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 |<WRAP box 10cm>In der heutigen Industriegesellschaft spielt "Energie" eine Schlüsselrolle für die gesamte Funktion der Wirtschaft. Maßgebliche Ökonomen haben "Energie" als den Schmierstoff der Volkswirtschaft bezeichnet - und sehen "billige Energie" als die Grundvoraussetzung für Wohlstand und Wachstum an. Fast die gesamte Gesellschaft hat ein ähnliches Bild – inkl. der schärfsten "Wachstumskritiker". Diese Wahrnehmung wird stark geprägt von der täglichen Erfahrung, die inzwischen von den durch die Industriegesellschaft aufgebauten Strukturen geprägt ist:\\ \\ **Energie kommt vor allem als Energieträger (z. B. Heizöl, Benzin, Strom) ins Spiel** und muss als solcher bezahlt werden.\\ \\ Es gibt einen **Energiesektor**, der dafür zu sorgen hat, dass immer ausreichend ((und nicht zu teure)) Energie verfügbar ist.\\ \\ Die **Endverbraucher** konsumieren die Energieträger. Von denen ist am Schluss nichts mehr da. Dabei entsteht der Wohlstand.             </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff03_industrie.png?650|}}\\ <sub>**Abb. 3 Der "Energie-Träger" ist das zentrale Konzept in der Industriegesellschaft. Der Wohlstand basiert auf der Versorgung mit ausreichend vielen und billigen Energieträgern.**</sub>|
 |<WRAP box 10cm>Die **Physik kann als die "Wissenschaft von der Energie"** angesehen werden((Wir werden auf die zentrale Bedeutung des Energiebegriffs in der Physik an anderem Ort eingehen: Die meisten Physiker werden zustimmen, wenn wir hier darlegen, dass es nach der Physik eigentlich nur zwei Grundbausteine gibt: Energie und Information)). Das Konzept 'Energie' wurde in voller Klarheit in der Physik erst im 19. Jahrhundert herausgearbeitet. Wir werden die Grundzüge des Konzepts hier in seiner einfachsten Form beschreiben. Dabei stellt sich heraus, dass die zentrale Charakterisierung energetischer Prozesse im Alltag deren "Effizienz" ist. Interessanterweise ein Begriff, der von Ökonomen gern auf den Einsatz der menschlichen Tätigkeit angewendet wird, aber in Bezug auf Energie verdrängt wird((oder auch nicht verstanden ist)). Verstehen wir diesen Zusammenhang erst einmal, dann sind wir gerüstet für eine neue Herangehensweise: Energie als Werkzeug in einer wissensbasierten Gesellschaft; das trifft die Sachlage recht gut – denn wie Werkzeuge im Grunde nur "wenig und ganz langsam" //verbraucht// werden, so ist dann auch der Energieverbrauch gering.         </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff04_physik_energie.png?650|}}<sub>\\  **Abb. 4 ** In der Physik ist Energie ein Basisattribut jedes Systems. Es gibt zwei fundamentale Gesetze: den Energieerhaltungssatz (1. Hauptsatz) und das Gesetz der Entropiezunahme (2. Hauptsatz). Alle Prozesse sind mit Energieumwandlungen verbunden – die Verbindung zum täglichen Leben erbringt die Betrachtung der Effizienz. Den [[grundlagen:bauphysikalische_grundlagen:2._hauptsatz|2. Hauptsatz]] erklären wir übrigens an anderer Stelle umfassend((Aus den Erkenntnis zur Entropie machen übrigens einige Kollegen ein unangemessen gewichtiges Thema. Um die hochgelehrt klingenden Begriffe [[grundlagen:bauphysikalische_grundlagen:aequivalenzen_zweiter_hauptsatz|"Exergie" und "Entropie"]] errichten sie einen Mythos (der sie dann als ganz besonders klug herausstellt). Da legen dann oft auch Laien und insbesondere Werbeagenturen 'noch was drauf'. Dabei ist das nicht wirklich so schwer zu verstehen, wie es durch die fremd klingenden Begriffe erstmal erscheint. Wir erklären diese Zusammenhänge so, dass jede*r sie verstehen kann. Dann stellt sich heraus, dass die "Carnotisierung" genannte Strategie schon einen zusätzlichen Beitrag liefern kann und damit (ein wenig) zur besseren Effizienz beiträgt. Das Kernproblem ist aber ein ganz anderes, und auf das gehen wir hier vor allem ein: Wir werfen Energie mit vollen Händen einfach so zum Fenster hinaus (und das ist heute fast vollständig Exergie). Das ist der weit überwiegende Teil der Ineffizienz. Das wird im Zuge dieses Beitrages deutlich werden und im einzelnen konkretisiert. Es wird sogar dargestellt, wie sich das mit vertretbarem Aufwand innerhalb der kommenden Jahrzehnte beheben ließe.))</sub>|
