Energiebilanz (Energiewirtschaft)

In der Energiebilanz der Energiewirtschaft werden Aufkommen, Umwandlung und Verwendung von Energieträgern möglichst lückenlos und detailliert für eine Volkswirtschaft oder ein Wirtschaftsgebiet in einem bestimmten Zeitraum nachgewiesen.[1] Die Energiebilanz gibt Auskunft über den Verbrauch von Energieträgern, unterteilt in Sektoren, von ihrer Erzeugung über die Umwandlung bis zur Verwendung in den unterschiedlichen Verbrauchsbereichen.

Energiebilanzen werden üblicherweise auf Landesebene erstellt und dienen als Grundlage für die Energie- und Umweltpolitik, z. B. auch für die Ermittlung von Treibhausgasemissionen als Datenbasis der internationalen Klimarahmenkonvention.[2] Sie können aber auch für ein Unternehmen erstellt werden, um Energieverbrauch aufzuschlüsseln und Einsparpotentiale ausfindig zu machen.[3][4]

Schematische Darstellung des Bilanzraums der deutschen Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen
Primär- und Endenergie sowie Umwandlungsverluste[5]

Herausgeber von EnergiebilanzenBearbeiten

DeutschlandBearbeiten

In der Bundesrepublik Deutschland werden energiestatistische Daten von verschiedenen Stellen erhoben und veröffentlicht. Im nichtstaatlichen Bereich existiert hierfür die Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V., deren Mitglieder Verbände der deutschen Energiewirtschaft oder wirtschaftswissenschaftliche Forschungsinstitute sind, die diesen Verein 1971 gegründet haben.[2][6]

Eine einheitliche und geschlossene Energiebilanzen für die Bundesrepublik Deutschland erstellte der Verein erstmals im Jahre 1971 für den Zeitraum von 1950 bis 1969. Seitdem liegen jährliche Darstellungen des Energieverbrauchs in der Bundesrepublik Deutschland vor. Für die Jahre von 1991 bis 1994 liegen diese Bilanzen getrennt für die neuen Bundesländer sowie für Deutschland insgesamt (in der Gebietsabgrenzung vom 3. Oktober 1990) vor.

Ab dem Jahr 2003 wurde die amtliche Energiestatistik mit dem Energiestatistikgesetz (EnStatG) neu geregelt.[7] Die amtlichen Energiestatistiken aus verschiedenen Rechtsgrundlagen wurden zusammengeführt und an die weitergehenden Informationsbedürfnisse der Nutzer angepasst. Statistikdaten werden seitdem auch für die Bereiche Wärmemarkt, Kraft-Wärme-Kopplung und erneuerbare Energieträger erhoben und ausgewertet.

Das Energiestatistikgesetz wurde am 6. März 2017 neu gefasst.[8] Die Erstellung der Energiebilanzen erfolgt seit 2003 durch das Deutsche Institut für Wirtschaftsforschung (DIW) und EEFA GmbH & Co. KG.

Energiebilanzen in anderen LändernBearbeiten

  • Österreich: Statistik Austria stellt Energiebilanzen für ganz Österreich und einzelne Bundesländer sowie Sektorbilanzen zur Verfügung.[9]
  • Schweiz: Eine Energiebilanz wird jährlich als Tabelle 4 in der Schweizerischen Gesamtenergiestatistik vom Bundesamt für Energie veröffentlicht.[10][11]
  • Liechtenstein: Das Amt für Statistik veröffentlicht zwar eine Energiestatistik, allerdings ohne Energiebilanz.[12][13]
  • Europa und Türkei: Eurostat veröffentlicht Energiebilanzen für alle 28 EU-Mitgliedsstaaten, die gesamte EU sowie Island, Norwegen, Montenegro, Mazedonien, Serbien und die Türkei.[14]
  • Die International Energy Agency (IEA) bietet Energiebilanzen für 190 Länder. Diese werden auf der Webseite grafisch angezeigt.[15][16]

Aufbau der deutschen EnergiebilanzBearbeiten

Eine Energiebilanz der AGEB ist eine Tabelle, deren Spalten die Energieträger ausweisen, die der energetischen und nichtenergetischen Nutzung dienen. In den Zeilen wird für die jeweiligen Energieträger nacheinander Aufkommen, Umwandlung und Verwendung erfasst. Dies resultiert aufeinanderfolgend in: [17][18]

  • der Primärenergiebilanz,
  • der Umwandlungsbilanz und
  • dem Endenergieverbrauch.

