Energiebilanz (Energiewirtschaft)

Aufbau einer Energiebilanz

In der Energiebilanz der Energiewirtschaft werden Aufkommen, Umwandlung und Verwendung von Energieträgern möglichst lückenlos und detailliert für eine Volkswirtschaft oder ein Wirtschaftsgebiet in einem bestimmten Zeitraum nachgewiesen. Die Energiebilanz gibt Auskunft über den Verbrauch von Energieträgern, unterteilt in Sektoren, von ihrer Erzeugung über die Umwandlung bis zur Verwendung in den unterschiedlichen Verbrauchsbereichen.

Energiebilanzen werden üblicherweise auf Landesebene erstellt und dienen als Grundlage für die Energie- und Umweltpolitik, z. B. auch für die Ermittlung von Treibhausgasemissionen als Datenbasis der internationalen Klimarahmenkonvention. Sie können aber auch für ein Unternehmen erstellt werden, um Energieverbrauch aufzuschlüsseln und Einsparpotentiale ausfindig zu machen.

Herausgeber von Energiebilanzen

Deutschland

In der Bundesrepublik Deutschland werden energiestatistische Daten von verschiedenen Stellen erhoben und veröffentlicht. Im nichtstaatlichen Bereich existiert hierfür die Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e. V., deren Mitglieder Verbände der deutschen Energiewirtschaft oder wirtschaftswissenschaftliche Forschungsinstitute sind, die diesen Verein 1971 gegründet haben.

Eine einheitliche und geschlossene Energiebilanzen für die Bundesrepublik Deutschland erstellte der Verein erstmals im Jahre 1971 für den Zeitraum von 1950 bis 1969. Seitdem liegen jährliche Darstellungen des Energieverbrauchs in der Bundesrepublik Deutschland vor. Für die Jahre von 1991 bis 1994 liegen diese Bilanzen getrennt für die neuen Bundesländer sowie für Deutschland insgesamt (in der Gebietsabgrenzung vom 3. Oktober 1990) vor.

Ab dem Jahr 2003 wurde die amtliche Energiestatistik mit dem Energiestatistikgesetz (EnStatG) neu geregelt. Die amtlichen Energiestatistiken aus verschiedenen Rechtsgrundlagen wurden zusammengeführt und an die weitergehenden Informationsbedürfnisse der Nutzer angepasst. Statistikdaten werden seitdem auch für die Bereiche Wärmemarkt, Kraft-Wärme-Kopplung und erneuerbare Energieträger erhoben und ausgewertet.

Das Energiestatistikgesetz wurde am 6. März 2017 neu gefasst. Die Erstellung der Energiebilanzen erfolgt seit 2003 durch das Deutsche Institut für Wirtschaftsforschung (DIW) und EEFA GmbH & Co. KG.

Energiebilanzen in anderen Ländern

• Österreich: Statistik Austria stellt Energiebilanzen für ganz Österreich und einzelne Bundesländer sowie Sektorbilanzen zur Verfügung.
• Schweiz: Eine Energiebilanz wird jährlich als Tabelle 4 in der Schweizerischen Gesamtenergiestatistik vom Bundesamt für Energie veröffentlicht.
• Liechtenstein: Das Amt für Statistik veröffentlicht zwar eine Energiestatistik, allerdings ohne Energiebilanz.
• Europa und Türkei: Eurostat veröffentlicht Energiebilanzen für alle 28 EU-Mitgliedsstaaten, die gesamte EU sowie Island, Norwegen, Montenegro, Mazedonien, Serbien und die Türkei.
• Die International Energy Agency (IEA) bietet Energiebilanzen für 190 Länder. Diese werden auf der Webseite grafisch angezeigt.

Arbeitsgemeinschaft zur deutschen Energiebilanz

Die deutsche Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen (AGEB) führt eine Tabelle, deren Spalten die Energieträger nach energetischen und nichtenergetischen Verbrauch ausweisen. Die Zeilen erfassen für die jeweiligen Energieträger nacheinander Aufkommen, Umwandlung und Verwendung. Dies resultiert aufeinanderfolgend in:

• der Primärenergiebilanz,
• der Umwandlungsbilanz und
• dem Endenergieverbrauch.

