(ENT1 04) – Primärenergiebedarfe & Sekundärenergiebedarfe – Erklärung, Unterteilung

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Die Primärenergieträger waren Thema des letzten Kurstextes. Wir haben uns dies genau angeschaut, wollen aber nun ermitteln wie und in welchem Umfang diese letztlich in Deutschland eingesetzt werden. Der Techniker/ Ingenieur trennt bei dieser Betrachtung immer den Primärenergiebedarf von dem Sekundärenergiebedarf. Auch der Endenergiebedarf muss hier berücksichtigt werden. Darüber hinaus können wir noch eine zusätzliche Unterteilung in Nutzenergie und Sekundärenergie vornehmen. 

Für ein optimales Verständnis helfen dir zahlreiche, ausführliche Videoclips und viele anschauliche Rechenbeispiele zu dem Thema.

Mehr zu diesem Thema und der Energietechnik findest du im Kurs: ENT1-Energieversorgung

 

Primärenergiebedarf und Sekundärenergiebedarf – Grundlegendes

Primärenergiebedarf und Sekundärenergiebedarf - Gas beim Endkunden
Primärenergiebedarf und Sekundärenergiebedarf – Gas beim Endkunden

 

Erdgas ist nicht gleich Erdgas

Unser Erdgas wird unterschieden in L- und H-Gas.

  • Erdgas L (vom Englischen “low”) hat den geringeren Anteil an Methan CH_4, dafür aber mehr Stickstoff N.

sowie

  • Erdgas H (vom Englischen “high”) enthält entsprechend mehr Methan und hat damit einen höheren Heizwert.

Gas kann aber auch in flüssiger Form vorliegen. Die bekanntesten Vertreten sind Butan und Propan. Das Flüssiggas zeichnet sich dadurch aus, dass es erst in dem Moment der Verwendung in den gasförmigen Zustand überführt wird.

 

Primärenergiebedarf – Grundlagen

 

  • Der Primärenergiebedarf ist eine Messgröße, die den Gesamtbedarf an Energie in einer Gesellschaft oder einem Land darstellt, bevor diese Energie in verschiedenen Formen für die Endverbraucher nutzbar gemacht wird. Dieser Bedarf umfasst die Rohenergie, die aus natürlichen Ressourcen gewonnen wird, wie zum Beispiel Erdöl, Erdgas, Kohle, erneuerbare Energien, Kernenergie und andere Primärenergieträger.

  • Der Primärenergiebedarf umfasst alle Phasen des Energiegewinnungs- und Versorgungsprozesses, von der Förderung und Extraktion von Rohstoffen über die Umwandlung in nutzbare Energieformen bis hin zur Verteilung an Endverbraucher. Er dient dazu, den Gesamtaufwand an Energie zu quantifizieren, der benötigt wird, um die verschiedenen Energieformen zur Verfügung zu stellen, die in der Gesellschaft genutzt werden.

  • Der Primärenergiebedarf ist eine wichtige Kennzahl für die Energiepolitik und -planung, da er Einblicke in den Energieverbrauch und die Abhängigkeit von verschiedenen Energiequellen bietet. Es ermöglicht Regierungen und Energieexperten, Ressourcen effizienter einzusetzen, den Umstieg auf erneuerbare Energien zu fördern und Energieeffizienzmaßnahmen zu entwickeln, um den Bedarf an Primärenergie zu reduzieren und die Umweltauswirkungen der Energiegewinnung zu minimieren

Der Primärenergiebedarf ist nicht konstant und schwankt von Jahr zu Jahr, sowie von Jahreszeit zu Jahreszeit.

 

Richtig kalt hier…

So ist der Bedarf an der Primärenergie Erdgas in den kalten Wintermonaten wesentlich höher als in den Sommermonaten in denen meine Heizungsanlage ruht.

Primärenergiebedarf - Sekundärenergiebedarf - Heizung via Tablet regeln
Primärenergiebedarf – Sekundärenergiebedarf – Heizung via Tablet regeln

 

Durch den weiteren Ausbau von Erneuerbaren Energien wird zukünftig der Bedarf an Wind-, Sonnen- und Wasserenergie zunehmen und gleichzeitig der Bedarf an Stein- und Braunkohleenergie weiter abnehmen.

Erneuerbare Energien
Erneuerbare Energien

 

Merk’s dir!