Die unterschiedlichen Energieträger werden auf die Maßeinheit Terajoule umgerechnet, damit sie direkt vergleichbar und additionsfähig werden. Für brennbare Energieträger dient hierzu der untere Heizwert. Für die übrigen Energieträger und für die Außenhandelsbilanz mit Strom gibt es keinen einheitlichen Umrechnungsmaßstab wie den Heizwert. In diesen Fällen wird auch in den Energiebilanzen für Deutschland seit 1995 das sog. Wirkungsgradprinzip angewendet – entsprechend dem Vorgehen der internationalen Organisationen (IEA, Eurostat, ECE).

Erfasste EnergieträgerBearbeiten

Als Energieträger werden alle Quellen oder Stoffe erfasst, in denen Energie mechanisch, thermisch, chemisch oder physikalisch gespeichert ist. Sieben Energieträgerkategorien werden bei der Energiebilanz unterschieden:

Den Kategorien werden einzelne Energieträger zugeordnet. So enthält zum Beispiel die Kategorie Mineralöle die Energieträger Erdöl (roh), Ottokraftstoffe, Rohbenzin, Flugturbinenkraftstoff, Dieselkraftstoff, Heizöl leicht und schwer, Petrolkoks, Flüssiggas, Raffineriegas und Andere Mineralölprodukte.[17][18]

Primär- und SekundärenergieBearbeiten

Jeder Energieträger wird in jeder Zeile der Bilanz in Terajoule bilanziert. Am Ende der Zeile steht eine Summenposition unterteilt nach Primär- und Sekundärenergieträger.[17][18]Primärenergien sind dabei Energieträger, die in ihrer ursprünglichen Form vorliegen. Sekundärenergie entsteht aus Primärenergie durch verlustbehaftete Umwandlung. Die deutsche Energiebilanz unterscheidet die folgenden Primär- und Sekundärenergieträger:

Kategorie Primärenergie Sekundärenergie
Steinkohle Kohle Briketts, Koks, andere Steinkohlenprodukte
Braunkohle Kohle, Hartkohle Briketts, andere Braunkohlenprodukte
Mineralöle Erdöl (roh) Ottokraftstoffe, Rohbenzin, Flugturbinenkraftstoff, Dieselkraftstoff, Heizöl leicht und schwer, Petrolkoks, Flüssiggas, Raffineriegas, andere Mineralölprodukte
Gase Erdgas, Grubengas Kokerei- und Stadtgas, Gichtgas und Konvertergas
Erneuerbare Energien alle Erneuerbaren Energien sind Primärenergien
Sonstige nicht erneuerbare Abfälle, Abwärme
Strom, Kernenergie, Fernwärme Kernenergie Strom, Fernwärme
 
Aufbau einer Energiebilanz

Energieaufkommen im InlandBearbeiten

In den ersten Zeilen der Bilanz wird das jährliche sogenannte Energieaufkommen im Inland ermittelt. Es ergibt sich als Summe von Förderung, Import und Lagerbestandsentnahmen für die einzelnen Energieträger.[17][18]

Primärenergieverbrauch im InlandBearbeiten

Von dem Energieaufkommen wird nun abgezogen, was im gegebenen Jahr nicht im Inland verbraucht wurde. Das ist

  • die Ausfuhr
  • Hochseebunkerungen (Heizöl, Dieselkraftstoff und Schmierstoffe für die nationale und internationale Seeschifffahrt in deutschen Häfen. Ohne Lieferungen an Binnen- und Küstenmotorschiffe und Fischerei, die zum Sektor Verkehr (Endenergieverbrauch) zählen.)
  • Lagerbestandsaufstockungen.

Es resultiert der Primärenergieverbrauch im Inland, kurz Primärenergiebilanz.[17][18]

Energieangebot in inländischer UmwandlungsbilanzBearbeiten

In der Umwandlungsbilanz wird die physikalisch/chemische Umwandlung von Energieträgern jeweils als Einsatz und Ausstoß dargestellt.

Die Position "Wärmekraftwerke der allgemeinen Versorgung" erscheint beispielsweise

  • unter Einsatz mit einer Reduzierung der Bilanzpositionen für Steinkohle, Braunkohle, Mineralöle, Gase, Erneuerbare Energien und Sonstige,
  • unter Ausstoß mit einer Erhöhung der Position für Strom.

Der Energiegehalt des produzierten Stroms ist geringer als der Energiegehalt der eingesetzten Brennstoffe, so dass die Energiebilanzsumme insgesamt in der Umwandlungsbilanz niedriger ist als in der Primärenergiebilanz vorher.