Die unterschiedlichen Energieträger werden auf die Maßeinheit Terajoule umgerechnet, damit sie direkt vergleichbar und additionsfähig werden. Für brennbare Energieträger dient hierzu der untere Heizwert. Für die übrigen Energieträger und für die Außenhandelsbilanz mit Strom gibt es keinen einheitlichen Umrechnungsmaßstab wie den Heizwert. In diesen Fällen wird auch in den Energiebilanzen für Deutschland seit 1995 das sog. Wirkungsgradprinzip angewendet – entsprechend dem Vorgehen der internationalen Organisationen (IEA, Eurostat, ECE).

Erfasste Energieträger

Als Energieträger werden alle Quellen oder Stoffe erfasst, in denen Energie mechanisch, thermisch, chemisch oder physikalisch gespeichert ist. Sieben Energieträgerkategorien werden bei der Energiebilanz unterschieden:

• Steinkohlen
• Braunkohlen
• Mineralöle
• Gase
• Erneuerbare Energien
• Sonstige (nicht erneuerbare Abfälle, Abwärme)
• Strom, Kernenergie und Fernwärme

Den Kategorien werden einzelne Energieträger zugeordnet. So enthält zum Beispiel die Kategorie Mineralöle die Energieträger Erdöl (roh), Ottokraftstoffe, Rohbenzin, Flugturbinenkraftstoff, Dieselkraftstoff, Heizöl leicht und schwer, Petrolkoks, Flüssiggas, Raffineriegas und Andere Mineralölprodukte.

Primär- und Sekundärenergie

Jeder Energieträger wird in jeder Zeile der Bilanz in Terajoule bilanziert. Am Ende der Zeile steht eine Summenposition unterteilt nach Primär- und Sekundärenergieträger. Primärenergien sind dabei Energieträger, die in ihrer ursprünglichen Form vorliegen. Sekundärenergie entsteht aus Primärenergie durch verlustbehaftete Umwandlung. Die deutsche Energiebilanz unterscheidet die folgenden Primär- und Sekundärenergieträger:

Kategorie	Primärenergie	Sekundärenergie
Steinkohle	Kohle	Briketts, Koks, andere Steinkohlenprodukte
Braunkohle	Kohle, Hartkohle	Briketts, andere Braunkohlenprodukte
Mineralöle	Erdöl (roh)	Ottokraftstoffe, Rohbenzin, Flugturbinenkraftstoff, Dieselkraftstoff, Heizöl leicht und schwer, Petrolkoks, Flüssiggas, Raffineriegas, andere Mineralölprodukte
Gase	Erdgas, Grubengas	Kokerei- und Stadtgas, Gichtgas und Konvertergas
Erneuerbare Energien	alle Erneuerbaren Energien sind Primärenergien	Strom (aus Wasser und Photovoltaik), Warmwasser/Heizung (aus Solarthermie, Geothermie, Biogasanlagen, teilweise auch Abwärme aus industriellen Prozessen)
Sonstige	nicht erneuerbare Abfälle, Abwärme
Strom, Kernenergie, Fernwärme	Kernenergie	Strom, Fernwärme

Energieaufkommen im Inland

In den ersten Zeilen der Bilanz wird das jährliche sogenannte Energieaufkommen im Inland ermittelt. Es ergibt sich als Summe von Förderung, Import und Lagerbestandsentnahmen für die einzelnen Energieträger.