Nachfolgend findest du eine Auflistung der Primärenergieträger inkl. ihrer deutschlandweiten Bedarfe (2018 – lt. Umweltbundesamt) in Prozenten:

  • Erdöl (34 % des Deutschland-Bedarfs)

sowie

  • Erdgas (24 %)

sowie

  • Steinkohle (10 % )

sowie

  • Kernenergie (6 %)

und

  • Braunkohle (11 %)

außerdem

  • Wind, Sonne, Wasser (14 %)

und

  • Sonstige (0,5 %)

 

Sekundärenergiebedarf – Grundlagen

 

  • Der Sekundärenergiebedarf bezieht sich auf die Energiemenge, die nach der Umwandlung von Primärenergie in eine für den Verbrauch nutzbare Form benötigt wird. Mit anderen Worten, es ist die Energiemenge, die tatsächlich von Endverbrauchern und verschiedenen Anwendungen genutzt wird, nachdem sie aus Rohstoffen oder Primärenergieträgern extrahiert, umgewandelt und transportiert wurde.

  • Der Sekundärenergiebedarf ist das Ergebnis der Energieverluste und Umwandlungen, die während des Energieversorgungsprozesses auftreten. Beispielsweise geht beim Umwandeln von Rohöl in Benzin in einem Raffinerieprozess Energie verloren. Auch der Transport von Energie über Stromleitungen oder Pipelines führt zu Verlusten. Der verbleibende Energieanteil, der tatsächlich für Heizung, Kühlung, Stromerzeugung, Transport und andere Zwecke genutzt wird, stellt den Sekundärenergiebedarf dar.

  • Die Messung des Sekundärenergiebedarfs ist wichtig, um die Effizienz des Energieversorgungssystems zu bewerten und Möglichkeiten zur Reduzierung von Energieverlusten und -verschwendung zu identifizieren. Die Steigerung der Energieeffizienz in der Umwandlung, Verteilung und Verwendung von Energie kann dazu beitragen, den Sekundärenergiebedarf zu minimieren und den Gesamtenergieverbrauch zu optimieren, was sowohl wirtschaftliche als auch umweltbezogene Vorteile hat.

Die Sekundärenergie wird aus der Primärenergie gewonnen und dabei zeigt sich deutlich, dass dieser Transfer von starken Umwandlungsverlusten geprägt ist.

 

Raffinerie
Raffinerie

Die Umwandlungsverluste sind der größte Posten. Obwohl auch der Eigenbedarf und die Verwendung des Energieträgers als Rohstoff eine bedeutende Rolle spielen.

Ein Teil der Primärenergie wird jedoch nicht in Sekundärenergie umgewandelt, sondern beim Erzeuger der Sekundärenergie zur Umwandlung genutzt.

 

Beispiele: Sekundärenergieträger!

Wir können viele Sekundärenergieträger voneinander unterscheiden.

Hier ist eine Liste von Sekundärenergieträgern:

    1. Elektrizität: Elektrizität ist einer der wichtigsten Sekundärenergieträger und wird aus verschiedenen Primärenergieträgern wie Kohle, Erdgas, erneuerbaren Energien und Kernenergie erzeugt. Sie wird für die Stromversorgung von Gebäuden, Industrieanlagen, Haushaltsgeräten und Elektrofahrzeugen verwendet.

    2. Benzin und Diesel: Diese Treibstoffe werden aus Rohöl gewonnen und dienen als Sekundärenergieträger für den Antrieb von Fahrzeugen wie Autos, Lastwagen und Schiffen.

    3. Flüssiggas (LPG): Flüssiggas wird hauptsächlich aus Erdgas oder Erdöl gewonnen und in flüssiger Form für Heizung, Kochen und den Betrieb von Fahrzeugen verwendet.

    4. Fernwärme: Fernwärme ist eine Sekundärenergieform, die oft aus Abwärme von Industrieprozessen oder aus Heizkraftwerken erzeugt wird. Sie wird in städtischen Gebieten zur Heizung von Gebäuden genutzt.

    5. Dampf: Dampf wird in industriellen Prozessen zur Energieübertragung und für verschiedene Anwendungen wie Turbinen oder Heizungen verwendet.

