Allgemeine Energietechnik – Energieversorgung & Energieträger

Energieversorgungssysteme
Um für den Endverbraucher Energiedienstleistungen wie geheizte Räume, Licht, Transport von Menschen und Gütern, Kommunikation usw. anbieten zu können, stehen hochentwickelte Energieversorgungssysteme zur Verfügung. Sie bereiten die in der Natur vorkommenden Energieträger so auf bzw. wandeln sie um, dass die Energie gespeichert, transportiert und beim Endverbraucher sinnvoll genutzt werden kann. Als Beispiel sei das flächendeckende elektrische Energieversorgungssystem genannt, das vom Abbau von Kohle oder Uran über Kraftwerke und Hochspannungsleitungen bis zur Steckdose in der Wohnung dafür sorgt, dass rund um die Uhr beim Endverbraucher elektrische Energie zur Verfügung steht.

Primärenergie
Energie, die von der Natur unmittelbar zur Verfügung gestellt wird, bezeichnet man als Primärenergie. Da die in der Natur vorkommenden Energien häufig an einen Stoff gebunden sind, spricht man auch von Energieträgern, in diesem Zusammenhang dann von Primärenergieträgern. Die Primärenergie wiederum teilt man ein in fossile Energieträger (Kohle, Erdöl und Erdgas), regenerative oder erneuerbare Energien (wie Sonne, Wind und Wasser, aber auch Biomasse), und Kernbrennstoffe (z.B. Uran). Gegenwärtig deckt Deutschland seinen Primärenergiebedarf überwiegend mit fossilen Energieträgern; auch weltweit sind es überwiegend fossile Energieträger, die zur Zeit den Energiebedarf der Menschheit decken.

Sekundärenergie 
Ein Teil der Primärenergieträger ist zum Transport, zur Speicherung und/oder zur Umwandlung wenig geeignet. Sie werden deshalb zunächst zu sog. Sekundärenergieträgern veredelt. Beispielsweise werden die Primärenergieträger Kohle, Erdöl in die Sekundärenergieträger Briketts, Benzin bzw. Heizöl umgewandelt. Ein besonders weit verbreiteter Sekundärenergieträger, der durch Veredelung aus verschiedenen Primärenergieträgern hergestellt wird, ist der elektrische Strom. Er eignet sich gut für verlustarmen Transport und besitzt ausgezeichnete Umwandlungsmöglichkeiten in andere Energieformen.

Endenergie 
Die Sekundärenergieträger und der Teil der Primärenergieträger, der nicht veredelt werden muss, stellen zusammen die sog. Endenergie dar, die beim Endverbraucher zur Nutzung ansteht.

Nutzenergie 
Schließlich wird die Endenergie beim Verbraucher in Nutzenergie umgewandelt, die er zur unmittelbaren Bedürfnisbefriedigung nutzt. Dabei lassen sich folgende Nutzenergieformen unterscheiden:

• Wärme
• mechanische Energie
• Licht
• Energie zur Information und Kommunikation

Energieflussbilder 
Energieströme und auftretende Verluste lassen sich übersichtlich mit Hilfe von Energieflussbildern darstellen. Solche Flussbilder, auch Sankey-Diagramme genannt, stellen die Stoff- oder Energiemengen grafisch längs einer Prozesskette dar. Die Breite des gezeichneten Mengenstromes ist proportional zu der jeweiligen Menge

Aus dem Energieflussbild ist deutlich zu erkennen, dass alle Umwandlungen mit Verlusten behaftet sind. Der durchschnittliche Gesamtwirkungsgrad, mit dem Primärenergie in Nutzenergie umgewandelt wird, beträgt national etwa 30%, weltweit gesehen sogar nur 10%.

Diese Zahlen zeigen zugleich zwei Wege auf, um mit Primärenergie sparsamer umzugehen: Zum einen sollten alle technischen Möglichkeiten genutzt werden, um diese niedrigen Gesamtwirkungsgrade zu erhöhen. Gelänge es, den weltweiten Wirkungsgrad auf bescheidene 20% zu verdoppeln, so würde die Hälfte der bisherigen Primärenergie genügen, um die gleichen Energiedienstleistungen wie bisher anbieten zu können. Zum anderen bedeuten diese Wirkungsgrade, wenn 1 kWh Nutzenergie nicht abgerufen wird, dass in das nationale Energieversorgungssystem 3 kWh weniger an Primärenergie eingespeist werden müssen, in das weltweite sogar 10 kWh weniger. Das heißt, dass sich das Sparen von Nutzenergie außerordentlich lohnt, weil es sich verdrei- bzw. sogar verzehnfacht, wenn man die Umwandlungsverluste berücksichtigt.