Primärenergieverbrauch im Inland

Von dem Energieaufkommen wird nun abgezogen, was im gegebenen Jahr nicht im Inland verbraucht wurde. Das ist

• die Ausfuhren (der Wert geht als Stromaustauschsaldo in die Energiebilanzen ein. Überschüsse erhalten in der Inlandsbilanz ein negatives Vorzeichen, in der Erzeugungsbilanz ein positives Vorzeichen, Unterschüsse entsprechend umgedreht. Deutschland hat Stand 2022 letztmals 2002 eine Unterdeckung, seither wird Strom nur exportiert)
• Hochseebunkerungen (Heizöl, Dieselkraftstoff und Schmierstoffe für die nationale und internationale Seeschifffahrt in deutschen Häfen. Ohne Lieferungen an Binnen- und Küstenmotorschiffe und Fischerei, die zum Sektor Verkehr (Endenergieverbrauch) zählen.)
• Lagerbestandsaufstockungen.

Es resultiert der Primärenergieverbrauch im Inland, kurz Primärenergiebilanz.

Energieangebot in inländischer Umwandlungsbilanz

In der Umwandlungsbilanz wird die physikalisch/chemische Umwandlung von Energieträgern jeweils als Einsatz und Ausstoß dargestellt.

Die Position „Wärmekraftwerke der allgemeinen Versorgung“ erscheint beispielsweise

• unter Einsatz mit einer Reduzierung der Bilanzpositionen für Steinkohle, Braunkohle, Mineralöle, Gase, Erneuerbare Energien und Sonstige,
• unter Ausstoß mit einer Erhöhung der Position für Strom.

Der Energiegehalt des produzierten Stroms ist geringer als der Energiegehalt der eingesetzten Brennstoffe, so dass die Energiebilanzsumme insgesamt in der Umwandlungsbilanz niedriger ist als in der Primärenergiebilanz vorher.

Nach Abzug von Eigenverbrauch des Umwandlungsbereichs und Leitungsverlusten ergibt sich das Energieangebot in inländischer Umwandlungsbilanz, kurz Umwandlungsbilanz. Die Umwandlungsbilanz zeigt wie viel Energie in welcher Form tatsächlich für den Verbrauch zur Verfügung steht.

Endenergieverbrauch im Inland

Einige Energieträger werden nicht einer energetischen Nutzung, sondern einer stofflichen Verwertung zugeführt. Dies gilt für Kohle-, Gas- und Erdölbasierte Energieträger. Die Bereinigung der Umwandlungsbilanz um den nicht-energetischen Verbrauch ergibt den Endenergieverbrauch im Inland, die Endenergiebilanz.

Energienutzung

Nun folgt die statistische Erfassung, wie der Endenergieverbrauch sich auf verschiedene Nutzergruppen aufteilt. Dabei werden vier Nutzerkategorien unterschieden:

• Industrie
• Verkehr
• Haushalte
• Gewerbe, Handel und Dienstleistungen

Insbesondere der Industrieverbrauch wird dabei detailliert nach Branchen aufgeschlüsselt erfasst.

Im Ergebnis entstehen neben tabellarischen Übersichten auch grafische Darstellung, die den Energiefluss für die Bundesrepublik als Übersicht und als detailliertes Energieflussbild veranschaulichen.

Anmerkungen zur Berechnung

Bei der Stromerzeugung aus Wasserkraft und anderen erneuerbaren Energieträgern, denen kein Heizwert zugeordnet werden kann (Wind, Photovoltaik), wird der jeweilige Energieeinsatz dem Heizwert der erzeugten elektrischen Energie gleichgesetzt. Das heißt eine Stromerzeugung von 1 MWh aus erneuerbaren Energien entspricht im Rahmen der Energiebilanz einem Primärenergieeinsatz von Erneuerbaren Energien in Höhe von 1 MWh (Wirkungsgrad 100 %). Diese Modellierung führt zu einem rechnerisch niedrigen Anteil von Erneuerbaren Energien in der Primärenergiebilanz. Der Stromaußenhandel wird ebenfalls einfach mit dem Heizwert des Stroms, also mit 3.600 kJ/kWh, bewertet.

