Sekundärenergie

Sekundärenergie – Definition und Beispiele für Sekundärenergieträger

Inhalt des Wiki-Artikel

• Sekundärenergie – Definition, Gewinnung und praktische Beispiele
• Beispiele für Sekundärenergie
• Endenergie und Nutzenergie
• Primärenergie- und Endenergieverbrauch
• Umwandlungsverluste von Sekundärenergieträgern
• Sekundärenergie aus erneuerbaren Quellen

Sekundärenergie – Definition, Gewinnung und praktische Beispiele

Sekundärenergie bezeichnet Energie, die durch Umwandlungsprozesse aus Primärenergie gewonnen wird. Laut Definition ist Primärenergie die Energie, die von Natur aus in sogenannten Energieträgern vorhanden ist. Primärenergieträger sind beispielsweise Erdöl, Kohle und Erdgas, aber auch aus Sonne, Wind und Wasser kann über Prozesse Primärenergie gewonnen werden. Mittels Umwandlungsprozessen werden Primärenergieträger zu Sekundärenergieträgern veredelt, zum Beispiel wird auf diese Weise aus Erdöl Benzin gewonnen. Bei der Umwandlung zu Sekundärenergieträgern sind Energieverluste hinzunehmen. Diese können recht hoch sein, so liegt der Wirkungsgrad von Wärmekraftwerken, die Strom als Sekundärenergie erzeugen, häufig unter 50 Prozent.¹

Beispiele für Sekundärenergie

Abhängig vom Primärenergieträger und dem Umwandlungsprozess ergeben sich viele verschiedene Arten an Sekundärenergie. Aus Solar-, Wind- und Wasserkraft wird Strom erzeugt, aus Steinkohle Koks gewonnen. Erdöl wird zu Heizöl, Benzin und Flüssiggas weiterverarbeitet. Weitere Beispiele für Sekundärenergieträger sind Kohlebriketts für Öfen, Fernwärme, Kokereigas, Holzkohle zum Grillen, Konvertergas, Kraftstoffe, Gichtgas sowie alle Produkte aus Stein- oder Braunkohle.²

Endenergie und Nutzenergie

Endenergie ist eine Form von Sekundärenergie. Die Definition von Endenergie bezieht sich auf die Verwendung von Energieträgern in einzelnen Verbrauchersektoren: Werden diese dort zur direkten Erzeugung von Nutzenergie oder für Energiedienstleistungen eingesetzt, liegt Endenergie vor. Für die Gebäudebilanz wird die Endenergie am Zähler abgelesen. Nutzenergie bezeichnet die Energie, die Verbraucherinnen und Verbraucher schließlich anwenden. Sie wird direkt aus der Endenergie erzeugt, Beispiele für Nutzenergie sind Wärme, Licht, Kälte zur Raumtemperierung, mechanische Arbeit oder Schallwellen und Energiedienstleistungen.³ So wird zum Beispiel mit der Sonne als Primärenergiequelle über eine Photovoltaikanlage Strom als Endenergie erzeugt, der dann über Lampen zur Nutzenergie Licht wird.

Primärenergie- und Endenergieverbrauch

Sowohl Primärenergieträger als auch Sekundärenergieträger fließen in den Primärenergie- und den Endenergieverbrauch ein. Der Primärenergieverbrauch gibt die Menge an Energie an, die für die in Deutschland benötigte Endenergie aufgebracht werden muss. Sinkt der Endenergieverbrauch, reduziert sich auch der Primärenergieverbrauch. Darüber hinaus kann der Primärenergieverbrauch durch den Einsatz erneuerbarer Energien und Technologien mit hohem Wirkungsgrad verringert werden.⁴

Der Endenergieverbrauch zeigt an, wie viel End- beziehungsweise Sekundärenergie in Deutschland benötigt wird. Er leitet sich aus dem Primärenergieverbrauch ab, indem Umwandlungsverluste, der Eigenverbrauch des Umwandlungssektors, Fackel- und Leitungsverluste sowie der nicht-energetische Verbrauch abgezogen werden. Zwischen 1990 und 2017 ist der Endenergieverbrauch in Deutschland trotz Maßnahmen zur Reduzierung aufgrund des anhaltenden Bevölkerungs- und Wirtschaftswachstums nur um 1,5 Prozent gesunken.⁵

