Primärenergie – Energie aus Brennstoffen, Sonne, Wind und Wasser

Das sind Primärenergieträger

Primärenergieträger sind alle Energiequellen, die zur Erzeugung von Endenergie in Form von Wärme oder Strom genutzt werden können. Zu den Primärenergieträgern gehören zum einen fossile Brennstoffe wie Braunkohle, Steinkohle, Erdgas und Erdöl. Alternative Primärenergieträger sind Wind-, Wasser- oder Sonnenkraft.

Vor allem Kraftwerke versuchen, diese Umwandlungsverluste auszugleichen, indem Teile der erzeugten Energie weiterverwendet werden. So wird zum Beispiel die entstehende Wärme in Kohlekraftwerke als Fernwärme eingesetzt, um Gebäude zu heizen.

Wie wird Primärenergie zur Sekundärenergie?

Damit Primärenergie in Sekundärenergie umgewandelt werden kann, sind je nach Primärenergieträger verschiedene Prozesse notwendig.

• Verbrennung: Brennstoffe wie Kohle, Gas, Öl, Holz für Heizungen enthalten Primärenergie. Sie wird durch Verbrennung in einer Brennkammer in Wärmeenergie umgewandelt, die dann zur Sekundärenergie wird. In größeren Dimensionen werden Brennstoffe in Kraftwerken verbrannt. Dort wird die Primärenergie jedoch meist nicht in Wärme umgewandelt, sondern es werden damit wiederum Turbinen angetrieben, die Strom erzeugen. Wärmeenergie ist in diesem Prozess nur ein Nebenprodukt, um die erzeugte Sekundärenergie effizienter zu nutzen.
• Solarenergie: Um die Energie der Sonnenstrahlen in Sekundärenergie zu verwandeln, werden Solarzellen benötigt. Je nach Ausführung der PV-Anlage wird die Solarenergie in Strom oder für die Erwärmung von Wasser verwendet.
• Windkraft: Die Primärenergie des Windes treibt ein Windrad an, das einen Generator in Betrieb setzt, der Strom erzeugt.

Primärenergie kann somit nicht direkt zum Heizen oder zur Stromgewinnung genutzt werden. Sie muss immer in Sekundär- oder Endenergie umgewandelt werden. Wie effizient die Primärenergie in Sekundärenergie umgewandelt werden kann, gibt der Wirkungsgrad an.

Sekundärenergie vs. Nutzenergie

Wenn Primärenergie in Sekundärenergie umgewandelt wird, entstehen immer Energieverluste. Bis die Energie schließlich von Verbrauchern genutzt werden kann, können weitere Verluste entstehen. So entstehen zum Beispiel beim Heizen Energieverluste durch das Leitungssystem. Energie geht ebenso verloren, wenn Heizungswasser in einem Pufferspeicher vorgehalten wird.

Die Energie, die nach Abzug all dieser Verluste tatsächlich verwendet werden kann, wird als Nutzenergie bezeichnet.

Ein Beispiel:

Für die Erzeugung von Wärme in einem Gebäude wird die Primärenergie von Erdgas durch Verbrennung in Sekundärenergie umgewandelt, die Wasser erwärmt. Dieses Wasser wird durch das Rohrsystem an die Heizkörper geführt. Nun wird ein Thermostat in einem Raum aufgedreht. Die Energie, die schließlich diesen Raum erwärmt, bis die gewünschte Temperatur erreicht ist, ist die Nutzenergie.

Primärenergiefaktor und Wirkungsgrad

Um die Effizienz von Primärenergieträgern zu vergleichen, werden mit dem Primärenergiefaktor und dem Wirkungsgrad zwei Werte angegeben.

• Primärenergiefaktor: Mit Hilfe des Primärenergiefaktors kann das Verhältnis von eingesetzter Primärenergie und erzeugter Sekundärenergie dargestellt werden. Auf der Basis des Primärenergiefaktors können Sie zum Beispiel ermitteln, wie nachhaltig eine Energiequelle ist. Erneuerbare Energien haben zum Beispiel meist den Primärenergiefaktor 0. In der Energieeinsparverordnung werden die Primärenergiefaktoren unterschiedlicher Energieträger aufgeführt: Demnach haben fossile Brennstoffe überwiegend einen Primärenergiefaktor von 1,1, Holz hingegen einen Wert von 0,2.
• Wirkungsgrad: Mit dem Wirkungsgrad wird das Verhältnis von erzeugter Endenergie zur Menge der eingesetzten Primärenergie bezeichnet. Der Wirkungsgrad wird in Prozent angegeben. Wenn eine Hackschnitzelheizung einen Wirkungsgrad von 80 Prozent erzielt, bedeutet das, dass die Primärenergie zu 80 Prozent in End- bzw. Nutzenergie umgewandelt werden kann. Niedrige Wirkungsgrade können somit ein Indikator für eine geringe Energieeffizienz sein.

