mini|Entwicklung des weltweiten Primärenergieverbrauchs nach Energieträger
Primärenergieverbrauch (PEV) bezeichnet den Verbrauch an Primärenergie. Gemessen wird also der Energiegehalt bzw. der Heizwert der ursprünglich eingeführten oder geförderten Energieträger. Der Primärenergieverbrauch ist somit der gesamte Energieverbrauch inklusive Verbrauch bzw. Verlust für Wandlung, z. B. von Gas in Strom oder von Öl in Benzin, und für Transport. Er wird im Allgemeinen für eine Volkswirtschaft betrachtet und berücksichtigt somit die Wandlungs- und Transportverluste innerhalb dieser Volkswirtschaft.
Da ein solcher „ursprünglicher Energiegehalt“ bei der Strom- und Wärmeerzeugung aus Kernenergie, Müll oder Erneuerbaren Energien nicht zur Verfügung steht, gibt es in diesem Fall unterschiedliche Konventionen zur Rückrechnung der Primärenergie aus der Endenergie des erzeugten Stroms (siehe unten).
Der Primärenergieverbrauch in Deutschland hat seit den 1990er Jahren kontinuierlich abgenommen und lag 2022 bei 11,7 EJ (entspricht 3250 TWhUmrechnung von Joule auf Wattstunde mit dem Faktor1/3600 (siehe dort)). Die wichtigsten Energieträger im Primärenergieverbrauch sind Mineralöle (35 %) und Gase (23 %).
Bedeutung des Primärenergieverbrauchs Der Primärenergieverbrauch wurde ursprünglich erfasst, um den Verbrauch fossiler Rohstoffe, den eine Volkswirtschaft insgesamt inklusive aller Industrieprozesse und Wandlungsverluste hat, zu verfolgen. Wegen Klimaschutz, der Knappheit fossiler Rohstoffe und ihrer daraus zu erwartenden Verteuerung, Importabhängigkeiten und oftmals politisch nicht vertrauenswürdigen Exportnationen ist es wünschenswert, eine Volkswirtschaft vom Verbrauch fossiler Rohstoffe unabhängiger zu machen.
Tatsächlich sank der Primärenergieverbrauch an fossilen Energieträgern in Deutschland gemäß AG Energiebilanzen in den 10 Jahren von 2012 bis 2022 um etwa 16 % von ca. 11 Mio. TJ auf ca. 9 Mio. TJ. Im selben Zeitraum stieg die Bereitstellung erneuerbarer Energien von 1,5 Mio. TJ auf ca. 2 Mio. TJ. Verschiedene Ursachen kommen für einen sinkenden Primärenergieverbrauch an fossilen Rohstoffen in Frage:
Temperatureffekte (mildere Winter) Effizienzgewinne Bereitstellung erneuerbarer Energie Deindustrialisierung / Verlagerung von Industrieprozessen ins Ausland Wohlstandsverluste Nachfrageänderungen aufgrund von Wertewandel / Verzicht
Zum Beispiel kann der Erdgasverbrauch sinken, weil der Winter warm war (Temperatureffekte), mehr Leute Wärmepumpen oder Solarthermie installiert haben (Bereitstellung Erneuerbarer Energien / Effizienzgewinne) oder weil die Leute wegen gestiegener Erdgaspreise oder weil sie weniger Geld zur Verfügung haben weniger heizen (Wohlstandsverluste). Zudem kann die Nachfrage sinken, wenn langfristige negative Umwelteffekte und Nachhaltigkeitsaspekte bei Konsumentscheidungen an Stellenwert gewinnen.
Der Primärenergieverbrauch und seine Entwicklung stehen mit der wirtschaftlichen Situation eines Landes im Zusammenhang. Afrikanische Länder liegen am Ende der Liste des Primärenergieverbrauchs pro Kopf; der Primärenergieverbrauch pro Kopf ist in Deutschland ca. 190 mal so hoch wie in Somalia. Um die planetaren Grenzen einzuhalten und die Lebensgrundlagen der Menschheit nicht zu gefährden, ist eine Entkopplung von Wohlstandswachstum und Wirtschaftswachstum notwendig. Wenn das Bruttoinlandsprodukt (BIP) ansteigt, während der Energieverbrauch gleichzeitig abnimmt, lässt sich von einer ökonomisch-ökologischen Entkopplung sprechen.