Bis 1994 wurde in den Energiebilanzen noch das sog. Substitutionsprinzip verwendet. Dabei wird für die Stromerzeugung aus Wasserkraft, Kernenergie, Müll und Abhitze sowie auch für einen Einfuhrüberschuss beim Stromaußenhandel der Wirkungsgrad einer entsprechenden Stromerzeugung in konventionellen Wärmekraftwerken angesetzt. Nach dieser Systematik entspräche 1 MWh Strom aus Windenergie ein Primärenergieeinsatz von etwa 2 MWh (Wirkungsgrad vereinfacht 50 %). Dies führt rechnerisch zu einem höheren Anteil Erneuerbarer Energien in der Primärenergiebilanz.

Nach der derzeitigen Systematik ist der Anteil Erneuerbarer Energien im Primärenergieverbrauch nur halb so hoch, wie nach der alten Systematik oder wie der Anteil des konventionellen Energieträgers wäre, den sie ersetzt. Daher steht diese Systematik in der Kritik. Die häufig referenzierte globale Studie zum jährlichen Primärenergieverbrauch, der BP Statistical Report, verwendet aus Gründen der Gleichbehandlung weiterhin das Substitutionsprinzip.

Für die Kernenergie wird ein als repräsentativ erachteter physikalischer Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung von 33 % angesetzt. Bei fossilen Kraftwerken wie Kohle- oder Gaskraftwerken wird jeweils der durchschnittlich in Deutschland erzielte Wirkungsgrad zugrunde gelegt.

Die Aufteilung des Brennstoffeinsatzes auf die Produkte Strom und Wärme bei Kraft-Wärme-Kopplung in der Industrie beruht auf der Richtlinie 2004/8/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 11. Februar 2004. Zunächst wird die Primärenergieeinsparung berechnet. Dazu werden die Referenzwirkungsgrade der getrennten Erzeugung von Strom (40 %) und Wärme (80 %) in Anlehnung an die angegebene Richtlinie vorgegeben.

Die Energiebilanz beginnt und endet an der Staatsgrenze. Eine umfassende ökologische Betrachtung wie die Lebenszyklusanalyse beinhaltet zusätzlich auch Nebenverluste bspw. aus der Abfackelung von Begleitgasen bei der Erdölförderung.

Statistiken und Auswertungen (Deutschland)

Aus einer Energiebilanz gehen zahlreiche statistische Auswertungen zu Energieerzeugung und Energieverbrauch direkt hervor.

Primärenergieverbrauch und Endenergieverbrauch nach Energieträgern, Deutschland im Jahr 2017

Primärenergieverbrauch 2017

Die Grafik links resultiert aus der Primärenergiebilanz und zeigt den Primärenergieverbrauch nach Energieträgern. Der wichtigste Primärenergielieferant ist demnach Mineralöl gefolgt von Erdgas und Kohle. Der Stromhandelssaldo ist negativ. Der Anteil der erneuerbaren Energien lag bei 13 %. 2019 lag der Anteil der Erneuerbaren bei 15 %.

Endenergieverbrauch nach Energieträgern 2017

Im Endenergieverbrauch nach Energieträgern haben Kraftstoffe und Gas einen dominanten Platz, Strom liefert nur etwa 20 % des Endenergiebedarfs.

Endenergieverbrauch nach Verwendung, Deutschland 2019

Endenergieverbrauch nach Verwendung 2019

Weiterhin liefert die Energiebilanz die Aufteilung des Energieverbrauchs nach Verwendung. Dabei werden 14 Industrien unterschieden, der Sektor Verkehr unterteilt sich nach Schienenverkehr, Straßenverkehr, Luftverkehr und Küsten- und Binnenschifffahrt. Haushalt und Gewerbe werden jeweils nur in Summe betrachtet.

Der Verkehr liegt mit etwa 27 % des Endenergieverbrauchs etwa gleich auf mit der Industrie insgesamt und basiert derzeit vorrangig auf der nicht erneuerbaren, nicht klimagünstigen und nur noch begrenzt verfügbaren Primärenergie Erdöl (siehe Peak-Oil). Die Bundesregierung hatte sich in ihrem Energiekonzept von 2010 zum Ziel gesetzt, diesen Anteil bis 2020 um 10 % zu senken. Tatsächlich zeigen die Energiebilanzen seit dem Jahr 2000 kaum Veränderung. Technische Verbesserungen wurden durch steigendes Verkehrsaufkommen kompensiert.

