandes Erneuerbare Energie e.V. Endenergieverbrauch 2005. Aus Internet Archive am 2. Jan. 2011
- ↑ a b Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen 2006
- ↑ Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen 2007
- ↑ BMWi-Energiestatistiken, Seite 20
- ↑ Statistisches Bundesamt Datenreport 2004
- ↑ International Energy Agency: Key World Energy Statistics 2005
- ↑ Statistisches Bundesamt
- ↑ International Energy Agency
Siehe auch
Weblinks
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