Wir Energieverschwender, Teil 1

Platz 28 bei der Energieeffizienzweltmeisterschaft. Immerhin Platz 15 beim Verbessern der Effizienz seit 1980. Und 1992 waren wir schon mal auf dem achten Platz. Da geht noch was, habe ich beim letzten Mal geschrieben.

Wo genau noch was gehen könnte, will ich heute und in den nächsten Artikeln genauer untersuchen. Beginnen werde ich mit einer Analyse, aus welchen Bestandteilen sich der Energieverbrauch in Deutschland zusammensetzt, welche Trends zu erkennen sind und welche Anteile jeder von uns sofort und direkt beeinflussen kann. In den dann folgenden Artikeln werde ich jeden dieser direkt beeinflussbaren Anteile genauer beleuchten: Wie war die Entwicklung in den letzten 20 Jahren? Wie ist die Situation heute? Welche theoretischen und praktischen Effizienzpotentiale gibt es noch?

Aber fangen wir am Anfang an: Der Mutter aller Energiestatistiken, die „Energiedaten“ herausgegeben und regelmäßig aktualisiert vom Bundeswirtschaftsministerium, sind als Spreadsheet (2,2MB) herunterladbar. Die meisten Kennzahlen sind dort für die Jahre von  1990 bis 2010 verfügbar. Ich habe diese Zahlen (angelehnt an David MacKay’s Buch “Sustainable Energy – without the hot air” – Deutsche Version bei Thomas Kerscher) auf die für mich am besten faßbare Größe „Kilowattstunden pro Tag und Einwohner“ (KWh/Tag/E) umgerechnet. Für 2010 kommt ein Primärenergieverbrauch von 131 KWh pro Tag für jeden Einwohner in Deutschland heraus, welcher sich wie folgt aufteilt:

Schauen wir uns jeden Balken an, von unten nach oben:

  • 37 KWh gehen jeden Tag im Energiesektor verloren: Im Kraftwerk und bei der Verteilung
  • 9 KWh werden industriell weiterverarbeitet, zum Beispiel wird aus Öl Kunststoff hergestellt
  • 24 KWh wird in der Industrie dann tatsächlich verbraucht, als Prozeßwärme oder als mechanische Energie für Maschinen
  • Ebenfalls 24 KWh werden im Verkehrssektor verbraucht: PKWs, LKWs, Bahn und Flugzeuge
  • Auch 24 KWh verbrauchen die privaten Haushalte, meist für Heizung und Strom
  • 13 KWh schließlich werden im Gewerbe, Handel und Dienstleistung verbraucht, auch hier meist Heizung und Strom

Als nächstes können wir uns die einzelnen Anteile im Detail anschauen. Wie hat sich der Wert über die letzten 20 Jahre verändert? Welcher Teil der 131 KWh pro Tag und Person lassen sich von dieser Person direkt individuell beeinflussen?

Aus dieser Tabelle lassen sich einige interessante Schlüsse ziehen:

  1. Der Primärenergieverbrauch pro Einwohner ist nicht nur relativ (pro 1000€ Bruttosozialprodukt, wie im letzten Artikel beschrieben), sondern auch absolut gefallen: Jeder Deutsche verfeuert 8,5% weniger Kohle, Öl, Gas und Uran als 1990
  2. Die absoluten Verluste bei Energieerzeugung und -verteilung sind um 13% geringer geworden
  3. Der Verbrauch in Industrie, Gewerbe, Handel und Dienstleistungen ist um 17% bzw. 23% gefallen. Und zwar absolut, über einen Zeitraum in dem das Bruttosozialprodukt um 30% gestiegen ist. Ziemlich effizienzweltmeisterlich!
  4. Der Energieverbrauch der Bereiche Verkehr und Private Haushalte dagegen ist gestiegen: Um 4% bzw. 6%!

Das müssen wir uns genauer anschauen. Trotz aller Energiesparkampagnen seit den 80er Jahren (wer erinnert sich wie ich noch an die bundesbunten „Ich bin Energiesparer“ Aufkleber?) ist der Verbrauch gestiegen? Das müssen die ganzen LKWs auf den Autobahnen sein, oder?

