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Was versteht man unter Primärenergie?

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Will man Energie in Form von Strom und Wärme nutzen, braucht es zunächst einen geeigneten Energieträger. Natürliche, also in der Natur vorkommende Energieträger, sind zum Beispiel Stein- und Braunkohle, Torf sowie Erdöl und -gas. Die in ihnen gespeicherte Energie bezeichnet man als Primärenergie. Aber auch erneuerbare Energien wie Sonnenenergie, Wind- und Wasserkraft, Erdwärme, Biomasse beziehungsweise Biogas und die Gezeitenenergie zählen zur Primärenergie. Erneuerbare Primärenergien haben einen hohen Wirkungsgrad und setzen bei der Energiegewinnung – anders als die fossilen Primärenergien - kein CO₂ frei.

Wie kann Primärenergie genutzt werden?

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In manchen Fällen können Menschen Primärenergie direkt nutzen. Meistens wird sie allerdings durch technische Hilfsmittel in andere, zweckmäßigere Formen umgewandelt. Um Strom aus Sonnenenergie zu gewinnen, sind beispielsweise Photovoltaikanlagen notwendig, bei Windkraft benötigt man Windräder und für Wasserenergie braucht man Gezeiten- oder Pumpspeicherkraftwerke. Gleiches gilt für die Nutzung fossiler Primärenergien. Auch hierfür benötigt man Kraftwerke oder technische „Hilfsmittel“, um beispielsweise aus Kohle, Strom und Wärme zu erzeugen. Die aus den Primärenergieträgern gewonnene und umgewandelte Energie bezeichnet man übrigens als Sekundärenergie.

Input vs. Output: Was der Wirkungsgrad besagt

Beim Wirkungsgrad geht es um das Verhältnis von zugeführter (Input) und nach der Umwandlung nutzbarer Energie (Output). Er kann nie größer als 1 bzw. 100 Prozent sein. Wasserkraftturbinen sind am effizientesten: sie wandeln etwa 80 – 95 Prozent der Bewegungsenergie des Wassers in elektrische Energie um. Fossile Energieträger wie Gas- und Kohlkraftwerke haben im Durchschnitt viel geringe Wirkungsgrade, jeweils etwa 50 % und 45 %. Dies liegt daran, dass die potenzielle Energie von fossilen Energieträgern zunächst über Verbrennung in Wärme umgewandelt werden muss, bevor aus der Wärme Strom erzeugt werden kann.

Unterschiede zwischen Primär-, Sekundär-, End- und Nutzenergie

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Pellets können sowohl Sekundär- als auch Endenergieträger sein. (Bild: Adobe Stock)

Wie bereits erwähnt, entsteht bei der Weiterverarbeitung von Primärenergie, die aus der Natur stammende Energieträger enthalten, Sekundärenergie. Man kann sie meist leichter speichern, verteilen und transportieren als Primärenergie. Beispiele sind zu Koks, Briketts und Stadtgas verarbeitete Braun- und Steinkohle sowie Erdöl, das in Heizöl, Benzin bzw. Diesel oder Flüssiggas umgewandelt wird.

Die wichtigste Art der Sekundärenergie ist elektrische Energie, die beim Verbraucher in Form von Strom (Endenergie) ankommt. Sekundär- und Endenergieträger sind häufig dasselbe. Ihre Benennung unterscheidet sich allerdings je nach Aufbewahrungsort: Vor dem Transport zum Letztverbraucher handelt es sich bei Holzpellets um Sekundärenergieträger. Liegen die Pellets bereits im Keller, sind sie ein Endenergieträger. Neben Pellets zählen Strom, Gas, Heizöl, Brennholz und Kraftstoffe wie Benzin und Diesel zu den Endenergieträgern. Als Nutzenergie bezeichnet man dagegen die Energie, die unmittelbar vom Menschen genutzt wird, um Bedürfnisse zu erfüllen: etwa zum Heizen oder für Licht.

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Quelle: energie-experten.org
Umwandlungsverluste von der Primär- zur End- und Nutzenergie

Wie hoch ist der Primärenergieverbrauch in Deutschland?

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Unter dem Primärenergieverbrauch versteht man die Energiemenge aller im Inland eingesetzten Energieträger. Der Primärenergiebedarf hingegen beschreibt die Energiemenge, die nötig ist, um den Energiebedarf eines Systems zu decken. In Deutschland lag der Primärenergieverbrauch im Jahr 2024 aufgrund der schwachen Wirtschaftsleistung bei etwa 10,5 Petajoule – und ist seit Anfang der 1990er Jahre hierzulande für alle Primärenergieträger außer Erdgas rückläufig.

Dafür ist allerdings der Anteil der Erneuerbarer Energien kontinuierlich angestiegen – um 1,6 Prozent auf 2.096 Petajoule. Sie trugen im vergangenen Jahr 20 Prozent zur Deckung des Primärenergieverbrauchs bei.

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Primärenergieverbrauch soll bis 2030 sinken

Um die Klimaziele zu erreichen, hat der Gesetzgeber im Energieeffizienzgesetz 2023 (EnEfG) festgelegt, dass der Primärenergieverbrauch bis 2030 um 39 Prozent gegenüber 2008 sinken soll. Wie nah Deutschland diesem Ziel ist, untersucht unter anderem der „Projektionsbericht 2023 für Deutschland“ des Umweltbundesamts. Experten gehen davon aus, dass selbst im optimistischsten Szenario bis 2030 nur ein Rückgang des Primärenergieverbrauchs von etwa 30 % gegenüber dem Jahr 2008 zu erreichen ist. Damit wäre das Ziel deutlich verfehlt.

