Bedarf an elektrischer Energie

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche

Der Bedarf an elektrischer Energie, auch Stromverbrauch, Strombedarf, oder Leistungsaufnahme, kennzeichnet die Menge an elektrischer Energie, die von elektrischen Geräten während eines definierten Zeitabschnitts umgesetzt wird.

Physikalische Definition[Bearbeiten]

Die umgewandelte elektrische Energie W (von englisch work = Arbeit) wird gemessen in Wattsekunden oder auch Kilowattstunden. Sie ist die gesamte elektrische Arbeit, die während des betrachteten Zeitraums t bei der betrachteten Leistungsaufnahme P fließt. Bei einem gleich bleibenden Bedarf ist die umgewandelte Energie das Produkt der elektrischen Leistung P mit der verstrichenen Zeit t:

W = P \, t

Beispiel: Ein Haartrockner nimmt 2000 Watt (2 kW) elektrische Leistung auf. Wird der Haartrockner eine halbe Stunde (0,5 h) lang betrieben, beträgt der Bedarf an elektrischer Energie 2 kW · 0,5 h = 1 kWh (eine Kilowattstunde). Im europäischen Netz bei 230 Volt fließt ein Strom von 2 kW / 230 V ≈ 8,7 A (Ampere).

Tagesganglinie des elektrischen Energiebedarfs[Bearbeiten]

Der Bedarf an elektrischer Energie unterliegt sowohl tageszeitlichen als auch jahreszeitlichen Schwankungen. Tageszeitlich betrachtet ergeben sich Bedarfsspitzen im Zeitraum zwischen 7 Uhr und 14 Uhr und in den Abendstunden. In den späten Nachtstunden erreicht der Bedarf ein Minimum. Im Winter stellt sich auf Grund der kürzeren Tageszeit (erhöhter Beleuchtungsaufwand) einerseits und den tieferen Temperaturen (Elektroheizung) andererseits ein höherer Bedarf an elektrischer Energie ein.[1]

Zur permanenten Deckung des Bedarfs ist es nötig, neben dem Grundbedarf auch die Bedarfsspitzen sicher handhaben zu können. In diesem Zusammenhang spricht man auch von Grundlast, Mittellast und Spitzenlast.[1]

Lastverlauf an Frühjahrsbeginn und Einsatz der Grund-, Mittel- und Spitzenlastkraftwerke schematisch am Beispiel des Lastprofiles werktags

Bei Kraftwerken, die die Grundlast liefern, handelt es sich um solche Typen, die kostengünstig ganzjährig, abgesehen von Revisionszeiten, arbeiten (Kohle-, Kernkraft-, Laufwasserkraftwerke). In Österreich übernehmen hauptsächlich Laufwasserkraftwerke sowie Speicherkraftwerke diese Aufgabe.[1] Im mitteleuropäischen Schnitt decken diese Typen etwa 30 % des Energiebedarfs.

Zu den Mittellastkraftwerken zählen Steinkohlestaub-, Öl-, Gas- und Speicherkraftwerke. Charakteristisch für diesen Typ ist die Möglichkeit auf Nachfrageschwankungen größeren Ausmaßes flexibel reagieren zu können. Sie decken etwa 40 % des elektrischen Energiebedarfs.

Um jedoch Bedarfsschwankungen ausgleichen zu können, ist es nötig Spitzenlastkraftwerke, wie Gasturbinen-, Öl-, Speicher-, Pumpspeicherkraftwerke zu betreiben. Solche Anlagen werden meist kurzfristig für wenige Stunden in Betrieb gesetzt, um den kurzzeitig hohen Energiebedarf zu befriedigen.[2]

Pumpspeicherwerke erlauben in diesem Kontext die effektivste Anpassung an den erhöhten Bedarf an elektrischer Energie, da sich Pumpturbinen innerhalb weniger Sekunden vom Pumpbetrieb in den Turbinenbetrieb überführen lassen.[1]
Zur Sicherstellung einer kontinuierlichen und gleichmäßigen Stromversorgung werden in den Kraftwerken Automatisierungsanlagen betrieben bzw. erfolgt dies durch Integration der Anlagen in ein überregionales Verbundsystem.[2]

Bedarfsstatistik[Bearbeiten]

Deutschland[Bearbeiten]