Die Antwort ist nein. In der Tabelle oben habe ich alle Anteile, die jeder individuell und direkt beeinflussen kann, gelb hervorgehoben. Als deutscher Staatsbürger ist man natürlich auch indirekt verantwortlich für den Dieselverbrauch einer Spedition oder den Stromverbrauch einer Aluminiumhütte – daher sind diese Verbräuche ja auch in die 131 KWh pro Tag und Person eingerechnet. Aber beeinflussen lassen sich diese Verbräuche nur indirekt: Durch Konsumentscheidungen, Einflußnahme am Arbeitsplatz, oder Wahlverhalten.

Sehr direkt beeinflussen lassen sich jedoch Verbräuche wie Individualverkehr (Fahre ich mit dem Auto oder dem Fahrrad zum Bäcker?), Strom (Mache ich das Licht hinter mir aus?) und Heizung (Stelle ich den Thermostaten auf 1°C weniger ein, dämme ich mein Haus wenn möglich?). Zählt man diese Anteile zusammen, kommt man auf knapp
41 KWh pro Tag und Person – 32% des gesamten Primärenergieverbrauchs pro Person.

Und dieser Wert ist seit 1990 sogar um 13% gestiegen, mehr als doppelt so schnell wie der Anstieg bei Haushalt und Verkehr allgemein.

Sind wir also alle Energieverschwender? Welche Hebel gibt es, dass der individuell und direkt beeinflussbare Energieverbrauch Deutschland bei der Energieeffizienz-weltmeisterschaft keine Plätze mehr kostet, sondern unterstützt? All das soll Thema der nächsten Folgen dieser Artikelreihe sein:

  • Teil 2 der Serie behandelt den größten privaten Verbrauchsblock, die Heizung
  • Teil 3 der Serie analysiert Effizienzpotentiale des zweitgrößtes Blocks, dem Auto

Überrascht Euch der Anstieg des privaten Energieverbrauchs? Verbraucht Ihr auch 13% mehr Kilowattstunden für Strom, Heizung, Fliegen und Autofahren als 1990? Schreibt einen Kommentar und teilt Eure Meinung zu den Zahlen oben mit allen Lesern!

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Energieeffizienzverbesserungsweltmeister

Ein Etikett, welches uns Deutschen gerne angehängt wird (und welches wir auch gerne tragen) ist, ein ganz allgemein recht effizientes Völkchen zu sein sein. Nicht nur beim Bilden von Komposita, sondern insbesondere auch was die Energieeffizienz angeht.

Die Broschüre „Energie in Deutschland (PDF)“ des Bundeswirtschaftsministeriums zum Beispiel enthält auf Seite 25 ein beeindruckendes Chart, welches stolz verkündet, daß in Deutschland seit 1990 der Energieverbrauch pro Person von 188 auf 163 GJ (also von 143 KWh/Tag auf 125 KWh/Tag) gesunken ist. Der Energieverbrauch pro 1000€ Bruttosozialprodukt ist sogar noch stärker gefallen: Von 8,6 GJ auf 6.1 GJ. In 1000€ Bruttosozialprodukt stecken heutzutage also etwa 1700 KWh Energie. 1990 waren es noch 2400 KWh.

Sind wir in Deutschland also Energieeffizienzweltmeister? Wie stehen wir im Vergleich zu anderen Ländern dar? Um diese Frage zu beantworten, habe ich frei verfügbaren Daten der Weltbank herangezogen. Dort gibt es Daten zu „GDP per unit of energy use (constant 2005 PPP $ per kg of oil equivalent)“ für fast alle Länder dieser Welt von 1980 bis 2009. Eine Fundgrube für den Wattrechner! Also legen wir los.

Wie gut ist die absolute deutsche Energieeffizienz (also die 1700 KWH pro 1000€ Bruttosozialprodukt) im Vergleich?

