Primärenergieverbrauch

Volkswirtschaftlich gesehen ist der Primärenergieverbrauch (PEV) 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 Form von Kohlenhalden, Erdgaskavernen, Öltanklager oder Ölkavernen gespeichert.

Teilweise tritt der Staat als Bevorrater für strategische Reserven auf, zum Beispiel bei Strategische Ölreserven.

Firmen bevorraten Primärenergieträger, um in Zeiten mit hohem Energieverbrauch (Leistungsaufnahme) Lastspitzen bedienen zu können.

Eingesetzte Energieträger

Die eingesetzten Energieträger sind:

Konventionelle Energie:

• Erdöl
• Erdgas, (GTL)
• Steinkohle
• Braunkohle
• Kernenergie

Erneuerbare Energie:

• Wasserkraft
• Windenergie
• Solarenergie (Fotovoltaik, Solarthermie)
• Biomasse (Biodiesel, Rapsöl, BTL, Biogas)
• Geothermie.

Der Begriff Energieverbrauch ist im physikalischen Sinne falsch (Energieerhaltungssatz). Aber der Begriff Primärenergieverbrauch ist richtig da nach Erzeugung der Sekundärenergie oder der Endenergie, die Primärenergie nicht mehr existiert. Der Begriff Energieverbrauch wird auch verständlich, wenn man den Begriff Verbrauch so versteht, das die Energie nicht mehr zur Nutzung verfügbar ist, so wie Luft verbraucht ist, wenn sie zuwenig Sauerstoff und zuviel Kohlendioxid enthält.

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 nachfolgenden Absatz 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 dem 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, denen kein Heizwert der eingesetzten Energieträger beigemessen werden kann, z. B. regenerative Energien, wie Wasserkraft, Wind oder Fotovoltaik, fließt nur die erzeugte elektrische Energie in den Primärenergieverbrauch ein. Dadurch wird sozusagen bei dieser Stromerzeugung ein Wirkungsgrad von 100% zur Berechnung des Primärenergieverbrauchs angenommen. Die Energieträger Wasserkraft, Wind oder Fotovoltaik 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 Primärenergieverbrauch ein, auch hier wird sozusagen bei dem Saldo des importierten Stroms ein Wirkungsgrad von 100% angenommen.

Die so ermittelten Energien werden in dem Primärenergieverbrauch summiert.

Substitutionsmethode

Auch bei der Substitutionsmethode wird 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 Fotovoltaik) 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.

Auch ist der Anteil der regenerativen Energien am Primärenergieverbrauch 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%.

Bis 1994 wurde in Deutschland die Substitutionsmethode zur Ermittlung des Primärenergieverbrauchs angewendet.

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 für das Jahr 2005 in Deutschland, ist der Unterschied bei Erdgas besonders groß. Bemerkenswert ist auch, dass der Anteil der erneuerbaren Energien bei dem Endenergieverbrauch höher lag als der Anteil der Kernenergie.

PEV und Endenergieverbrauch für Deutschland 2005

Statistikart	PEV nach Wirkungsgradprinzip	Endenergieverbrauch
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

Energieeinheiten

Der Primärenergieverbrauch wird je nach Analysezweck in unterschiedlichen Energieeinheiten angegeben:

• Mio. t. SKE / Jahr (t SKE=Steinkohleeinheit)
• Mio. KWh / Jahr (KWh Kilowattstunden)
• Petajoule / Jahr
• BTU / Jahr (British thermal unit = BTU)
• Mio. Fass Öl / Jahr (international Mio. Barrel / Jahr) (Öleinheiten=(ÖE))

Zur Darstellung des Energieverbrauchs einer Volkswirtschaft werden am häufigsten die Einheiten PJ oder SKE verwendet.

Die Einheit Energie pro Zeiteinheit (z.B. Petajoule / Jahr) stellt eine Leistungseinheit dar. So ist es möglich, den Primärenergieverbrauch einer Volkswirtschaft als mittlere bzw. durchschnittliche Leistungsaufnahme an Primärenergie für den Betrachtungszeitraum anzunehmen.