Im Jahr 2011 betrug der jährliche Bruttostromverbrauch in Deutschland 606,8 Mrd. kWh bei einer Bruttostromerzeugung von 613,1 Mrd. kWh. Der Beitrag der erneuerbaren Energien hierzu lag bei über 20 %.[3] Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht über die Entwicklung des Bruttostromverbrauchs und den Anteil der erneuerbaren Energien seit 1991:

Anteil der Erneuerbaren Energieträger am Bruttostromverbrauch für Deutschland 1991-2013[4]
Anteil erneuerbarer Energieträger am Bruttostrom- und Primärenergieverbrauch[4]
Jahr Bruttostromverbrauch Primärenergieverbrauch
insgesamt darunter:
Erneuerbare Energieträger
insgesamt darunter:
Erneuerbare Energieträger
[TWh] [%] [PJ] [%]
1991 539,6 3,2 14.610 1,3
1992 532,9 3,8 14.319 1,4
1993 528,0 4,0 14.309 1,6
1994 530,8 4,6 14.185 1,8
1995 541,6 4,9 14.269 1,9
1996 547,4 4,4 14.746 1,8
1997 550,0 4,7 14.614 2,4
1998 556,6 5,0 14.521 2,6
1999 557,3 5,7 14.323 2,8
2000 579,6 6,6 14.401 2,9
2001 585,1 6,7 14.679 2,9
2002 587,4 7,8 14.427 3,2
2003 600,7 7,6 14.600 3,8
2004 610,2 9,3 14.591 4,5
2005 614,1 10,2 14.558 5,3
2006 619,8 11,6 14.837 6,3
2007 621,5 14,2 14.197 7,9
2008 618,2 15,1 14.380 8,0
2009 581,3 16,3 13.531 8,9
2010 615,3 17,0 14.217 9,9
2011 606,8 20,4 13.599 10,8
2012 606,7 23,6 13.757 11,6
2013(1) 596,0 24,7 14.005 11,8
(1) vorläufig
Stromverbrauch nach Verbrauchergruppen für Deutschland 2011[5]

Auf den Nettostromverbrauch 2011 (535,2 TWh) entfielen auf die einzelnen Bereiche folgende Anteile:[5]

  • Industrie: 46,6 % (249,6 TWh)
  • Haushalte: 25,5 % (136,6 TWh)
  • Handel & Gewerbe: 14,3 % (76,5 TWh)
  • Öffentliche Einrichtungen: 8,8 % (46,9 TWh)
  • Verkehr: 3,1 % (16,6 TWh)
  • Landwirtschaft: 1,7 % (9,0 TWh)

Nach Berechnungen des Umweltbundesamtes ist der elektrische Energieumsatz von 1995 bis 2000 um elf Prozent gestiegen. Danach sank er bis 2005 um etwa sieben Prozent[6]

Stromverbrauch in Privathaushalten[Bearbeiten]

In Privathaushalten ist nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) der elektrische Energieumsatz auch durch Elektrogeräte stark angestiegen. Rückgänge gab es bei Waschmaschinen und Kühlschränken, während der elektrische Energieumsatz durch Fernseher, Klimaanlagen und Computer drastisch anstieg. Dies sei eine Folge der prozentualen Zunahme am Gesamtenergieverbrauch. Zwischen 1990 und 2004 ist dieser von 15 auf 20 Prozent gestiegen.[7]

Die Verteilung des Stromeinsatzes in privaten Haushalten ist anhand von Verbrauchsdaten ermittelt worden, die die Energieagentur Nordrhein-Westfalen von 380.370 Ein- bis Sechs-Personen-Haushalten erhoben hat, die sich am Beratungsprogramm "Stromchecks für Haushalte"[8] der Energieagentur NRW beteiligt hatten.[9] Demnach sind die beiden Bereiche der Informations- und Unterhaltungselektronik „Bürogeräte“ und „TV/Audio“ am stromintensivsten und nehmen ein Viertel des Stromverbrauchs in privaten Haushalten ein. Vier weitere Nutzungsbereiche nehmen je rund 10 % ein: Warmwasser, Kühlen, Beleuchtung und Kochen. Die Höhe des Stromverbrauchs konnte abhängig von der Haushaltsgröße ermittelt werden, wobei die Art der Warmwasserbereitung (mit oder ohne Strom) einen deutlichen Einfluss hat (s. Tab.).[10]