Laut Weltbank hatte Deutschland in 2009 einen Wert von 8,27 $ (normiert auf das Jahr 2005) Bruttosozialprodukt pro kg Öl-Äquivalent. Die Weltbank verwendet also andere Einheiten für Energie und Geld als das BMWi. Zum Glück stört das aber nicht, denn wir wollen ja nur relative Entwicklungen vergleichen. Also Länder untereinander oder die Entwicklung eines Landes über die Zeit. Nehmen wir also einfach an, daß die 8,27$ pro kg Öl den 59 Cent (=1000/1700) pro KWh des BMWi entsprechen. Ist Deutschland Weltmeister?

Nein. In der Gruppe der Länder mit besseren Werten als der Durchschnitt (5,47 $/kg Öl) liegt Deutschland in der oberen Hälfte auf Platz 28. Also immerhin Endrunde. Weltmeister allerdings ist Hong Kong mit einem Wert von 18,45 $/kg Öl. Die Schweiz und Großbritannien liegen knapp über 10 $/kg Öl. Aber Deutschland hat ja nun eine recht energieintensive Industrie, braucht also ein relativ hohes Niveau von Energieeinsatz für jeden Euro Bruttosozialprodukt Also weiter mit Frage Nummer Zwei:

Wie gut ist die Verbesserung der Energieeffizienz im Vergleich?

Auch hier schauen wir auf die Weltbankdaten und vergleichen den Zeitraum 1980 bis 2009. Ergebnis: Achtelfinale, Platz 15 mit 81% Verbesserung seit 1980. Weltmeister ist China – beeindruckende 326% Effizienzverbesserung, allerdings ausgehend von einem extrem niedrigen Niveau im Jahr 1980. Die absolute Energieeffizienz von China ist auch heute erst knapp halb so gut wie in Deutschland. Interessant zwei weitere Kandidaten: USA auf Platz 12, mit 107% Verbesserung auf ein Niveau von ca. 70% des absoluten deutschen Wertes; und Frankreich auf Platz 41 mit nur 27% Verbesserung, dessen absoluten Effizienzwert Deutschland seit dem Jahr 1991 übertroffen hat.

Das Diagramm unten zeigt die Entwicklung für ausgewählte Länder und Regionen. Alle Zahlen wurden auf einen gemeinsamen Startwert von 100% im Jahr 1980 normiert. Zum Vergleich habe ich zusätzlich die Entwicklung des Ölpreises (Jahresendwert laut Wikipedia) hinzugefügt.

Man sieht, daß die Welt und die Euro Länder als ganzes ihre Energieeffizienz seit 1980 um ca. 1,2% pro Jahr gesteigert haben, heute also pro eingesetzte KWh 34% bzw 42% mehr Bruttosozialprodukt erzeugen können. Für Deutschland hat sich die Effizienz um 2% pro Jahr verbessert. Schaut man gleichzeitig auf den Ölpreis, und nimmt stark vereinfachend an, daß der Ölpreis das Preisniveau von Primärenergie grob nachbildet, so heißt das:

Deutschland ist zwar effizienter geworden, zahlt aber heute für jeden Euro Bruttosozialprodukt ungefähr den gleichen Anteil für Energie als 1980. Ebenso die USA. Für andere Länder gilt das nicht: Im Durchschnitt muß heute pro $ Bruttosozialprodukt das doppelte für Energie aufgewendet werden als von 30 Jahren. Vorsprung durch Technik – aber Energieeffizienzverbesserungsweltmeister sind wir noch nicht. 1992 waren wir schon mal auf dem achten Platz – da geht also noch was!

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Zur Energiebilanz des Ostereis

Egal wie das Wetter zu Ostern ist – ein buntes Osterei (vom Huhn, nicht aus Schokolade) gehört zum Osterfrühstück wie das Glöckchen zum Osterhasen (dem aus Schokolade, nicht aus Hase).

Wie viele Kilowattstunden stecken in einem Ei? Nichts wofür es keine detaillierte wissenschaftliche Analyse gäbe – schauen wir also nach in: Legehuhnzucht und Eiererzeugung Empfehlungen für die Praxis (PDF), herausgegeben vom Bundeslandwirtschaftsministerium.