Für Deutschland betrug zum Beispiel der Primärenergieverbrauch 2004 14.438 PJ/Jahr. Dies entspricht einer mittleren Leistungsaufnahme von 458 GW bzw. 5.549 W/Kopf bei einer Bevölkerung von 82,5 Mio. Menschen.

Meist werden Vielfache von Joule, Tonnen Steinkohle oder Tonnen Öleinheiten angegeben.

Beispiele von Vielfachen:

1 kJ (Kilojoule) = 1000 Joule

1 MJ (Megajoule) = $10^{6}$ Joule

1 GJ (Gigajoule) = $10^{9}$ Joule

1 TJ (Terajoule) = $10^{12}$ Joule

1 PJ (Petajoule) = $10^{15}$ Joule

1 EJ (Exajoule) = $10^{18}$ Joule

1 Mt SKE = $10^{6}$ Tonnen Steinkohleeinheiten

1 Gt ÖE = $10^{9}$ Tonnen Öleinheiten

Umrechnungsbeispiele:

1 kg SKE = 7000 kcal = 8,141 kWh = 29,3076 MJ

1 kg ÖE = 10000 kcal = 11,63 kWh = 41,868 MJ

1 kcal (Kilokalorie) = 4186,8 Joule

1 kWh (Kilowattstunde) = 3600 Kilojoule

1000 t SKE (Tonnen Steinkohleeinheiten) = 29,3076 Terajoule = 700 t ÖE

1000 t ÖE (Tonnen Öleinheiten) = 41,868 Terajoule

Verbrauch nach Ländern

Deutschland

2005 betrug der Primärenergieverbrauch in Deutschland 14.238 PJ. 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 bei 82,3 Mio. Menschen, also 5572 W/Kopf.

Primärenergieverbrauch in Deutschland 2003/2004 , :

	2003	2004	2003	2004	2003	2004	Veränderungen		Anteile
Energieträger	Petajoule pro Jahr	Petajoule pro Jahr	Gigawatt	Gigawatt	Watt/Kopf	Watt/Kopf	Watt/Kopf	%	2003	2004
Mineralöle	5.281	5.258	167	167	2.030	2.021	-9	-0,44%	36,54%	36,42%
Erdgas	3.224	3.236	102	103	1.239	1.244	5	0,37%	22,31%	22,41%
Steinkohlen	2.013	1.940	64	62	774	746	-28	-3,63%	13,93%	13,44%
Braunkohlen	1.638	1.647	52	52	630	633	3	0,55%	11,33%	11,41%
Kernenergie	1.802	1.823	57	58	693	701	8	1,17%	12,47%	12,63%
Wasserkraft/Windenergie	135	164	4	5	52	63	11	21,48%	0,93%	1,14%
Außenhandelssaldo Strom	-29	-23	-1	-1	-11	-9	2	-20,69%	-0,20%	-0,16%
Sonstige	387	393	12	12	149	151	2	1,55%	2,68%	2,72%
Insgesamt	14.451	14.438	458	458	5.554	5.549	-5	-0,09%	100,00%	100,00%

Giga = $10^{9}$; Peta = $10^{15}$; Einwohnerzahl: 82,5 Mio. Menschen

Primärenergieverbrauch in Deutschland in PJoule pro Jahr von 1990 bis 2005

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	?
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	?
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 in 1996 ab. Wasserkraft/Windenergie nimmt zu.

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 %),.

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, in Watt/Kopf
1	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

Siehe auch

• Energiewirtschaft

Weblinks

• Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen: Aktuelle Pimärenergieverbräuche von Deutschland
• Länderarbeitskreis Energiebilanzen
• Internationale Statistiken von Primärenergieverbräuchen bei econautix
• Umrechner für Energieeinheiten