Verteilung des Stromverbrauchs in privaten Haushalten, Ergebnisse einer Erhebung der Energieagentur NRW 2011[10]
Stromverbrauch in Privathaushalten
nach Haushaltsgröße(1)
Angaben in kWh
Haushalts-
größe
Gesamt mit
WWB2
ohne
WWB2
Anzahl
Datensätze
1-Pers. 2.256 2.818 1.798 72.693
2-Pers. 3.248 3.843 2.850 143.699
3-Pers. 4.246 5.151 3.733 72.139
4-Pers. 5.009 6.189 4.480 67.605
5-Pers. 5.969 7.494 5.311 18.988
6-Pers. 6.579 8.465 5.816 5.246
(1) Erhebung der Energieagentur NRW 2011 [10]
(2) WWB: elt. Warmwasserbereitung

Das Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg nennt u. a. folgende Gründe für den Anstieg des Bedarfs an elektrischer Energie trotz immer effizienterer Endgeräte[11]:

  • Vorbehalte gegenüber neuen Techniken, wie z. B. Energiesparlampen
  • steigende Komfortansprüche
  • größere durchschnittliche Wohnflächen
  • eine vermehrte Nutzung von immer größeren Geräten sowie die stetig sinkenden Anschaffungskosten für Haushaltswaren und Elektronik

Auch der zunehmende Einsatz von Wärmepumpen zur Haushalt- und Gebäudeheizung als Ersatz für fossil betriebene Heizungen bewirkt neben der Einsparung an fossiler Primärenergie einen Anstieg des Stromverbrauchs.

Europäischer Vergleich[Bearbeiten]

Stromverbrauch der EU-Länder im Jahr 2011, Gesamt und umgerechnet pro Einwohner, Quelle: Stromvergleich.de[12]

Im Vergleich der EU-Länder ist neben dem Gesamtverbrauch an Strom auch die Umrechnung auf Einwohner gebräuchlich. Diese Vergleichsgröße gibt den Gesamtverbrauch pro Kopf an und ist vom privaten Verbrauch zu unterscheiden, der deutlich niedriger liegt. Beim Gesamtstromverbrauch je Einwohner war Finnland 2011 bei den EU-Ländern mit Abstand Spitzenreiter mit 15.372 kWh/a. Im EU-Durchschnitt wurden pro Einwohner 6201 kWh/a verbraucht, Deutschland lag dabei mit 6648 kWh/a leicht über dem Durchschnitt, Italien mit 5187 kWh/a deutlich darunter. In Österreich lag der Gesamtstromverbrauch pro Einwohner 2011 bei 7762 kWh/a, in Frankreich bei 7042 kWh/a, in Griechenland bei 6010 kWh/a[12] und in Polen bei 3433 kWh/a.[13]

Bedarf einzelner Elektrogeräte[Bearbeiten]

Ein Föhn mit 2000 Watt, der täglich 5 Minuten benutzt wird, benötigt im Jahr rund 61 kWh elektrische Energie und verursacht bei einem Arbeitspreis von 25 Ct/kWh circa 15 Euro Kosten im Jahr.

Im Vergleich der Flachbild-TV mit nur 150 Watt Leistungsaufnahme, der täglich aber 2 Stunden läuft und somit im Jahr etwa 110 kWh elektrische Energie benötigt und circa 28 Euro im Jahr an Kosten verursacht (bei einem Arbeitspreis von 25 Ct/kWh).

Im Vergleich der Herd mit 4000 Watt Leistungsaufnahme, der täglich eine halbe Stunde in Betrieb ist und so im Jahr schon 730 kWh elektrische Energie benötigt, was ca. 183 Euro im Jahr ausmacht (bei einem Arbeitspreis von 25 Ct/kWh).[14]

Ein 1200-Watt-Wasserkocher, der täglich 10 Minuten lang verwendet wird, verbraucht im Jahr 73 kWh und verursacht bei einem Arbeitspreis von 25 Ct/kWh Stromkosten in Höhe von ca. 18 Euro im Jahr.[15]

Sparpotential[Bearbeiten]

Hauptartikel: Energieeinsparung

Forschung[Bearbeiten]