Nach Abzug von Eigenverbrauch des Umwandlungsbereichs und Leitungsverlusten ergibt sich das Energieangebot in inländischer Umwandlungsbilanz, kurz Umwandlungsbilanz. Die Umwandlungsbilanz zeigt wieviel Energie in welcher Form tatsächlich für den Verbrauch zur Verfügung steht.[17][18]

Endenergieverbrauch im InlandBearbeiten

Einige Energieträger werden nicht einer energetischen Nutzung, sondern einer stofflichen Verwertung zugeführt. Dies gilt für Kohle-, Gas- und Erdölbasierte Energieträger. Die Bereinigung der Umwandlungsbilanz um den nicht-energetischen Verbrauch ergibt den Endenergieverbrauch im Inland, die Endenergiebilanz.[17][18]

EnergienutzungBearbeiten

Nun folgt die statistische Erfassung, wie der Endenergieverbrauch sich auf verschiedene Nutzergruppen aufteilt. Dabei werden vier Nutzerkategorien unterschieden:

  • Industrie
  • Verkehr
  • Haushalte
  • Gewerbe, Handel und Dienstleistungen

Insbesondere der Industrieverbrauch wird dabei detailliert nach Branchen aufgeschlüsselt erfasst.[17][18]

Im Ergebnis entstehen neben tabellarischen Übersichten auch grafische Darstellung, die den Energiefluss für die Bundesrepublik als Übersicht[19] und als detailliertes Energieflussbild[20] veranschaulichen.

Anmerkungen zur BerechnungBearbeiten

Bei der Stromerzeugung aus Wasserkraft und anderen erneuerbaren Energieträgern, denen kein Heizwert zugeordnet werden kann (Wind, Photovoltaik), wird der jeweilige Energieeinsatz dem Heizwert der erzeugten elektrischen Energie gleichgesetzt. Das heißt eine Stromerzeugung von 1 MWh aus erneuerbaren Energien entspricht im Rahmen der Energiebilanz einem Primärenergieeinsatz von Erneuerbaren Energien in Höhe von 1 MWh (Wirkungsgrad 100 %).[5] Diese Modellierung führt zu einem rechnerisch niedrigen Anteil von Erneuerbaren Energien in der Primärenergiebilanz. Der Stromaußenhandel wird ebenfalls einfach mit dem Heizwert des Stroms, also mit 3.600 kJ/kWh, bewertet.

Bis 1994 wurde in den Energiebilanzen noch das sog. Substitutionsprinzip verwendet. Dabei wird für die Stromerzeugung aus Wasserkraft, Kernenergie, Müll und Abhitze sowie auch für einen Einfuhrüberschuss beim Stromaußenhandel der Wirkungsgrad einer entsprechenden Stromerzeugung in konventionellen Wärmekraftwerken angesetzt. Nach dieser Systematik entspräche 1 MWh Strom aus Windenergie ein Primärenergieeinsatz von etwa 2 MWh (Wirkungsgrad vereinfacht 50 %). Dies führt rechnerisch zu einem höheren Anteil Erneuerbarer Energien in der Primärenergiebilanz.

Nach der derzeitigen Systematik ist der Anteil Erneuerbarer Energien im Primärenergieverbrauch nur halb so hoch, wie nach der alten Systematik oder wie der Anteil des konventionellen Energieträgers wäre, den sie ersetzt. Daher steht diese Systematik in der Kritik.[21] Die häufig referenzierte globale Studie zum jährlichen Primärenergieverbrauch, der BP Statistical Report, verwendet aus Gründen der Gleichbehandlung weiterhin das Substitutionsprinzip.[22]

Für die Kernenergie wird ein als repräsentativ erachteter physikalischer Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung von 33 % angesetzt. Bei fossilen Kraftwerken wie Kohle- oder Gaskraftwerken wird jeweils der durchschnittlich in Deutschland erzielte Wirkungsgrad zugrunde gelegt.[23]

Die Aufteilung des Brennstoffeinsatzes auf die Produkte Strom und Wärme bei Kraft-Wärme-Kopplung in der Industrie beruht auf der Richtlinie 2004/8/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 11. Februar 2004. Zunächst wird die Primärenergieeinsparung berechnet. Dazu werden die Referenzwirkungsgrade der getrennten Erzeugung von Strom (40 %) und Wärme (80 %) in Anlehnung an die angegebene Richtlinie vorgegeben.

Die Energiebilanz beginnt und endet an der Staatsgrenze. Eine umfassende ökologische Betrachtung wie die Lebenszyklusanalyse beinhaltet zusätzlich auch Nebenverluste bspw. aus der Abfackelung von Begleitgasen bei der Erdölförderung.