Möglichkeiten zur Einsparungen von Energie und CO₂ in diesem Sektor böten neben einer Umstellung auf Elektromobilität auch ein höherer Anteil an Verkehrsmitteln mit niedrigerem Energieverbrauch wie Schienenverkehr, Fahrrad und Fußverkehr.

Endenergieverbrauch nach Anwendungsbereichen (in Petajoule), Deutschland 2019, Daten BMWi & AG Energiebilanzen

Endenergieverbrauch nach Anwendungsbereichen 2019

Alternativ kann der Endenergieverbrauch danach aufgeschlüsselt werden, für welche Anwendungsbereiche die Endenergie eingesetzt wird. Diese Aufschlüsselung zeigt die große Bedeutung des Wärme- und Kältebedarfs. Die Basisdaten der Energiebilanzen erlauben auch eine Aufschlüsselung, aus welchen Energieträgern die jeweiligen Anwendungsbereiche, insbesondere auch die Bereitstellung von Wärme und Kälte, gedeckt werden.

Trotz seiner hohen Bedeutung bei der Energiebilanz spielt der Wärmesektor in der deutschen Energiepolitik eine eher untergeordnete Rolle. Die sehr erfolgreiche Klimapolitik Schwedens schenkt der Wärmewende weit mehr Aufmerksamkeit. So wurde der schwedische Wärmeverbrauch 2014 zu 56 % aus Fernwärme bedient. In Deutschland deckt Fernwärme etwa 10 % des Wärmebedarfs.

Schwedische Fernwärmenetze werden von den Gemeinden betrieben. Energieträger waren 2014 hauptsächlich Biomasse, weiterhin Wärmepumpen und elektrische Heizungen (33 %), Biotreibstoff, Öl und Gas (11 %). Deutsche Fernwärmenetze wurden im Jahr 2017 mit Erdgas (47 %), Stein- und Braunkohlen (28 %) sowie Abfall (14 %) befeuert. Der Anteil Erneuerbarer Energien lag 2017 bei 7 % und stieg bis 2020 auf 17 %.

Gasverbrauch in Deutschland 2019, Zahlen: AG Energiebilanzen, Energiebilanz 2019

Kokereien, Steinkohlezechen, Mineralölindustrie, Erdöl- und Erdgasgewinnung … (4.0%)

Nichtenergetischer Verbrauch (4.6%)

Gewerbe, Handel u.Dienstleistungen (12.1%)

Haushalte (Heizung) (29.5%)

Verkehr (0.2%)

Industrie (24.6%)

Strom- und Heizkraftwerke (25.0%)

Der in Deutschland den Wärmemarkt dominierende Energieträger Erdgas spielt für den schwedischen Wärmemarkt eine untergeordnete Rolle. In Deutschland wird ca. 30 % des gesamten Erdgasbedarfs von privaten Haushalten für die Heizung verbraucht. Dies ist somit der größte Posten im deutschen Erdgasbedarf (siehe Grafik unten).

Weblinks

• AGEB Website. Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen, abgerufen am 18. Oktober 2023 (AGEB liefert aufbereitete Daten für Deutschland). 
• Carbon Flow Charts. LLNL, abgerufen am 12. Oktober 2023 (englisch, Fossiler Energiefluss der USA für Zeiträume 1995; ab 2000 bis heute). 
• Energy statistics – an overview. In: eurostat. EC, abgerufen am 18. Oktober 2023 (englisch, Vielzahl an Informationen und Daten für EU). 
• EIA Website. U.S. Energy Information Administration, abgerufen am 18. Oktober 2023 (englisch, EIA bietet umfangreiche Informationen und Daten für die USA). 
• Energy Sankey. EIA, abgerufen am 19. Oktober 2023 (englisch, Ab Q4/2023 Sankey-Diagramme der EIA).