Einführung in die Energiewirtschaft · Einführung in die Energiewirtschaft EW I Prof. Dr....

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Einführung in die Energiewirtschaft EW I

Prof. Dr. Christian von [email protected]

Energiewirtschaft 1VL 1: Grundlagen11. Oktober 2005

Technische Universität DresdenLehrstuhl für Energiewirtschaft und Public Sector Management

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Energiewirtschaft I(Einführung in die Energiewirtschaft)

noch offen03.01.2006

KlausurFragestundeErneuerbare Energien (TJ)DREWAG-Tag / Exkursion

Erneuerbare Energien (TJ)Erneuerbare Energien (TJ)Emissionshandel (AN)Mineralölwirtschaft (HW)Kohlewirtschaft (HW)Gaswirtschaft (AN) Elektrizitätswirtschaft (HW)Einführung Regulierung (HW)Ressourcenmanagement (AN)Energieeinheiten, Energiebilanzen, Energiestatistiken

Energiewirtschaft I (integrierte Veranstaltung)

31.01.200624.01.200617.01.200610.01.2006

13.12.200506.12.200529.11.200522.11.200515.11.200508.11.200501.11.200525.10.200518.10.200511.10.2005

Datum

6 LP durch Bestehen einer 120minütigen AbschlussklausurAnsprechpartner: Anne Neumann ([email protected])

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Agenda

Organisation / Termine

1. Grundlagen

2. Ressourcen- und Regulierungs- Management Energiebilanzen

3. Märkte, Unternehmensstrategien, Energiepolitik

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Agenda

1.1Grundlagen

1.2Einheiten

1.3Energiebilanzen

1.4Energiestatistiken

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Energieproblem (?)

Energie

Ressourcen

Umwelt/Effizienz

Unternehmens-strategien

Märkte

NatürlichesMonopol

Technik

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Definitionen (1/6)

EnergieträgerEnergieträger sind physikalische Erscheinungsformen und Stoffe, aus denen oder nach deren Umwandlung Energie gewonnen werden kann. Man unterscheidet Primär- Sekundär- und Endenergieträger.

PrimärenergieträgerPrimärenergieträger sind die von der Natur in ihrer ursprünglichen, noch nicht vom Menschen behandelten Form angebotenen Energieträger. Ihr Energiegehalt wird als Primärenergie bezeichnet. Man unterteilt die Primärenergieträger in regenerative und nicht-regenerative Energieträger.

SekundärenergieträgerEnergieträger, die einem oder mehreren Verarbeitungs- oder Umwandlungsschritten (Trocknung, Entschwefelung, Stromerzeugung) entstammen.

EndenergieträgerAls Endenergieträger werden alle Energieträger verstanden, die vom Endverbraucher zur Deckung des Energiebedarfs eingesetzt werden.

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Definitionen (2/6)

Regenerative EnergieträgerRegenerative Energieträger erneuern sich ständig auf natürliche Weise.

Nicht-Regenerative Energieträger = Erschöpfliche EnergieträgerKohle, Öl, Erdgas, Uran

Fossile EnergieträgerKohle, Öl, Erdgas

WirkungsgradBei der Energieumwandlung kann ein Teil des ursprünglichen Energiegehalts nicht genutzt werden. Die Energie- oder Umwandlungsverluste sind zum Teil naturgesetzlich unvermeidbar, zum anderen Teil durch technische Mittel und/oder persönliches Verhalten vermeidbar. Momentanaufnahmen der Leistung, definiert als Quotient aus erzeugter Leistung zu eingesetzter Leistung bezeichnet man als Wirkungsgrad, in der Regel angegeben für die Ausgangsleistung (Nennleistung).

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Definitionen (3/6)

NutzungsgradDer Nutzungsgrad ist der Quotient aus der in einem bestimmten Zeitraum nutzbar abgegebenen Energie und der gesamten zugeführten Energie. Die betrachteten Zeiträume können Pausen, Leerlauf-, Anfahr-, und Abfahrzeiten mit einschließen. Deswegen ist der Nutzungsgrad im allgemeinen kleiner als der Wirkungsgrad. Während sich also der Wirkungsgrad auf einen Zeitpunkt bezieht, gilt der Nutzungsgrad für einen Zeitraum. So spricht man z.B. in der Heiztechnik vom Jahresnutzungsgrad.

Exergie und AnergieExergie ist derjenige Teil der Energie, der sich theoretisch in einem reversiblen Vergleichsprozess vollständig in jede andere Energieform umwandeln lässt. Trotz gleicher Energieinhalte ist die Arbeitsfähigkeit verschiedener Energieformen sehr unterschiedlich. So lässt sich etwa elektrischer Strom vollständig in jede andere Energieform umwandeln, während thermische Energie bei der Umwandlung in mechanische und elektrische Energie immer dem Cournot-Wirkungsgrad unterworfen ist. Als Anergie bezeichnet an die Differenz zwischen Energie und Exergie. Anergie ist somit der nicht nutzbare Anteil der Energie.

