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Energie: Energieeffizienz und Energiesparen - das Gebot der Stunde

Copyright by Michael Bockhorst Mittwoch, 10. März 2010

Energieeffizienz ist eine Möglichkeit, den technischen Energiebedarf herabzusetzen. Energieeffizienz ist dabei mehr als der Wirkungsgrad - das System muss betrachtet werden, in dem Energie eine Rolle spielt. Energieeffizienz bedeutet auch Energiesparen. Richtiges Energiesparen setzt Energiekompetenz voraus.

Was bedeutet Energieeffizienz?

Energieeffizienz ist ein Maß dafür, wieviel Energie zur konkreten Nutzung übrigbleibt, nachdem eine bestimmte Menge an primär vorhandener Energie eingesetzt wurde.

Nach dieser unübersichtlichen Definition einige konkrete Beispiele:

  • Die Wirkungsgrad von Solarmodulen wird durch ihren Wirkungsgrad beschrieben. Ein Wirkungsgrad von 15 Prozent bedeutet, dass etwa ein Siebtel der Licht-Energie in elektrische Energie umgewandelt wird. In Deutschland erzeugt ein Quadratmeter eines solchen Solarmodul 150 Kilowattstunden Strom. Diese Energie entspricht - wenn sie in Form von Diesel anfallen würde - 15 Litern Diesel.
  • Die Wirkungsgrad der Biomassegewinnung liegt für die Herstellung von Rapsmethylester, dem sogenannten Biodiesel, bei etwa 0.15 Prozent. Pro Jahr können daher gerade einmal 0.15 Liter Diesel auf einem Quadratmeter Anbaufläche gewonnen werden.

Wir haben in diesen beiden Beispielen die Energieeffizienz mit dem Wirkungsgrad gleichgesetzt. Das ist ein erster Schritt. Denn die gesamte Energieeffizienz ergibt sich aus der Energieproduktion abzüglich der Energie, die für die Energieproduktion eingesetzt wurde. Die Netto-Energieerzeugung liegt bei Solarmodulen und bei Rapsöl nur bei der Hälfte der Brutto-Erzeugung (für Deutschland, PV würde in der Sahara etwa die doppelten jährlichen Gewinne bringen, bei gleicher Energieinvestition für die Herstellung der Module). Der sogenannte Energieerntefaktor beschreibt das Verhältnis der nutzbar gemachten Energie zu der investierten Energie.

Was bedeutet Energie sparen?

Geringfügig höhere Wirkungsgrade fallen oft mit deutlich höheren Investitionskosten zusammen. Und die höheren Investitionskosten entsprechen im allgemeinen auch einem höheren Energieaufwand. Wenn die "Energie-Investition" schneller steigt, als die erwartbaren Energiegewinne, wird der Energieerntefaktor schlechter. Die Gesamt-Energiebilanz sinkt.

Schauen wir uns das Beispiel "Solarzellen mit 21 Prozent Wirkungsgrad" an. Solche Solarzellen lassen sich herstellen, die Kosten sind aber ein vielfaches höher als diejenigen für polykristalline Solarzellen mit 16 Prozent Wirkungsgrad - heute der Wert für Standardprodukte. Dennoch können höchsteffiziente Solarzellen mit einem Energieerntefaktor kleiner 1 energieeffizient sein. Das klingt wie ein Widerspruch, denn ein Energieerntefaktor kleiner 1 bedeutet, dass ich in ein System mehr Energie hineinstecke, als es während seiner Lebensdauer produziert.

Schauen wir uns dazu die Energieversorgung eines Satelliten an: Satelliten sollen viele Jahre zuverlässig funktionieren, etwa um langfristige Erdbeobachtungen durchzuführen. Satelliten sind in Sachen Energieversorgung auf sich gestellt, das "Board-Kraftwerk" ist ein integraler Bestandteil des Satelliten. Ein Kilogramm in einen erdnahen Orbit zu schießen, kostet etwa 10000 Euro. Die 10000 Euro sind die Energie- und Produktionskosten für die Trägerrakete.