Die Analyse des Verhältnisses von Primärenergieverbrauch und Wohlstand erfolgt für Deutschland in dem Jahresbericht der AG Energiebilanzen. Diese konstatierte in den vergangenen Jahrzehnten zwar, dass der Primärenergieverbrauch sinkt und der Wohlstand - ausgedrückt durch das BIP steigt, wobei geopolitische Aspekte (z. B. Weltwirtschaft, Coronakrise, Ukraine-Krieg) in den Daten sichtbar sind, hohe Energiepreise und der Rückgang des Primärenergieverbrauchs gingen jedoch seit 2018 mit einer sinkenden Industrieproduktion einher. Für das Jahr 2023 konstatierte die AG Energiebilanzen einen starken Rückgang des Primärenergieverbrauchs um über 8 % gegenüber dem Vorjahr auf 10,7 Mio. TJ und führte diesen auf das hohe Energiepreisniveau und die wirtschaftliche Rezession zurück. Zwar seien die Einfuhrpreise für die wichtigsten Importenergien im Jahresverlauf gesunken, dennoch lagen die Preise weiterhin deutlich über dem Niveau von 2021. Dies führte sowohl zu Investitionen in die Energieeffizienz und zu Energieträger-Substitutionen, aber auch zu Kürzungen energieintensiver Produktionen und damit zu einem Verbrauchsrückgang. Das zweite Jahr in Folge schrumpften deutlich:
mini|353x353px|Produktionsindex der deutschen Industrie, Quelle Statistisches Bundesamt energieintensive Industrien Herstellung von Glas, -waren, Keramik, Verarbeitung von Steinen und Erden Herstellung von Gummi- und Kunststoffwaren Herstellung von chemischen Erzeugnissen Herstellung von Papier, Pappe und Waren daraus Gewinnung von Steinen und Erden, sonst. Bergbau Neben dem Zusammenhang zwischen Bruttoinlandsprodukt und Primärenergieverbrauch ist bei einem Vergleich verschiedener Länder auch zu berücksichtigen, wie das Bruttoinlandsprodukt erwirtschaftet wird. Deutschland ist ein Industrieland. 28,1 % seines Bruttoinlandsprodukts kommen aus der Industrieproduktion. Die Industrieproduktion führt zu einem hohen Primärenergieverbrauch, so dass sich die Energieverbrauchszahlen nicht ohne Weiteres mit Nicht-Industrieländern vergleichen lassen. So benötigt die chemische Industrie alleine ca. 8 % des deutschen Primärenergiebedarfs. Auch die stoffliche Verwertung von Mineralölprodukten spielt dabei eine Rolle, oft wird eine Kombination aus chemischen und energetischen Eigenschaften genutzt. Die Industrieländer Europas sind Deutschland, Polen, Tschechien, Slowakei, Schweiz, Ungarn und Norditalien. Die führenden Chemiestandorte Europas sind Deutschland, Frankreich und die Niederlande.
Primärenergie- wie auch Endenergieverbrauch sind nicht unabhängig von den im Gebrauch befindlichen Industrieverfahren und den verwendeten Energieträgern. So wird prognostiziert, dass eine Elektrifizierung der deutschen Chemieindustrie den Strombedarf der Industrie auf das 11-fache ansteigen lässt auf eine Größe, die den gesamten heutigen Stromverbrauch Deutschlands überschreitet. Auch der Primärenergieverbrauch der Industrie würde sich mehr als vervierfachen.
Weiterhin ist beim Primärenergieverbrauch und bei der Energiebilanz zu beachten, dass nur Netto-Jahresmengen und keine Preise erfasst werden. Gerade bei Stromversorgung, wo die viertelstündliche Struktur von Einspeisung und Verbrauch sehr wichtig ist und sich auch in Preisen niederschlägt, die in jeder Viertelstunde unterschiedlich sind, hat diese Betrachtung Grenzen. So hat Deutschland laut der Energiebilanz 2022 netto 98.120 TJ Strom exportiert. Laut Bundesnetzagentur waren es netto 26.834,7 GWh. Genauere Betrachtung der Strom-Import-Export-Bilanz ergibt, dass Deutschland 76.076,5 GWh exportiert und 49.241,8 GWh importiert hat. Wäre der Tausch von Strom zur Bedarfszeit gegen Strom zu einer anderen Zeit nicht durch den internationalen Stromhandel, sondern durch inländische Speicher gewährleistet worden, würden die Bruttomengen in der Energiebilanz sichtbar werden und der Mengenverlust in den Umwandlungsverlusten der Energiebilanz auftauchen. So erscheint nur der Netto-Export. Der Stromtausch mit dem Ausland zur Bereitstellung der bedarfsgerechten Stromeinspeisestruktur ist aber nicht kostenlos. In den letzten Jahren waren die Erlöse pro MWh aus dem Stromexport stets niedriger als die Kosten pro MWh aus dem Stromimport. In der Energiebilanz unsichtbare, hin- und hergetauschte Strommengen können somit Kosten erzeugen.