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Definitionen (4/6)

NutzenergieAls Nutzenergie nur die Energie bezeichnet, die dem Verbraucher nach der letzten Umwandlung zur Deckung seiner Bedürfnisse zur Verfügung steht.

Energiebedarf1) Nachfrage nach Energie aufgrund des menschlichen Bedürfnisses, seine Umwelt im Sinne verbesserter Lebensbedingungen zu gestalten.

2) Als Energiebedarf bezeichnet man außerdem die zukünftig erwartete Energiemenge, die einen bestimmten Zweck mit Hilfe einer bestimmten Technologie während eines bestimmten Zeitraumes oder Vorgangs erfüllt.

Energieverbrauch1) Energieeinsatz: Einsatz von Energietechnik zur Deckung des Energiebedarfs

2) Der Energieverbrauch bezeichnet außerdem die in der Vergangenheit tatsächlich verbrauchte Menge an Energie.

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Definitionen (5/6)

Energiebilanz für ein SystemEine Energiebilanz stellt für ein System die eintretenden und austretenden Energieströme für einen bestimmten Zeitraum einander gegenüber. Gemäß dem Energieerhaltungssatz ist die Summe der zugeführten Energieströme eines Systems gleich der Summe der abgeführten Energieströme zuzüglich der Änderungen der im System gespeicherten Energie.

Energiebilanz (Statistik)Der statistische Nachweis von Aufkommen und Verwendung von Energieträgern innerhalb eines bestimmten Wirtschaftsraums für eine bestimmte Zeitspanne unter Berücksichtigung der beim Umwandeln, Umformen, und Fortleiten auftretenden Verluste sowie des Aufkommens von Energieträgern, die nicht energiewirtschaftlichen Zwecken dienen.

EnergiedienstleistungenEnergiedienstleistungen sind die aus dem Einsatz der Nutzenergie und anderer Produktionsfaktoren befriedigten Bedürfnisse bzw. erzeugten Güter: z.B. angenehm temperierte Räume, Informationen, Beförderungen …

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Definitionen (6/6)

RohstoffeAlle der unbelebten Natur entnommenen oder zu entnehmenden Stoffe, die chemisch oder bei Kernumwandlungen freisetzbare Energie enthalten. Zu den mineralischen Energiestoffen gehören entsprechend die fossilen festen, flüssigen und gasförmigen Brennstoffe sowie die Kernbrennstoffe.

RessourceBekannte und vermutete Vorkommen, die wirtschaftlich nutzbar (gewinnbar) sind oder für eine wirtschaftliche Nutzung (Gewinnung) in absehbarer Zukunft in Frage kommen.

ReserveBekannte Vorkommen, die wirtschaftlich nutzbar (gewinnbar) sind.

Statische ReichweiteVerhältnis von Reserven zu Verbrauch für einen bestimmten Energieträger für einen bestimmten Zeitpunkt. Es kann auch das Verhältnis von Reserven zu Förderung verwendet werden.

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Klassifizierung von Vorräten (McKelvey-Diagramm)nach McKelvey 1965

ReservenDerzeit wirtschaftlich gewinnbar

Technisch und wirtschaftlich nicht gewinnbar

spekulativhypothetisch

Wirtschaftlich zu künftigen Preisen gewinnbar

Unbekannte Gebiete

Bekannte Gebietewahrscheinlichsicher

Nicht identifizierte VorräteIdentifizierte Vorräte

Ungewissheitsgrad der Lagerstätte

Mög

lichk

eit d

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Gew

innu

ng

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Förderung fossiler Rohstoffe 2002 nach Regionen

Daten: BP world energy report 2003

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Agenda

1.1Grundlagen

1.2Einheiten

1.3Energiebilanzen


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Einheiten(„Markteintrittsbarriere“ für nicht-Energieökonomen)

Quelle: Jahrbuch der Energiewirtschaft (2002), S. 884

-100.00029,3225.2102,523,601105.5491 Therm0,00001-0,0002930,25210,00002520,000036061,0551 BTU0,034113.411-859,8450,08610,1233.6001 kWh

0,000039673,9670,001163-0,00010,0001434,18681 kcal0,3966739.66711,6310.000-1,42941.8681 RÖE (kg)0,2776727.7678,147.0000,7-29.3081 SKE (kg)0,000010,950,00030,23880,00002390,0000341-1 KJ

ThermBTUkWhkcalRÖE (kg)SKE (kg)kJEinheit

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Umrechnungsfaktoren

18.6 x 10 -58603,6GWh

1163011 x 10 74.1868 x 10 4Mtoe

1.163 x 10 -31 x 10 -714.1868 x 10 -3Gcal

0,27782.388 x 10 -5238,81TJ

From :

multiply by

GWhMtoeGcalTJTo:

Energy

11,20094,54610.2859 x 10 -1U.K. gallon

0,832713,78540.2381 x 10 -1U.S. gallon

0.22000,264210.6290 x 10 -2Litre

34.972342158,991Barrel

From :

multiply by

U.K. gallonU.S. gallonLitreBarrelTo:

Volume

Quelle: EC, EU Energy and Transport in Figures

10.89290.9072Short ton (st) U.S.