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¹ Vorläufig. Stand: September 2024. ² Bis 1995 nur Wasserkraft einschließlich Außenhandelssaldo Strom. Ab 1995 einschließlich Windenergie und Photovoltaik. ³ Bis 1995: Brennholz, Brenntorf, Klärschlamm, Müll und sonstige Gase. Ab 1996: Grubengas, nicht-erneuerbare Abfälle und Abwärme, Pumperzeugung Wasser sowie Stromaustauschsaldo.

Quelle: AGEB

Anwendungsfall: Gebäudeenergieausweis

Der Primärenergiebedarf gibt beispielsweise Auskunft darüber, wie die Klimabilanz eines Gebäudes ausfällt. Das Gebäudeenergiegesetz (GEG) legt dabei Obergrenzen für Neubauten und Sanierungen fest. Der Endenergiebedarf eines Gebäudes bestimmt die Energieeffizienzklasse im Energieausweis. Dabei spielen stromverbrauchende Geräte keine Rolle, denn es wird lediglich der Verbrauch von Heizung, Klimatisierung und Warmwasser berücksichtigt. Der jährliche Primärenergiebedarf wird in Kilowattstunden pro Quadratmeter ermittelt.

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Der Primärenergiefaktor von Strom sinkt kontinuierlich aufgrund der steigenden Stromerzeugung durch eneuerbare Energien. (Bild: EnBW)

Was ist der Primärenergiefaktor?

Der Primärenergiefaktor macht eine bessere Vergleichbarkeit von Endenergieträgern möglich. Der Indikator wurde im Rahmen der Energieeinsparverordnung, als Teil des heutigen Gebäudeenergiegesetzes, eingeführt. Er zeigt das Verhältnis von Primärenergie zur Endenergie an der Gebäudegrenze an. Im Primärenergiefaktor berücksichtigt man auch die Energieverluste entlang der Wertschöpfungskette eines Energieträgers, durch Förderung, Aufbereitung, Umwandlung, Transport und Verteilung.

Jeder Primärenergieträger bringt verschiedene Beschaffenheiten und gegebenenfalls Verarbeitungsprozesse mit sich. Daraus ergeben sich auch unterschiedliche Primärenergiefaktoren. Je nach Ressource wurden im Gebäudeenergiegesetz entsprechende Primärenergiefaktoren festgelegt. Alle Erneuerbare Energieträger zum Beispiel Sonnen-, Wind-, Gezeitenenergie haben einen Primärenergiefaktor von 1,0.

Bei Nicht-Erneuerbaren Energieträgern berücksichtigt man hingegen sowohl erneuerbare als nicht-erneuerbare Anteile. Beispiel: Der erneuerbare Anteil von Holz liegt bei 1,0 und der nicht-erneuerbaren bei 0,2, weil bei der Abholzung, Verarbeitung und dem Transport zusätzliche Energie verbraucht wird. Insgesamt hat Holz also einen Primärenergiefaktor von 1,2.

Gut zu wissen: Diese Art der Berechnung führt auch dazu, dass der Primärenergiefaktor von Strom kontinuierlich sinkt, weil immer mehr erneuerbare Energien im deutschen Strom-Mix stecken. Hier werden die Werte immer wieder im GEG angepasst.

Zusammenhänge von Primärenergie und Endenergie in der energetischen Bewertung

Energieträger
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
Energieträger
Heizöl
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
1,1
Energieträger
Erdgas
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
1,1
Energieträger
Erdgas in KWK-Anlage bei Mitversorgung von Gebäuden*
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
0,6*
Energieträger
Flüssiggas
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
1,1
Energieträger
Steinkohle
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
1,1
Energieträger
Braunkohle
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
1,1

* Werte sind anwendungsspezifisch im Gesetzestext geregelt, Quelle: bdew

Fossile Brennsoffe
Energieträger
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
Energieträger
Biogas
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
1,1
Energieträger
Biogas im räumlichen Zusammenhang*
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
0,3*
Energieträger
Biomethan in KWK-Anlage*
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
0,5*
Energieträger
Biomethan in Brennwertkessel*
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
0,7*
Energieträger
Bioöl
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
1,1
Energieträger
Holz
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
0,2

* Werte sind anwendungsspezifisch im Gesetzestext geregelt, Quelle: bdew

Biogene Brennstoffe
Energieträger
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
Energieträger
netzbezogen
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
1,8
Energieträger
gebäudenah erzeugt (aus Photovoltaik und Windkraft)
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
0,0
Energieträger
Verdrängungsstrommix für Kraft-Wärme-Kopplung
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
2,8

Quelle: bdew

Strom
Energieträger
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
Energieträger
Erdwärme, Geothermie, Solarthermie, Umgebungswärme
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
0,0
Energieträger
Erdkälte, Umgebungskälte
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
0,0
Energieträger
Abwärme
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
0,0
Energieträger
Wärme aus Kraft-Wärme-Kopplung, gebäudeintegriert oder gebäudenah
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
nach Verfahren B gemäß DIN V 18599-9: 2018-09 Abschnitt 5.2.5 oder DIN V 18599-9: 2018-09 Abschnitt 5.3.5.1
Energieträger
Pauschalfaktor*
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
0,7*
Energieträger
Untergrenze pauschal*
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
0,3*
Energieträger
Untergrenze 100 % Erneuerbare Energien*
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
0,2*

* Werte sind anwendungsspezifisch im Gesetzestext geregelt, Quelle: bdew

Wärme, Kälte
Energieträger
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil)
0,0

Quelle: bdew

Siedlungsabfälle
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