Kurs: Grundlagen und Perspektiven der Energiewende | OnCourse UB

  • Lektion 5

    • Kennzahlen des Energieaufwands


      Der kumulierte Energieaufwand

      In den vorherigen Lektionen wurde bisher danach aufgegliedert, wo Endenergie verbraucht wird. Wenn man im Sinne der Lebenszyklusanalyse quantifizieren möchte, welchen Energieaufwand ein Produkt, ein Prozess oder eine Verhaltensweise insgesamt benötigt, wird dafür der sogenannte kumulierte Energieaufwand, kurz KEA, angegeben. Der KEA ist also verwandt mit den Fußabdrücken und anderen Kennzahlen, die wir in „Quantifizierung der Folgen menschlicher Aktivitäten“ kennengelernt haben. Allerdings bezieht er sich nur auf die eingesetzte Energie.

      Kumulierte Energieaufwand (KEA)

      Der KEA ist laut Linow (2019) folgendermaßen definiert:

      „Der KEA ist die gesamte, tatsächlich für das Bereitstellen eines bestimmten Produktes benötigte Primärenergie einschließlich der im Material enthaltenen. Der KEA für ein Produkt wird bestimmt, indem alle energetischen Aufwände über den realen Lebensweg des Produktes aufsummiert werden, insbesondere für Herstellung, Nutzung und Entsorgung sowie für den Transport. Die Systemgrenze umfasst dabei alle Aktivitäten, die dafür benötigt werden. Als Bezugsgröße für den KEA verwendet man eine geeignete oder natürliche Menge, also ƒ ein Stück bei zählbaren Produkten, ƒ eine Masseneinheit oder eine Volumeneinheit bei Schüttgütern, Rohstoffen, Fluiden, ƒ eine energetische Einheit, Volumen oder Masse bei Sekundärenergieträgern.“

      (Linow (2019: Energie - Klima - Ressourcen. Carl Hanser Verlag GmbH & Co KG)

    • Energieverbrauch für Digital- und Informationstechnik

      Den Energieverbrauch eines Prozesses anzugeben ist recht schwierig. Allerdings gilt, dass die Herstellung eines Produktes oft einen sehr großen Anteil der Energie ausmacht, der im Lebenszyklus eines Produkts verbraucht wird.


      (Grafik: Energy for the Growth Hub, Lizenz: CC-BY-NC-ND 4.0, URL: https://energyforgrowth.org/article/infographic-are-we-learning-the-right-energy-lesson-from-mobile-phones-the-energy-iceberg-says-no/)

      In der oberen Grafik sind Schätzungen für ein Smartphone aus dem Jahr von 2013 abgebildet. Hier wird der Gesamtenergieverbrauch als Eisberg dargestellt, von dem der Strom zum Laden des Geräts nur die Spitze ist. Die Produktion des Geräts verschlang mehr als das 23-fache des Ladestroms. Beim Smartphone kommen auch noch der Bedarf für den Betrieb von Serverfarmen dazu, die gebraucht werden um Suchanfragen und Online-Streaming von Filmen und Musik zu ermöglichen oder die für das Speichern von Daten in der Cloud genutzt werden. Der Betrieb des Handynetztes verbraucht ebenso Energie. Nicht berücksichtig sind die Kosten für die Entsorgung und das Recycling des Geräts, was im Normallfall auch ein Teil des KEA wäre.

      Tatsächlich wird angenommen, dass der Betrieb des Internets mittlerweile zwischen 10 und 20% des globalen Energiebedarfs beansprucht. Dabei unterscheiden sich die verschiedenen Funktionen, für die das Internet genutzt, wird in ihrem Verbrauch (The Global Internet Phenomena Report). In Deutschland wurden 2024 ca. 55 TWh an Energie für Informations- und Kommunikationstechnologien verbraucht. Der Bedarf dafür nahm seit 2020 drastisch zu und es wird angenommen, dass der Energieverbrauch weiter zunehmen wird.


      (Grafik: © Fraunhofer IZM *Stand 4/2024: Modellversion ICT_CF_D_Mod_24-2, URL: https://blog.izm.fraunhofer.de/de/nachhaltige-elektronik-2/)

    • Energiebedarf der Erzeugung von Energie
      Auch die Erzeugung von Energie benötigt Energie. Kraftwerke bzw. technische Einrichtungen müssen gebaut werden, um die Energie umzuwandeln und Strom einzuspeisen. Der Bau, Betrieb und Rückbau dieser Anlagen benötigen natürlich auch den Einsatz von Energie. Im Falle fossiler Energieträger müssen diese teilweise aus der Umwelt extrahiert werden und dann werden sie meist auch transportiert. Beides geschieht unter Aufwendung von Energie.

      Der Erntefaktor (EROI)

      Das Verhältnis aus resultierender Energie und der dafür eingesetzten Energie wird als Erntefaktor angegeben. Dieser Erntefaktor wird als EROI bezeichnet, eine Abkürzung aus dem Englischen: für Energy Returned on Energy Invested. Dieser Wert kann sowohl für Energieträger, deren Förderung und Transport Energie kostet, als auch für Kraftwerke, deren Bau und Betrieb Energie benötigt, angegeben werden. 

      Für einen Energieträger wird der EROI eines Energieträgers mit folgender Formel berechnet (Linow, 2019):


      Als investierte Energie wird hier explizit nicht die Masse und der Heizwert des Energieträgers berücksichtigt, die sonst im KEA durchaus berücksichtigt würden. Diese Berechnung ist primär für fossile Energieträger und Holz sinnvoll.

      Der EROI eines Kraftwerks berücksichtigt bei der gewonnenen Energie sowohl die Arbeit (W, meist Strom), als auch die nutzbare Wärme (Q), wie sie in Kraftwerken mit Kraft-Wärme-Kopplung gewonnen wird.


      Diese Parameter werden bei der Diskussion um die verschiedenen Technologien zur Energiegewinnung wiederkehren.
Vorherige Lektion Nach oben Nächste Lektion