Ein Standard-Solarmodul kostet pro Quadratmeter etwa 1000 Euro (2010). Wenn die 5 Prozent Wirkungsgradverbesserung 3000 Euro Aufschlag kosten, den Satelliten aber 1 Kilogramm leichter machen, werden 7000 Euro gespart. Die Energiebilanz ist ebenfalls besser: Die "Herstellungsenergie" ist geringer als die vermiedene "Transportenergie".

Hier haben wir eine erweiterte Energieeffizienz kennengelernt, weil wir das Gesamtsystem betrachtet haben. Und wir gehen nun einen Schritt weiter.

Warum sollten wir Energie sparen?

Wir bleiben bei dem Beispiel des Satelliten. Satelliten gehen niemals verschwenderisch mit Energie um. Sie müssen mit dem, was die Sonne und die mitgebrachte Solartechnik leistet, auskommen. Satelliten sind daher auf das Energiesparen getrimmt. Weder gibt es Trägerraketen, die beliebig viel Energietechnik heraufschaffen können, noch gibt es Wunder-Solarmodule mit 100 Prozent Wirkungsgrad.

Das gleiche gilt, wenn auch etwas anders verkleidet, für unsere irdische Energieversorgung. Auch sie muss zwischen der Verfügbarkeit von Rohstoffen und Kapazitäten für energiebedingte Emissionen gestaltet werden. Auch auf der Erde gibt es keine beliebig hohen Wirkungsgrade.

Wenn wir die energiebedingten Versorgungsprobleme und Emissionen möglichst schnell abmildern wollen, bleibt uns nur das Sparen. Dazu gibt es drei Ansätze:

  • Der Einsatz energieeffizienter Technik. Dabei sollte der Aufwand aber in einem Rahmen bleiben, der die Gesamt-Energieeffizienz des Systems optimiert:
    Eine Hochleistungs-Wärmepumpe für ein schlecht isoliertes Gebäude ist energetisch Unsinn. Eine elektrische Direktheizung in einem Passivhaus ist hingegen energetisch sinnvoll.
  • Das energieeffiziente Verhalten. Dabei wird durch persönliches Verhalten versucht, die Energieeffizienz möglichst gut zu gestalten:
    Das Trocknen der Wäsche auf der Leine ist wesentlich energieeffizienter als das Trocknen in einem Trockner - es ist eine Form der Solarenergienutzung ohne den Einsatz besonderer Technik.
  • Verzicht auf Dinge, die Energie benötigen. Dabei "verkneift" man sich eine warme Wohnung, einen Flug oder eine Autofahrt.
    Wenn man sich den Besuch von Freunden verkneift, kann man Energie sparen. Aber soziale Kontakte leiden. Es ist fraglich, ob dies eine gute Idee ist, Energie zu sparen. Hier hilft es, auf energieeffizientes Verhalten zu setzen: Verbindung von mehreren Tätigkeiten auf einer Reise, etwa den Besuch der Freunde, einen Museumsbesuch und einen kurzen Wanderurlaub in der Region.

Wie können wir Energie sparen? Energiekompetenz!

Dazu gibt es viele Möglichkeiten, die oft nur einen kleinen Beitrag leisten. Den Austausch einer Glühlampe durch eine Energiesparlampe, wo es sinnvoll ist. Der Topf auf dem Deckel. Das Zudrehen des Warmwasserhahns während des Einseifens. Dies ist nur eine Frage des Verhaltens.

Wir können auch ein Haus, so wir eines besitzen, isolieren, mit neuen Fenstern ausstatten. Ein sparsames Auto fahren, welches wir zunächst kaufen müssen. Das ist eine Frage des verfügbaren Geldes und einer Betrachtung der Gesamteffizienz.

Wichtig ist, dass wir verstehen, wieviel Energie wir wo einsetzen. Dann können wir gezielt entscheiden, wie wir unseren Energiebedarf verringern. ENERGIEINFO.DE leistet mit den Energiespartipps einen Beitrag dazu. Dieses Informationsangebot soll neben den konkreten Tipps auch Hintergründe transparent machen: Energiekompetenz ist das Schlüsselwort. Kompetenz, mit Energie effizient umzugehen.

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