Statistiken und Auswertungen (Deutschland)Bearbeiten

Aus einer Energiebilanz gehen zahlreiche statistische Auswertungen zu Energieerzeugung und Energieverbrauch direkt hervor.

 
Primärenergieverbrauch und Endenergieverbrauch nach Energieträgern, Deutschland im Jahr 2017

Primärenergieverbrauch 2017Bearbeiten

Die Grafik links resultiert aus der Primärenergiebilanz und zeigt den Primärenergieverbrauch nach Energieträgern. Der wichtigste Primärenergielieferant ist demnach Mineralöl gefolgt von Erdgas und Kohle. Der Stromhandelssaldo ist negativ. Der Anteil der erneuerbaren Energien lag bei 13 %. 2019 lag der Anteil der Erneuerbaren bei 15 %.[24]

Endenergieverbrauch nach Energieträgern 2017Bearbeiten

Im Endenergieverbrauch nach Energieträgern haben Kraftstoffe und Gas einen dominanten Platz, Strom liefert nur etwa 20 % des Endenergiebedarfs.

 
Endenergieverbrauch nach Verwendung, Deutschland 2019

Endenergieverbrauch nach Verwendung 2019Bearbeiten

Weiterhin liefert die Energiebilanz die Aufteilung des Energieverbrauchs nach Verwendung. Dabei werden 14 Industrien unterschieden, der Sektor Verkehr unterteilt sich nach Schienenverkehr, Straßenverkehr, Luftverkehr und Küsten- und Binnenschifffahrt. Haushalt und Gewerbe werden jeweils nur in Summe betrachtet.

Der Verkehr liegt mit etwa 27 % des Endenergieverbrauchs etwa gleich auf mit der Industrie insgesamt und basiert derzeit vorrangig auf der nicht erneuerbaren, nicht klimagünstigen und nur noch begrenzt verfügbaren Primärenergie Erdöl (siehe Peak-Oil).[25] Die Bundesregierung hatte sich in ihrem Energiekonzept von 2010 zum Ziel gesetzt, diesen Anteil bis 2020 um 10 % zu senken. Tatsächlich zeigen die Energiebilanzen seit dem Jahr 2000 kaum Veränderung. Technische Verbesserungen wurden durch steigendes Verkehrsaufkommen kompensiert.[26]

Möglichkeiten zur Einsparungen von Energie und CO2 in diesem Sektor böten neben einer Umstellung auf Elektromobilität auch ein höherer Anteil an Verkehrsmitteln mit niedrigerem Energieverbrauch wie Schienenverkehr, Fahrrad und Fußverkehr.[27][26]

 
Endenergieverbrauch nach Anwendungsbereichen (in Petajoule), Deutschland 2019, Daten BMWi & AG Energiebilanzen

Endenergieverbrauch nach Anwendungsbereichen 2019Bearbeiten

Alternativ kann der Endenergieverbrauch danach aufgeschlüsselt werden, für welche Anwendungsbereiche die Endenergie eingesetzt wird. Diese Aufschlüsselung zeigt die große Bedeutung des Wärme- und Kältebedarfs. Die Basisdaten der Energiebilanzen erlauben auch eine Aufschlüsselung, aus welchen Energieträgern die jeweiligen Anwendungsbereiche, insbesondere auch die Bereitstellung von Wärme und Kälte, gedeckt werden.[28]

Trotz seiner hohen Bedeutung bei der Energiebilanz spielt der Wärmesektor in der deutschen Energiepolitik eine eher untergeordnete Rolle. Die sehr erfolgreiche Klimapolitik Schwedens schenkt dem eine vergleichsweise deutlich größere Beachtung. So wurde der schwedische Wärmeverbrauch 2014 zu 56 % aus Fernwärme bedient.[29] In Deutschland deckt Fernwärme etwa 10 % des Wärmebedarfs.[30]

Schwedische Fernwärmenetze werden von den Gemeinden betrieben. Energieträger waren 2014 hauptsächlich Biomasse, weiterhin Wärmepumpen und elektrische Heizungen (33 %), Biotreibstoff, Öl und Gas (11 %).[29] Deutsche Fernwärmenetze wurden im Jahr 2017 mit Erdgas (47 %), Stein- und Braunkohlen (28 %) sowie Abfall (14 %) befeuert. Der Anteil Erneuerbarer Energien lag 2017 bei 7 %[31] und stieg bis 2020 auf 17 %.[32]

Der in Deutschland den Wärmemarkt dominierende Energieträger Erdgas[33][34] spielt für den schwedischen Wärmemarkt eine untergeordnete Rolle.[29]