Die hoch ist der Anteil erneuerbarer Energien am Primärenergieverbrauch?

Jedes Jahr wird der Primärenergieverbrauch in Deutschland vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) dokumentiert. Im Jahr 2018 wurden in Deutschland knapp 12.900 Petajoule Primärenergie verbraucht.

Mineralöl hatte mit 34,1 Prozent den höchsten Anteil am Primärenergieverbrauch, gefolgt von Erdgas mit 23,5 Prozent. Braun- und Steinkohle zusammen machten rund 22 Prozent des Primärenergieverbrauchs aus. Der Anteil an erneuerbaren Energien lag bei 14 Prozent.

Welche Rolle spielt Primärenergie für die erzeugte Endenergie?

Wie viel Primärenergie eingesetzt und schließlich in Endenergie umgewandelt wird, sagt nicht immer direkt etwas über die Nachhaltigkeit oder Umweltfreundlichkeit der eingesetzten Primärenergie aus. Das gilt auch für das Verhältnis aus eingesetzter Primär- und erhaltener Sekundärenergie. Statistiken zur Energieerzeugung können somit häufig ein verzerrtes Bild abgeben.

So liegt der Wirkungsgrad von Solarkollektoren zum Beispiel deutlich unter den Wirkungsgraden von Kohlekraftwerken. Doch ist die für die Gewinnung von Sekundärenergie benötigte Primärenergie vorhanden, ohne dass dafür zusätzliche Ressourcen benötigt werden. Während die Sonnenenergie für die Solaranlage ohne zusätzliche Maßnahmen genutzt werden kann, muss Kohle für die Nutzung der Primärenergie abgebaut werden, wodurch Landschaften verschandelt und CO2 freigesetzt werden.

Warum ist die Primärenergie für Hausbesitzer relevant?

Die Primärenergie ist vor allem für Neubauten relevant. Denn im Zuge der Novellierung der Energieeinsparverordnung wurde ein maximaler, spezifischer Jahres-Primärenergiebedarf für Neubauten festgelegt. Dieser Energiebedarf bezieht sich auf die Primärenergie, die für das Heizen und die Warmwassererzeugung erforderlich ist.

Wichtig ist die Primärenergie auch für die Ausstellung von Energieausweisen. Denn im Energieausweis wird der Jahres-Primärenergiebedarf benötigt, um zu ermitteln, wie viel Primärenergie für die benötigte Nutzenergie eingesetzt werden muss. Kurz: Der Energieausweis zeigt an, wie viel Heizöl, Gas etc. erforderlich ist, um das Gebäude angemessen zu beheizen.

Der Energieausweis wiederum ist relevant, wenn Gebäude vermietet oder verkauft werden. Mieter oder Käufer haben das Recht, einen solchen Ausweis vorgelegt bzw. ausgehändigt zu bekommen und sich somit über den Primärenergiebedarf der Immobilie zu informieren.

Fazit

Wenn es um Energieeffizienz von Heizungsanlagen geht, spielt das Verhältnis von Primärenergie und Endenergie eine wichtige Rolle. Wichtig ist dabei jedoch, dass die eingesetzte Energiequelle berücksichtigt wird. Denn so haben zum Beispiel Photovoltaik-Anlagen geringere Wirkungsgrade als Gas-Heizungen.

Doch ist deren eingesetzte Primärenergie umweltfreundlich und der Wirkungsgrad hat eine geringere Aussagekraft in Bezug auf die Umweltfreundlichkeit des Heizsystems. Wer sinnvoll heizen möchte, sollte deshalb nicht allein auf das Verhältnis von eingesetzter Primärenergie und erzeugter Sekundärenergie achten, sondern die Energiequelle für die Primärenergie selbst im Blick behalten.

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