Teil I: Grundlagen – Von Ursachen zum Verständnis Energiewirtschaft Teil I: Grundlagen – Von Ursachen zum Verständnis

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

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.

Lehrt uns die Energielehre, dass hochwertige Energie in minderwertige Energie umgewandelt wird und damit ihre Eigenschaft verliert Arbeit zu leisten und in Praxis die Umwandlungsprozesse in einem offenen System ablaufen und die minderwertige Energie ständig ins Weltall abgestrahlt wird, gibt es aus technisch-ökonomischer Sicht den Energieverbrauch.

Einheiten der Energiewirtschaft Einheiten für Energie und Leistung: Leistung: Watt (W) Energie/Arbeit: Joule (J) 1 J = 1 Ws Arbeit = 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] Leistung [kW] 2 1 = 3 kWh

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

2. Natürlicher und anthropogener Energieumsatz Quelle: Hensing et al., S. 2

3. Historische Entwicklung der Weltbevölkerung Quelle: Heinloth, S. 21

Weltbevölkerung und Bruttoinlands-produkt Entwicklung der Weltbevölkerung [Anzahl in Mio.] Perspektiven der weltwirtschaftlichen Entwicklung [BIP in Preisen von 1990] Regionale Entwicklung des BIP pro Kopf /Kopf Quelle: Prognos, S. 27 ff.

Primärenergie-Verbrauch pro Person im internationalen Vergleich (1992) Quelle: Heinloth, S. 83

Weltweiter Primärenergie-Verbrauch nach Energieträgern seit 1900 [Mrd. t SKE] Quelle: Heinloth, S. 84

Prognose des weltweiten Primär-energieverbrauchs (IEA) Quelle: International Energy Agency: World Energy Outlook 2004, S. 430

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.

Reichweiten verschiedener Energieträger heute Quelle: Bundesamt für Geo-wissenschaften und Rohstoffe (BGR)

CO2-Emissionen Quelle: EIA, S. 7

5. Die Energiebilanz: Aufbau (vertikal) + Gewinnung im Inland (Primärenergieträger) Einfuhr (Primär- und Sekundärenergieträger) Bestandsentnahmen (Primär- und Sekundärenergieträger) Primärenergiebilanz = - 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 Umwandlungsbilanz Energieangebot im Inland nach Umwandlungsbilanz (Primär- und Sekundärenergieträger) Nichtenergetischer Verbrauch Statistische Differenzen Endenergieverbrauch Quelle: Hensing et al., S. 19

Aufbau einer Energiebilanz (horizontal) Fossile Brennstoffe Stein-, Braunkohle, Erdöl, Erdgas, Briketts, Koks, Kraftstoffe, Heizöl, Kokereigas, Gichtgas Erneuerbare Energien Solarenergie, Umgebungswärme, Windenergie, Wasserkraft, Biomasse, Geothermie Strom Kernbrennstoffe Fernwärme Quelle: AG Energiebilanzen

Dimensionen in T Joule oder 1000 t SKE Energiebilanzrahmen 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 Quelle: AG Energiebilanzen

Energieflussbild 2003 (Deutschland) * geschätzt In Mio. t SKE Quelle: AG Energiebilanzen

Definitionen Energieträger: Primärenergieträger: 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.