1.120011.0160Long ton (lt) U.K.

1,10230,98421Tonne (t)From :

multiply by

Short tonLong tonTonneTo:

Mass

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Potenzen

billion1012TeraT

billiarde1015PetaP

trillion1018ExaE

milliarde109GigaG

million106MegaM

tausend103Kilok

hundert102Hektoh

zehn101Dekada

zehntel10-1Dezid

hundertstel10-2Centic

tausendstel10-3Millim

millionstel10-6Mikroµ

milliardstel10-9Nanon

billionstel10-12Picop

billiardstel10-15Femtof

trillionstel10-18Attoa

WortZahlVorsatzwortKurzzeichenTeile der Einheit


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Heizwerte und Umrechnungsfaktoren von Energieträgern

Energieträger Mengen- Heizwert SKE- RÖE-einheit kJ Faktor* Faktor**

Steinkohlen*** kg 30 129 1,028 0 ,720 Steinkohlenbriketts kg 31 401 1,071 0 ,750 Steinkohlenkoks kg 28 650 0 ,978 0 ,684 Braunkohlen*** kg 9 097 0 ,310 0 ,217 Staub- und Trockenkohlen kg 22 044 0 ,752 0 ,527 Braunkohlenbriketts*** kg 19 596 0 ,669 0 ,468 Braunkohlenkoks*** kg 29 900 1,020 0 ,714 Hartbraunkohlen kg 14 820 0 ,506 0 ,354 Brenntorf kg 14 235 0 ,486 0 ,340 Brennholz (1 m3 = 0 ,7 t) kg 14 654 0 ,500 0 ,350 Kokereigas m3 15 994 0 ,546 0 ,382 Grubengas m3 15 994 0 ,546 0 ,382 Gichtgas m3 4 187 0 ,143 0 ,100 Erdgas m3 31 736 1,083 0 ,758 Erdölgas m3 40 300 1,375 0 ,963 Klärgas m3 15 994 0 ,546 0 ,382 Flüssiggas kg 46 051 1,571 1,100 Raffineriegas kg 46 884 1,600 1,120 Erdöl (roh) kg 42 733 1,458 1,021 Motorenbenzin, -benzol kg 43 543 1,486 1,040 Rohbenzin kg 44 000 1,501 1,051 Flugbenzin, leichter Flugturbinenkraftstoff kg 43 543 1,486 1,040 Schwerer Flugturbinenkraftstoff, Petroleum kg 43 000 1,467 1,027 Dieselkraftstoff kg 42 960 1,466 1,026 Heizöl, leicht kg 42 733 1,458 1,021 Heizöl, schwer kg 40 968 1,398 0 ,979 Petrolkoks kg 31 048 1,059 0 ,742 Rohbenzol kg 39 565 1,350 0 ,945 Rohteer kg 37 681 1,286 0 ,900 Pech kg 37 681 1,286 0 ,900 Andere Kohlenwertstoffe kg 38 520 1,314 0 ,920 Andere Mineralölprodukte kg 39 836 1,359 0 ,951

Elektrischer Strom: aus Wasserkraft, Wind kWh 3 600 0 ,123 0 ,086 aus Kernenergie kWh 10 909 0 ,372 0 ,261 aus Müll u.ä. kWh 9 142 0 ,312 0 ,218

* Steinkohleneinheit: 1 kg Steinkohle mit 29308 kJ (= 7000 kcal/ kg). ** Rohöleinheit: 1 kg mit 41868 kJ (= 10000 kcal/ kg). *** Durchschnittswert für die Gesamtfördermenge. Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen.


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Agenda

1.1Grundlagen

1.2Einheiten

1.3Energiebilanzen


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Aufbau einer Energiebilanz

Quelle: Paffenberger (1993), S. 19

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Energieflussbild

Quelle: Schiffer (2002), S. 26

- 22 -EE²

Energy Balance EU 15, Germany and Francesource: http://europa.eu.int/comm/energy_transport/etif/energy_balance/germany.html

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Agenda

1.1Grundlagen

1.2Einheiten

1.3Energiebilanzen


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World Energy Consumption per Capita

Quelle: BP Statistical Review of World Energy 2005

- 25 -EE²

World Primary Energy Consumption


- 26 -EE²

Regional Consumption Patterns 2002


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A Closer Look at the EU 15 and EU 25

Source: EC, EU Energy and Transport in Figures

EU Gross Inland Consumption 2002 (Mtoe)

0,0

100,0

200,0

300,0

400,0

500,0

600,0

700,0

Solid Fuels Oil Natural Gas Nuclear Renewables

EU25 EU15

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EU Gross Inland Energy Consumption by Country

Source: European Commission, EU Energy and Transport in Figures

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EU Final Energy Consumption


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…and by Country


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EU Import Dependency


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Imports to the EU: Oil and Gas


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Running Out of Fuel?


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