Primärenergie und Endenergie
mini|Aufbau einer Energiebilanz
Primärenergie wird oft vor dem Verbrauch unter Verlust in besser nutzbare Sekundärenergien wie Strom, Fernwärme oder Kraftstoffe gewandelt. Weil diese Umwandlungsverluste hinzuzurechnen sind, ist der Primärenergieverbrauch für eine Anwendung in der Regel höher als der Endenergieverbrauch. Der Endenergieverbrauch berücksichtigt nur den Energieverbrauch der Anwendung selbst, zum Beispiel den Stromverbrauch einer elektrischen Maschine. Der Primärenergieverbrauch berücksichtigt zusätzlich die z. B. bei der Wandlung von Erdgas oder Kohle in Strom oder bei Öl in Kraftstoffe entstehenden Energieverluste.
Für eine Volkswirtschaft ergibt sich das jährliche Primärenergieaufkommen für fossile Energieträger aus Förderung, Import und Lagerentnahmen. Der jährliche Primärenergieverbrauch ergibt sich dann nach Abzug von Export und Einlagerung in Kohlenhalden, Erdgaskavernen, Öltanklagern oder Ölkavernen. Für erneuerbare Energien und Kernenergie wird der Primärenergieverbrauch aus dem Endenergieverbrauch zurückgerechnet (siehe Verbrauchsermittlung). Wird Energie bereits als Sekundärenergie eingeführt (z. B. Stromimport), so erscheint diese Energie ebenfalls im Primärenergieverbrauch.
Der Weg, den Primärenergie in einer Volkswirtschaft vom ursprünglichen Energieaufkommen bereinigt um Export und Einlagerung über die Wandlung in andere Energieformen bis zur Verwendung nimmt, wird in Energiebilanzen dargestellt. Die Energie, die nach teilweiser Wandlung der Primärenergie in andere Energieformen zur Verfügung steht, heißt Endenergie. Mit ihr werden Energiedienstleistungen erbracht. Hierzu gehören Produzieren, Heizen, Transport und Verkehr, Kühlen, Bewegen, Elektronische Datenverarbeitung, Telekommunikation oder Beleuchten.
Teilweise tritt der Staat als Bevorrater für strategische Reserven auf, zum Beispiel bei strategischen Ölreserven. Unternehmen bevorraten Primärenergieträger, um für Zeiten mit hohem Bedarf vorzusorgen.
Eingesetzte Energieträger Die deutsche Energiebilanz unterscheidet die folgenden primären und sekundären Energieträger:
Fossile Energie: Steinkohlen (Kohle, Briketts, Koks, andere Steinkohlenprodukte) Braunkohlen (Kohle, Briketts, andere Braunkohlenprodukte, Hartbraunkohle) Mineralöle (Erdöl, Otto-Kraftstoff, Rohbenzin, Flugturbinenkraftstoff, Dieselkraftstoff, Heizöl leicht, Heizöl schwer, Petrolkoks, Flüssiggas, Raffineriegas, andere Mineralölprodukte) Gase (GTL) (Kokereigas/Stadtgas, Gichtgas/Konvertergas, Erdgas/Erdölgas, Grubengas)
Erneuerbare Energie: Wasserkraft / Windenergie / Photovoltaik Biomasse / erneuerbare Abfälle Solarthermie / Geothermie / Umweltwärme Elektrischer Strom und Sonstige Energieträger:
Fossile Abfälle / Sonstige Strom Kernenergie Fernwärme
Verbrauchsermittlung Die Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen definiert den Primärenergieverbrauch wie folgt: Primärenergieverbrauch im Inland = Energieaufkommen im Inland - Ausfuhr - Hochseebunkerungen - Bestandsaufstockungen. Dabei ergibt sich das Energieaufkommen im Inland aus: Energieaufkommen im Inland = Energiegewinnung im Inland + Einfuhr + Bestandsentnahmen Der inländische Primärenergieverbrauch ergibt sich also aus dem inländischen Energieaufkommen, bereinigt um den Handelssaldo mit dem Ausland und Veränderungen von Speicherfüllständen.
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. Auch die nachfolgenden Positionen entsprechen dort einfach den tatsächlichen Brennwerten. So wird beispielsweise für Erdöl in der Energiebilanz gebucht, wie viel Erdöl nach Heizwert im Jahr eingesetzt wurde (Primärenergieverbrauch), nach Abzug der Leitungsverluste erhält man den Umwandlungseinsatz. Als Umwandlungsausstoß wird verbucht, wie viel Otto-Kraftstoff, Rohbenzin, Flugturbinenkraftstoff, Dieselkraftstoff, Heizöl leicht und schwer, Petrolkoks, Flüssiggas, Raffineriegas und andere Mineralölprodukte, jeweils in Energieeinheiten gemessen, tatsächlich daraus gewonnen wurden.