1

Energiewirtschaft

Teil I: Grundlagen – Von Ursachen zum Verständnis

2

Agenda

Teil I: Grundlagen – Von Ursachen zum Verständnis 1. Die Hauptsätze der Energielehre

2. Natürlicher und anthropogener Energieumsatz

3. Die Triebkräfte der Weltenergieverbrauchsentwicklung

4. Die Restriktionen der Weltenergieverbrauchsentwicklung: Ressourcen und Emissionsentwicklung

5. Die Energiebilanz: Aufbau, Energieflussbild, Definitionen, Abkürzungen

3

1. Die Hauptsätze der Energielehre (Kurzfassung)

1. Hauptsatz:

In einem geschlossenen System kann die Energie-menge nicht verändert werden, sondern lediglich zwischen verschiedenen Erscheinungsformen um-gewandelt werden.

2. Hauptsatz:

In einem geschlossenen System wird „höherwertige Energie“ in „minderwer-tigere Energie“, d.h. in gleichförmig verteilte Wärme (etwa auf Umge-bungstemperatur) umge-wandelt.

4

Lehrt uns die Energielehre, dass a) hochwertige Energie in minderwertige

Energie umgewandelt wird und damit ihre Eigenschaft verliert Arbeit zu leisten und

b) in Praxis die Umwandlungsprozesse in einem offenen System ablaufen und die minderwertige Energie ständig ins Weltall abgestrahlt wird,

gibt es aus technisch-ökonomischer Sicht denEnergieverbrauch.

5

Einheiten der Energiewirtschaft

Einheiten für Energie und Leistung:

Leistung: Watt (W) Energie/Arbeit: Joule (J)

1 J = 1 WsArbeit = Leistung x Zeit

Vorsätze und Vorzeichen:

k = Kilo = 103 = Tausend

M = Mega = 106 = Million

G = Giga = 109 = Milliarde

T = Tera = 1012 = Billion

P = Peta = 1015 = Billiarde

E = Exa = 1018 = Trillion 0 1 2 3 4 Zeit [h]

L

eis

tun

g [

kW]

2

1

= 3 kWh

6

Energieeinheiten und Umrechnungs-faktoren

kJ Kcal kWh kg SKE kg RÖE m³ Erdgas

1 Kilojoule

(kJ)- 0,2388 0,000278 0,000034 0,000024 0,000032

1 Kilocalorie

(kcal)4,1868 - 0,001163 0,000143 0,0001 0,00013

1 Kilowattstunde

(kWh)3.600 860 - 0,123 0,086 0,113

1 kg Steinkohleeinheit

(SKE)29.308 7.000 8,14 - 0,7 0,923

1 kg Rohöleinheit

(RÖE)41.868 10.000 11,63 1,428 - 1,319

1 m³ Erdgas 31.736 7.580 8,816 1,083 0,758 -

7

2. Natürlicher und anthropogener Energieumsatz

Quelle: Hensing et al., S. 2

8

3. Historische Entwicklung der Weltbevölkerung

Quelle: Heinloth, S. 21

9

Entwicklung der Weltbevölkerung [Anzahl in Mio.]

Perspektiven der weltwirtschaftlichen Entwicklung [BIP in Preisen von 1990]

Regionale Entwicklung des BIP pro Kopf

Weltbevölkerung und Bruttoinlands-produkt

Quelle: Prognos, S. 27 ff.

/Kopf

10

Primärenergie-Verbrauch pro Person im internationalen Vergleich (1992)

Quelle: Heinloth, S. 83

11

Weltweiter Primärenergie-Verbrauch nach Energieträgern seit 1900

Quelle: Heinloth, S. 84

[Mrd

. t

SK

E]

12

Prognose des weltweiten Primär-energieverbrauchs (IEA)

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

14.000

16.000

18.000

1971 2002 2010 2020 2030

Mill

ion

en

to

e

Kohle

Erdöl

Erdgas

Kernenergie

Wasserkraft

Biomasse und Abfall

Andere Erneuerbare

Quelle: International Energy Agency: World Energy Outlook 2004, S. 430

13

4. Die Restriktionen der Weltenergie-verbrauchsentwicklung

Nachdem wir die Triebkräfte des weltweiten Primärenergiebedarfs kennengelernt haben, wenden wir uns nun den globalen Restriktionen des Energieangebots und der Energieum-wandlung zu:

Erschöpfbare Ressourcen Emissionsentwicklung

An dieser Stelle findet nur ein Überblick statt. Die Vertiefung erfolgt in Teil II und III.