Umwandlungsverluste von Sekundärenergieträgern

In Kraftwerken, Raffinerien und Fabriken werden Primärenergieträger in Sekundärenergieträger umgewandelt. Dabei treten Verluste auf, weil ein Teil der Energie zum Beispiel in Form von Abwärme entweicht und die Umwandlungsanlagen selbst Sekundärenergie verbrauchen. Darüber hinaus sind beim Transport über Strom- und Wärmenetze weitere Verluste möglich, so dass beim Endverbraucher lediglich um die zwei Drittel der Energie ankommen, die in Primärenergieträgern gespeichert ist.

Allerdings weisen die Umwandlungsverluste abhängig vom Primärenergieträger und der daraus gewonnenen Sekundärenergie große Unterschiede auf. Während in der Mineralölverarbeitung relativ wenig Energie bei der Umwandlung in Benzin, Heizöl oder Petrolkoks verloren geht, sind die Umwandlungsverluste bei der Stromerzeugung aufgrund nicht genutzter Abwärme recht hoch. Bei steigender Nachfrage nach elektrischer Energie erhöht sich dementsprechend der Primärenergiebedarf um ein Mehrfaches. Da die Umwandlungsverluste in der Mineralölverarbeitung gering sind, nimmt der Verkehrssektor nur den drittgrößten Anteil am Primärenergieverbrauch nach der Industrie und privaten Haushalten ein.

Vor allem Benzin, Diesel und Kerosin werden in Raffinerien als Sekundärenergieträger aus Rohöl erzeugt. In den Kraftstoffen sind rund 95 Prozent der im Rohöl gespeicherten Energie enthalten, die Umwandlungsverluste belaufen sich also auf lediglich fünf Prozent. Der Sekundärenergieträger Strom wird aus fossilen oder erneuerbaren Primärenergieträgern gewonnen. Beim Vergleich von Endenergie- und Primärenergieverbrauch ergibt sich ein Wirkungsgrad von circa 38 Prozent. Das bedeutet, rund 62 Prozent der in Primärenergieträgern enthaltenen Energie gehen bei der Umwandlung in Sekundärenergieträger und der Übertragung zum Endverbraucher verloren.⁶

Sekundärenergie aus erneuerbaren Quellen

Im Rahmen der Energiewende wird unter anderem auch angestrebt, den Primärenergieverbrauch in Deutschland zu senken – ein großes Einsparpotenzial bietet der Stromsektor. Bei der Gewinnung von Sekundärenergie kann zum Beispiel der vermehrte Einsatz von erneuerbaren Energien dazu beitragen, die durchschnittlichen Umwandlungsverluste abzumildern. Während bei der Umwandlung von fossilen Energieträgern in thermischen Kraftwerken viel Energie durch Abwärme verloren geht, wird die in erneuerbaren Energieträgern enthaltene Primärenergie per definitionem zu hundert Prozent in Sekundärenergie umgewandelt. Im Vergleich dazu bleiben bei modernen Steinkohle-Dampfkraftwerken nur etwa 47 Prozent der eingesetzten Primärenergie als Sekundärenergie erhalten.

Weitere Verluste können bei der Umwandlung in Nutzenergie auftreten, zum Beispiel wird nur ein kleiner Teil der in Kraftstoffen gespeicherten Energie tatsächlich für die Bewegung des Autos genutzt. Dagegen kann eine elektrische Widerstandsheizung fast die komplette elektrische Energie in Heizwärme umwandeln. Je niedriger die Verluste bei der Gewinnung von Sekundärenergie und deren Umwandlung in Nutzenergie sind, umso geringer fällt der Primärenergiebedarf aus. Eine Verbesserung der Wirkungsgrade der Umwandlungsprozesse trägt also dazu bei, den Primärenergieverbrauch zu reduzieren; deshalb werden die bestehenden Technologien beständig weiterentwickelt und neue erforscht.⁷