Im Dezember 2012 teilte der Think Tank 'Agora Energiewende' mit [16], dass es in Zusammenarbeit mit den Bundesländern Bayern und Baden-Württemberg eine Studie zum Thema Lastmanagement (wie steuern große Nachfrager ihre Nachfrage so, dass Gesamtnachfrage und -angebot im Einklang sind) erstellen wird. [17]

Sonstiges[Bearbeiten]

Am 5. Juni 2013 äußerte Siemens-Vorstandsvorsitzender Peter Löscher, Deutschland könnte bis zum Jahr 2030 150 Milliarden Euro sparen, wenn die Energiewende besser gemanagt würde. Er stellte einen "Drei-Punkte-Plan" vor (1. Umbau des Strommarktes; 2. Steigerung der Energieeffizienz; 3. Europäische Koordination der Energiewende).[18]

Löscher nannte eine von Siemens gemeinsam mit der Unternehmensberatung McKinsey durchgeführte Studie, die 20 (inter)nationale Lösungen entlang der Energie-Wertschöpfungskette porträtiert – von der Stromerzeugung über die Verteilung bis zur Steigerung der Energieeffizienz in Gebäuden, der Industrie und dem Verkehr. Demnach sind die USA führend bei der gezielten Steuerung des Stromverbrauchs über temporäre Reduzierung der Stromnachfrage. [18]

Siehe auch[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c d Strobl T., Zunic F.:Wasserbau, Aktuelle Grundlagen-Neue Entwicklungen Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York, 2006, ISBN 3-540-22300-2
  2. a b Giesecke J.;Mosonyi E.:Wasserkraftanlagen, Planung, Bau und Betrieb Springer-Verlag,Berlin Heidelberg New York, 2005, ISBN 3-540-25505-2
  3. Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V.: Bruttostromerzeugung in Deutschland von 1990 bis 2013 nach Energieträgern. 12. Dezember 2013, abgerufen am 23. Januar 2014.
  4. a b Statistisches Bundesamt: Anteil der Erneuerbaren Energieträger am Bruttostromverbrauch für Deutschland 1991-2012. 30. Juni 2013, abgerufen am 23. Januar 2014.
  5. a b Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V.: 9.3 Netto-Stromverbrauch in Deutschland nach Verbrauchergruppen. 1. Oktober 2012, abgerufen am 7. Januar 2013.
  6. Untersuchung zu privaten Haushalten – Deutsche verschwenden Energie. tagesschau.de, 14. November 2006, abgerufen am 11. September 2007.
  7. Holger Dambeck: Spiegel Online: Stromverbrauch durch Elektrogeräte dramatisch gestiegen. 10. September 2007, abgerufen am 11. September 2007.
  8. Energieagentur NRW: Stromcheck – interaktive Onlineauswertung, Düsseldorf 2013
  9. Energieagentur NRW: Vorstellung der Ergebnisse der Erhebung „Wo bleibt der Strom?“, Düsseldorf 2013
  10. a b c Energieagentur NRW: Erhebung „Wo bleibt der Strom?“ (PDF; 4,0 MB), Düsseldorf 2011
  11. ifeu: Effiziente Beratungsbausteine zur Verminderung des Stromverbrauchs in privaten Haushalten, Kap. 3.5 Einflussfaktoren auf den Stromverbrauch, PDF, März 2006
  12. a b Hinweis: In der Ursprungstabelle der Quelle „Stromvergleich.de“ ist ein offenkundiger Schreibfehler enthalten: Der Gesamtverbrauch ist zutreffend, bei rd. 10 Mio. Einwohnern errechnet sich der Pro-Kopf-Verbrauch zu 6.010 kWh/a. Ein Abgleich mit einer amtlichen Quelle, z.B. Eurostat, wird folgen (Stand April 2013)
  13. Durchschnittlicher Stromverbrauch in Zahlen. www.Stromvergleich.de, 5. Februar 2013, abgerufen am 5. Februar 2013.
  14. Rechner, Herd und Fön und die Mathematik des Stromverbrauchs. 17. Januar 2011, abgerufen am 20. Januar 2011.
  15. Stromverbrauch im Haushalt. Abgerufen am 18. Februar 2013.
  16. Homepage: www.agora-energiewende.de
  17. Pressemitteilung (PDF; 127 kB)
  18. a b Siemens (Pressemitteilung)