Primärenergieverbrauch nach Energieträgern in anderen LändernBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. Archivlink (Memento des Originals vom 8. Oktober 2013 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.lak-energiebilanzen.de, abgerufen am 22. Januar 2013.
  2. a b Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen (AGEB): Internetpräsentation der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V. (AGEB) (Memento des Originals vom 30. März 2013 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.ag-energiebilanzen.de Essen 2013
  3. Böning, Jeanette A.: Methoden betrieblicher Ökobilanzierung. Metropolis, Marburg 1994, ISBN 3-89518-014-9, S. 26.
  4. Johannes Kals: Betriebliches Energiemanagement - Eine Einführung. Kohlhammer, Stuttgart 2010, ISBN 978-3-17-021133-9, S. 25–27.
  5. a b Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen (AGEB): Erläuterungen – Begriffserklärungen (Memento des Originals vom 24. Januar 2013 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.ag-energiebilanzen.de, Essen 2013.
  6. https://ag-energiebilanzen.de/35-0-Aufgaben-und-Ziele.html
  7. Energiestatistikgesetz (EnStatG) vom 26. Juli 2002 (BGBl. I S. 2867), zuletzt durch Artikel 3 des Gesetzes vom 20. Dezember 2012 (BGBl. I S. 2730) geändert
  8. Energiestatistikgesetz (EnStatG) vom 6. März 2017 (BGBl. I S. 392 PDF)
  9. http://www.statistik.at/web_de/statistiken/energie_und_umwelt/energie/energiebilanzen/
  10. https://www.bfe.admin.ch/bfe/de/home/versorgung/statistik-und-geodaten/energiestatistiken.html
  11. Schweizerische Gesamtenergiestatistik 2020 (PDF; 1,7 MB)
  12. Archivlink (Memento des Originals vom 22. Februar 2013 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.llv.li
  13. Energiestatistik 2011 (Memento des Originals vom 14. November 2012 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.llv.li (PDF)
  14. Eurostat:Sonstige Dokumente@1@2Vorlage:Toter Link/epp.eurostat.ec.europa.eu (Seite nicht mehr abrufbar, Suche in Webarchiven Info: Der Link wurde automatisch als defekt markiert. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis. , zuletzt abgerufen am 20. Mai 2014.
  15. International Energy Agency (IEA). Abgerufen am 7. September 2021 (englisch).
  16. IEA balance Germany. Abgerufen am 7. September 2021 (englisch).
  17. a b c d e f g h VORWORT ZU DEN ENERGIEBILANZEN FÜR DIE BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND. Abgerufen am 7. September 2021.
  18. a b c d e f g h Energiebilanz 2019. Abgerufen am 7. September 2021.
  19. Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen: Energiefluss für die Bundesrepublik Deutschland 2014 – Übersichtsgrafik Essen 2015.
  20. Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen (AGEB): Detailliertes Energieflussbild für die Bundesrepublik Deutschland 2013 (aktueller Stand Juli 2015), Essen 2015.
  21. Bundeszentrale für politische Bildung: Primärenergie-Versorgung | bpb. Abgerufen am 23. Juni 2021.
  22. BP: BP Statistical Report Methodology. Abgerufen am 23. Juni 2021 (englisch).
  23. Kay Schlette: Entwicklung eines praxisorientierten und rechnergestützten Modells zur Prognose des deutschen Energieverbrauchs. S. 141, abgerufen am 23. Juni 2021.
  24. Erneuerbare Energien in Zahlen. Abgerufen am 8. September 2021.
  25. Endenergieverbrauch und Energieeffizienz des Verkehrs. Abgerufen am 8. September 2021.
  26. a b Endenergieverbrauch und Energieeffizienz des Verkehrs. Abgerufen am 8. September 2021.
  27. Fahrleistungen, Verkehrsleistungen und „Modal Split“. Abgerufen am 8. September 2021.
  28. Energieverbrauch nach Anwendungsbereichen in Deutschland 2017 (insgesamt 9.151 PJ). BMWi, abgerufen am 8. September 2021.
  29. a b c Länderprofil Schweden. Abgerufen am 8. September 2021.
  30. Themengebiet Wärmemarkt. Abgerufen am 8. September 2021.
  31. https://www.destatis.de/DE/Presse/Pressemitteilungen/2018/11/PD18_434_434.html. Abgerufen am 8. September 2021.
  32. Was ist eigentlich "Fernwärme"? Abgerufen am 8. September 2021.
  33. Energieverbrauch nach Anwendungsbereichen. BMWi, abgerufen am 8. September 2021.
  34. Statistiken zum Wärmemarkt. Abgerufen am 8. September 2021.