Der interessierte Wattrechner findet dort zunächst (auf Seite 162), daß der „Wirkungsgrad“ eines Huhns (also Kilogramm Eier zu Kilogramm Futter) sich zwischen 1968 und 2001 um sage und schreibe 63% verbessert hat. Interessanterweise ist das die gleiche prozentuale Verbesserung wie beim Wirkungsgrad von Braunkohlekraftwerken im gleichen Zeitraum.

Aber zurück zur Energiebilanz des Ostereis. Dazu schauen wir ab Seite 168 auf die CO2-Bilanz: Für ein ökologisch „hergestelltes“ Ei werden ca. 1,5kg CO2 bzw. CO2-Äquivalent (wie zB Methan) pro Kilogramm erzeugt. Der „ökologische Rucksack“ eines Freilandeis ist damit (pro Gramm) doppelt so gut wie für Hühnerfleisch und 6x so gut wie für Rindfleisch. Ein Ei wiegt 65 Gramm – bei der Erzeugung sind also umgerechnet 100 Gramm CO2 angefallen. Genau so viel, als wenn:

Also: Ein Ei hat den gleichen CO2-Fußabdruck wie 177 Wattstunden oder 0,18 KWh im deutschen Strommix erzeugten Stroms. Und der Schokoladenhase mit dem Glöckchen? 50 Gramm Schokolade enthalten 125 Wattstunden graue Energie. Alufolie benötigt zur Erzeugung 13 Wattstunden pro Gramm. Der Schokohase wiegt verpackt 52 Gramm und enthält somit insgesamt 151 Wattstunden graue Energie, oder 3 Wattstunden pro Gramm Gesamtgewicht. Seltsamerweise fast exakt der gleiche Wert wie für das Ei.

Guten Appetit!

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Ein Drittel des Stroms aus der Sonne – April, April?

Kein Aprilscherz: Am 1. April 2012 – bei strahlendem Frühlingswetter – wurden um 13 Uhr tatsächlich 16 Gigawatt (GW) erzeugt, fast ein Drittel der gesamten Stromerzeugung in Deutschland von etwas über 50 GW. Rechnen wir noch Windkraft hinzu, dann wurde die Hälfte des Mittagstroms aus erneuerbaren Energien erzeugt. [Hinweis: Die oben verlinkten schönen Übersichtsbilder stellt eex leider nur für den aktuellen Tag bereit – die tatsächlichen Daten des 1. April 2012 lassen sich aber über das Menü „Stromerzeugung“ einsehen und herunterladen]

Von den ca. 2 KJ, die am ersten Sonntag im April mittags im Biergarten zur Kühlung eines leckeren Weissbiers aufgewendet werden mußten (für jedes zwischen Keller- und Schanktemperatur herunterzukühlende Grad), stammt also 1 KJ aus nachhaltiger Erzeugung. Fein.

KJ? GW? Hier ein kurzer Exkurs angebracht. KJ steht für „Kilojoule„, eine Energieeinheit, GW für „Gigawatt„, eine Leistungseinheit. Ein Joule Energie erzeuge ich, wenn ich ein Watt Leistung eine Sekunde lang aufrechterhalten kann. Wer sich also 20 Minuten mit 200 Watt auf dem Hometrainer abrackert, erzeugt (20x200x60) 240.000 Joule, oder 240 Kilojoule (KJ). 240 Kilojoule nun kann man sich vorstellen – die entsprechen nämlich ca. 60 Kcal, oder gerade mal 150ml Weißbier.