14

Reichweiten verschiedener Energieträger

527

1.264

149

67

42

198

207

64

43

1.425

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Uran

Weichkohle

Hartkohle

konv. Erdgas

konv. Erdöl

Jahre

Reserven

Ressourcen

Quelle: Bundesamt für Geo-wissenschaften und Rohstoffe (BGR)

heute

15

CO2-Emissionen

Quelle: EIA, S. 7

0

10000

20000

30000

40000

1990 2003 2010 2020 2030 Jahre

Mt

Welt

Entwicklungs-länder

OECD

Schwellen-länder

16

5. Die Energiebilanz: Aufbau (vertikal)

Quelle: Hensing et al., S. 19

+

+

Gewinnung im Inland (Primärenergieträger)

Einfuhr (Primär- und Sekundärenergieträger)

Bestandsentnahmen (Primär- und Sekundärenergieträger)

Prim

äre

ne

rgie

bila

nz

=

-

-

-

Energieaufkommen im Inland (Primär- und Sekundärenergieträger)

Ausfuhr (Primär- und Sekundärenergieträger)

Hochseebunkerungen (Primär- und Sekundärenergieträger)

Bestandsaufstockungen (Primär- und Sekundärenergieträger)

=

-

+

-

-

Primärenergieverbrauch im Inland (Primärenergieträger aus inländischer Gewinnung sowie Primär- und Sekundärenergieträger aus Einfuhr und Beständen)

Umwandlungseinsatz (Primär- und Sekundärenergieträger)

Umwandlungsausstoß (Primär- und Sekundärenergieträger)

Verbrauch in der Energiegewinnung und in den Umwandlungsbereichen (Primär- und Sekundärenergieträger)

Fackel- und Leitungsverluste, Bewertungsdifferenzen

Um

wa

nd

lun

gs

bila

nz

=

-

+

Energieangebot im Inland nach Umwandlungsbilanz (Primär- und Sekundärenergieträger)

Nichtenergetischer Verbrauch

Statistische Differenzen

= Endenergieverbrauch

17

Aufbau einer Energiebilanz (horizontal)

Fossile BrennstoffeStein-, Braunkohle, Erdöl, Erdgas, Briketts,Koks, Kraftstoffe, Heizöl, Kokereigas, Gichtgas

Erneuerbare EnergienSolarenergie, Umgebungswärme, Windenergie, Wasserkraft, Biomasse, Geothermie

Strom Kernbrennstoffe Fernwärme

Quelle: AG Energiebilanzen

18

Energiebilanzrahmen

Quelle: AG Energiebilanzen

Stein-kohle

Braun-kohle

Rohöl Erdöl-produkte

Gase Strom Wasser-kraft

Kern-energie

Fern-wärme

Sonstige Summe

Gewinnung Inland

+ Import

- Export

Lagerveränderungen

Primärenergie

- Umwandlungseinsatz

+ Umwandlungsausstoß

- Eigenverbrauch

- Fackel-/Leitungsverluste

Energieangebot nach Umwandlungsbilanz

- nichtenergetischer Verbr.

+ statistische Differenzen

Endenergie

darin: Industrie

Verkehr

Haushalte

Militär

Dimensionen in T Joule

oder 1000 t SKE

19

Energieflussbild 2003 (Deutschland)

Quelle: AG Energiebilanzen

* geschätztIn Mio. t SKE

20

Definitionen Energieträger:

Stoffe, in denen Energie mechanisch, thermisch, chemisch oder physikalisch gespeichert ist.

Primärenergieträger:Energieträger, die ohne noch keiner Umwandlung unterworfen wurden (z.B. Stein-, Braunkohle, Erdgas, Erdöl, Wasserkraft, Biomasse usw.)

Sekundärenergieträger:Umgewandelte („veredelte“) Energieträger (z.B. Strom, Fernwärme, Mineralölprodukte, Briketts usw.)

Endenergieträger:Primär- oder Sekundärenergieträger, die von Energieverbrauchern genutzt werden

Endenergieverbrauch:Marktentnahme von Endenergieträgern

Nutzenergie:Z.B. Licht, Kälte, Bewegung, Wärme, Kälte usw.