    6. Synthetische Kraftstoffe: Diese werden mithilfe chemischer Prozesse aus verschiedenen Rohstoffen, einschließlich erneuerbarer Energiequellen, hergestellt und können als Sekundärenergieträger für Fahrzeuge dienen.

    7. Hydrauliköl: Hydrauliköl wird in hydraulischen Systemen verwendet, um mechanische Arbeit zu erzeugen, zum Beispiel in Baumaschinen, Aufzügen und Hydraulikpressen.

    8. Druckluft: Druckluft kann zur Energieübertragung und -speicherung verwendet werden und in Industrieanlagen für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden, darunter Werkzeugbetrieb und pneumatische Systeme.

    9. Wärmeenergie: Wärmeenergie wird in Form von heißem Wasser oder Dampf zur Beheizung von Gebäuden, zur Warmwasserversorgung und in industriellen Prozessen genutzt.

    10. Elektrische Energie in Batterien: Batterien speichern elektrische Energie und dienen als Sekundärenergieträger für tragbare Geräte, Elektrofahrzeuge und Notstromversorgungssysteme.

 

Addiert man nun die Sekundärenergie und den Anteil zur Umwandlung in gerade diese Form, so haben wir als Wert die Endenergie vorliegen.

 

Endenergiebedarf

 

Die Endenergie ist der Energiegehalt, der beim Verbraucher in die letzte Umwandlung eingeht. Danach findet keine Umwandlung mehr statt.

  • Endenergie, auch als Nutzenergie bezeichnet, ist die Energie, die schließlich von Endverbrauchern und Anwendungen für verschiedene Zwecke genutzt wird. Es handelt sich um die Energie, die nach der Umwandlung von Primärenergie in Sekundärenergie und die Übertragung oder Verteilung über verschiedene Energieinfrastrukturen tatsächlich in Gebäuden, Fahrzeugen, Maschinen und anderen Endverbrauchern verwendet wird.
  • Die Endenergie ist das, was Menschen und Unternehmen direkt nutzen, um Licht zu erzeugen, Räume zu heizen oder zu kühlen, Elektrogeräte zu betreiben, Fahrzeuge anzutreiben und andere Energieanwendungen durchzuführen. Sie ist die für den Verbrauch geeignete Form der Energie und wird oft in Einheiten wie Kilowattstunden (kWh) für Strom oder Gigajoule (GJ) für Wärme und Treibstoff gemessen.
  • Die Messung und Analyse des Endenergieverbrauchs ist von entscheidender Bedeutung für die Energieeffizienz und die Entwicklung von Strategien zur Reduzierung des Energieverbrauchs und der Umweltauswirkungen. Effizienzmaßnahmen, wie die Verbesserung von Gebäudedämmung, energieeffizienten Geräten und Transportmitteln, zielen darauf ab, den Endenergieverbrauch zu senken und die Nachhaltigkeit der Energieversorgung zu verbessern.

Der elektrischer Strom wird hier für die Beleuchtung im Restaurant eines sehr bekannten TV-Kochs aus England genutzt. 

Primärenergiebedarf - Sekundärenergiebedarf - Restaurant - Endenergie
Primärenergiebedarf – Sekundärenergiebedarf – Restaurant – Endenergie

 

Wobei mehr als die Hälfte der Endenergie als Verlust beim Verbraucher vorliegt. Der verbliebene (nutzbare) Anteil wird dann als Nutzenergie bezeichnet.

 

Fassen wir noch mal die Erkenntnisse zusammen

Endenergie: Hierbei beziffert man den Energiegehalt aller Energieträger, die ein Endverbraucher bezieht. Abzogen werden dabei der nicht energetische Verbrauch, auftretende Umwandlungsverlust und der Eigenbedarf beim Endverbraucher zur Strom- und Gaserzeugung.

Nutzenergie: Die Nutzenergie beschreibt den Energiegehalt, der nach der letzten Transformation dem Nutzer für den gewünschten Zweck zur Verfügung steht. Man spricht auch von der technischen Form der Energie. Vom Verbraucher gewünschte/genutzte Formen: Mechanische Kraft, Nutzelektrizität, Wärme, Licht, Schall.

 

Was kommt als Nächstes?

Nachdem wir nun die Primärenergiebedarfe und Sekundärenergiebedarfe behandelt haben, folgen im nächsten Kurstext die Themen Energiequellen, Energieträger und Energievorräte.

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