Tutorial: Wirkungsgrad

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Was ist Primär- und was Sekundärenergie?

Nicht jede Kilowattstunde Energie wird sinnvoll eingesetzt. In konventionellen Kraftwerken ist ein Großteil der Energie „für die Katz“.
Blick auf ein Braunkohlekraftwerk und seine Kühltürme, im Vordergrund eine Blumenwiese

Braunkohlekraftwerke wie dieses haben einen schlechten Wirkungsgrad und tragen aktiv zum Treibhauseffekt bei.

Der Wirkungsgrad als Messlatte der Vernunft

In den Statistiken zum Energieverbrauch und Energiemix wird unterschieden zwischen Primär- und Sekundärenergie.
 
Der Grund für die Unterscheidung ist, dass in konventionellen Kraftwerken erhebliche Mengen Energie verloren gehen. Unter der Primärenergie versteht man daher den Energieverbrauch einschließlich der Kraftwerksverluste. Die Sekundärenergie ist diejenige, die ein Kraftwerk letztlich tatsächlich an die Verbraucher ausliefert.
 
Der Quotient aus Sekundär- und Primärenergie eines Kraftwerks ist der Wirkungsgrad. In Braunkohlekraftwerken muss in der Regel Kohle im Wert von drei Kilowattstunden Energie verbrannt werden, um eine Kilowattstunde Strom zu erzeugen. Der Wirkungsgrad ist also 0,33 bzw. 33%. Moderne Braunkohlekraftwerke schaffen Wirkungsgrade um die 40%.

60-70% Energie entweichen aus dem Kühlturm

Als Primärenergie in Wärmekraftwerken (also „Verbrennungskraftwerken“) wird diejenige Energiemenge herangezogen, die in dem Brennstoff chemisch gebunden ist. Diese Energie wird zwar im Kraftwerk noch zu einem Großteil (etwa 90%) in Wärme umgesetzt, diese Wärme kann aber in den Turbinen nicht vollständig in mechanische Energie umgewandelt werden. Die Restwärme, die sog. „Abwärme“ geht mit dem Dampf aus den Kühltürmen verloren.
 
Die Restwärme ist aber trotz ihrer immensen Verlustwerte zum Beheizen von Wohnungen oder Industrieanlagen nicht warm genug. Damit die Abwärme genutzt werden kann, muss die Umsetzung von Wärmeenergie in mechanische Energie in den Turbinen so früh abgebrochen werden, dass die Abwärme in einem Heizungsnetz noch nutzbar ist. Dieses Verfahren nennt man „Kraft-Wärme-Koppelung“ (KWK). Da die Kraft-Wärme-Koppelung eine insgesamt bessere Ausnutzung der fossilen Energieträger ermöglicht und Wirkungsgrade von ca. 80% und mehr erreicht, ist sie ein wichtiger Schritt für die Steigerung der Energieeffizienz insgesamt und damit der Verringerung von CO2-Emissionen.

Alle fossilen Brennstoffe werden knapp

Die Tage der verbleibenden Vorkommen an Öl, Gas, Kohle und Uran sind gezählt. Die Rohstoffe werden immer knapper und immer teurer. weiter

Primär oder sekundär vergleichen?

Da im Primärenergieverbrauch die schmerzhaften Verluste konventioneller Kraftwerke enthalten sind, sind diese Werte für einen realistischen Vergleich der Anteile am Energiemix nicht sinnvoll. Denn für jede Kilowattstunde Strom, die in einem Windkraftwerk statt in einem Braunkohlekraftwerk erzeugt wird, können ca. drei Kilowattstunden Kohle eingespart werden.
 
Möchte man daher den Anteil von Energieträgern am Energiemix vergleichen, sollte man stets den Anteil am Sekundärenergieverbrauch vergleichen. Denn nur der sagt etwas aus über den Anteil eines Energieträgers an der Energiemenge, die auch tatsächlich insgesamt für die Verbraucher bereitgestellt wurde.

 
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