Eine andere Einheit für Joule, oder „Wie viel Leistung, wie lange“, ist die Leistungseinheit (und Namengeber dieses Blogs) Watt mal der Zeiteinheit Stunde, also die Wattstunde (Wh) – oder gebräuchlicher tausend Wattstunden, die Kilowattstunde (KWh). So eine Kilowattstunde scheint nicht viel zu sein: Als Strom kostet sie gerade mal 25 Cent. Aber was bedeutet eine KWh am Heimtrainer? Fünf Stunden lang mit 200 Watt treten. Wer das schafft, der schafft auch die Tour de France

Inspiriert von David MacKay’s „Without the Hot Air“ werde ich auch in diesem Blog versuchen, so viele Zahlen wie möglich auf die Größe „Eine Kilowattstunde pro Tag pro Person“ zu normieren. Ein 60°C Waschgang. 1500 Meter Autofahren. Fünf Stunden verschärftes Fahrradfahren. Oder zwei Maß Bier.

Aber nun zurück zu den 16 Gigawatt Sonnenstrom. Ist das viel? Wie viele KWh pro Tag und Person hat denn jeder Deutsche am 1. April aus Solarstrom bezogen? Dazu dürfen wir – wie ein Bild auf die Produktionskurve zeigt, natürlich nicht einfach 16 GW mit 24 Stunden multiplizieren. Die Sonne scheint ja nur am Tag.

Die Aufsummierung der Solarstromerzeugung über den Tag mit 11 Sonnenstunden ergibt 123 GWh, 12,5% der gesamten Stromerzeugung in Deutschland am ersten April. Rekord für 2012 (bis jetzt).

Pro Person sind das 1,5 KWh/Tag/Person – ungefähr soviel Energie, als ob jeder Deutsche die ganzen 11 Sonnenstunden lang am Hometrainer mit 140 Watt Leistung getreten hätte. Oder gut zwei Kilometer mit dem Auto gefahren wäre. Oder so viel Energie wie der Kalorieninhalt von drei Maß Bier.

Der Vergleich mit dem Auto hilft nun auch, den Rekordwert von 12,5% Solaranteil an der Stromerzeugung einzuordnen. Jeder Deutsche verbraucht (Erzeugung gleich Verbrauch, Deutschland erzeugt im Mittel so viel Strom wie dort auch verbraucht wird) zwar nur 1,5 / 12,5% = 12 KWh/Tag/Person Strom, allerdings 125 KWh/Tag/Person sogenannte Primärenergie. Primärenergie ist Kohle für’s Kraftwerk, Benzin für’s Auto, Diesel für den LKW und vieles mehr. Allein 23 KWh/Tag/Person Primärenergie werden als Kraftstoffe für Transportleistungen (Personen- und Güterverkehr) verbraucht.

Also: Ein gutes Prozent (1,5 zu 125 KWh/Tag/Person) der Energie, die jeder Deutsche am 1. April verbraucht hat, kam aus der Sonne in Form von Photovoltaik. Mehr dazu – und zu den anderen 99% – in zukünftigen Wattrechnereien!

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Willkommen!

Hallo! Mein Name ist Rolf Kersten. Seit ich 1988 den ersten Hauptsatz der Thermodynamik verstanden habe, bin ich vom Energievirus infiziert.

Heute, im Jahr 2012, ist der Energiemarkt spannender denn je: Energiewende, Atomausstieg, der Siegeszug von massengefertigter Photovoltaik und Windkraft, Elektromobilität und vieles mehr.

Das alte, für die IT abgewandelte Statistik-Zitat „Glaube keinem Benchmark, den Du nicht selbst gefälscht hast“ gilt allerdings auch für den Energiemarkt. Sowohl bei IT als auch bei Energie muß man sich häufig durch ein Netz von Zahlen wühlen und diese in Beziehung setzen, bevor man sich ein fundiertes Bild machen kann.

Zahlen aus dem Bereich Energie in Beziehung zu setzen, um sie besser einordnen und Nachrichten besser verstehen zu können, darum soll es in diesem Blog gehen. Rechnen mit Zahlen zu Leistung und Energie, „Wattrechnen“ eben.

Dabei möchte ich mich von dem Motto von David MacKay, dem Autor des sehr empfehlenswerten Buches „Sustainable Energy – without the hot air“ und ultimativen „Wattrechners“, leiten lassen:
 „I’m absolutely not anti renewables, I’m pro arithmetics

Viel Spaß beim Lesen und Nachrechnen!

Rolf

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