-|<WRAP box 10cm>Wollten wir den physikalischen Begriff "Energie" umgangssprachlich möglichst anschaulich fassen, so ist wohl **"die Fähigkeit zur Umsetzung von Veränderungen"** die zutreffendste Beschreibung. Regelmäßig sind mit Energieflüssen (das ist die Übertragung der Energie von einem System zu einem anderen oder die Umwandlung der Form der Energie in eine andere) sichtbare, spürbare, generell wahrnehmbare Veränderungen in den Systemen verbunden. Für viele überraschend ist dabei((weil sie darauf nie hingewiesen wurden und wohl auch nicht darüber nachgedacht haben)), dass bei solchen Umwandlungen und Übertragungen Energie gar nicht "verbraucht" wird, sondern eben "nur" in anderer Form oder an anderem Ort vorliegt((eben gerade wegen des 1. Hauptsatzes, des Energie-Erhaltungssatzes)). </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff05_energie_zeitop.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 5 ** Energie kann als die Entität verstanden werden, welche die Veränderungen in der Welt antreibt.  </sub>|
+|<WRAP box 10cm>Wollten wir den physikalischen Begriff "Energie" umgangssprachlich möglichst anschaulich fassen, so ist wohl **"die Fähigkeit zur Umsetzung von Veränderungen"** die zutreffendste Beschreibung. Regelmäßig sind mit Energieflüssen (das ist die Übertragung der Energie von einem System zu einem anderen oder die Umwandlung der Form der Energie in eine andere) sichtbare, spürbare, generell wahrnehmbare Veränderungen in den Systemen verbunden. Für viele überraschend ist dabei((weil sie darauf nie hingewiesen wurden und wohl auch nicht darüber nachgedacht haben)), dass bei solchen Umwandlungen und Übertragungen Energie gar nicht "verbraucht" wird, sondern eben "nur" in anderer Form oder an anderem Ort vorliegt((eben gerade wegen des 1. Hauptsatzes, des Energie-Erhaltungssatzes)). </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff05_energie_zeitop.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 5 ** Energie kann als die Aktionsform verstanden werden, welche die Veränderungen in der Welt antreibt.  </sub>|
 |<WRAP box 10cm>Im Extremfall können solche Veränderungen dramatisch sein. Setzen wir extrem viel Energie in sehr kurzer Zeit um, dann nennen wir das eine Explosion. Die verändert in ihrer Umgebung vieles sehr grundsätzlich – und das ist der Kerngrund dafür, weshalb sich das Militär sehr für Energie und insbesondere für Systeme mit hoher Energiedichte interessiert. Viele Physiker und Ingenieure fasziniert dieser Aspekt. Und wirtschaftlich lässt sich davon auch gut leben. Allerdings: Außer an Neujahr spielen diese Dinge in unserem Alltagsleben kaum eine Rolle – und wenn doch, ist das meist sehr unangenehm. </WRAP>|{{:picopen:ohne_text.png?650|}}\\ <sub>**Abb. 6 ** Sehr viel Energie in ganz kurzer Zeit umgewandelt – das führt zu raschen und umfassenden Veränderungen.</sub>\\ | \\
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 =====Energiedienstleistung: Kommunikation, Information=====
-|<WRAP box 8cm>Ein bedeutender Teil des Energieverbrauchs bei Informations-Technologien kommt von den visuellen Endgeräten. Während die noch vor einem Jahrzehnt überwiegend verwendeten Röhrenbildschirme (typischer Verbrauch: 76 Watt) heiß wurden, Röntgenstrahlen emittierten, schwer waren und viel Platz brauchten, sind bereits LCD-Bildschirme platzsparend und haben eine erheblich verbesserte Effizienz: 10-20 Watt sind bei guten Geräten typisch. Ist das nun "gut genug" oder gar die Grenze der physikalischen Möglichkeiten? Keinesfalls: Herkömmlich gedruckte Bücher führen uns vor Augen, dass zur Anzeige einer Information eigentlich gar keine Energie gebraucht wird (aus der Beleuchtung, und da reichen wenige Watt). Und tatsächlich zeigt die nächste Folie, dass es die Technologie mit höchster Effizienz tatsächlich bereits gibt: Reflexionsbildschirme mit durch elektrische Felder verstellbaren Pigmentpartikeln, sog. "elektronische Tinte" ist in manchen Endgeräten sogar bereits im Einsatz.</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff36_monitor.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 36 Bildschirme **</sub>|
+|<WRAP box 8cm>Ein bedeutender Teil des Energieverbrauchs bei Informations-Technologien kommt von den visuellen Endgeräten. Während die noch vor einem Jahrzehnt überwiegend verwendeten Röhrenbildschirme (typischer Verbrauch: 76 Watt) heiß wurden, Röntgenstrahlen emittierten, schwer waren und viel Platz brauchten, sind bereits LCD-Bildschirme platzsparend und haben eine erheblich verbesserte Effizienz: 10-20 Watt sind bei guten Geräten typisch. Ist das nun "gut genug" oder gar die Grenze der physikalischen Möglichkeiten? Keinesfalls: Herkömmlich gedruckte Bücher führen uns vor Augen, dass zur Anzeige einer Information eigentlich gar keine Energie gebraucht wird (außer der Beleuchtung, und da reichen wenige Watt). Und tatsächlich zeigt die nächste Folie, dass es die Technologie mit höchster Effizienz tatsächlich bereits gibt: Reflexionsbildschirme mit durch elektrische Felder verstellbaren Pigmentpartikeln, sog. "elektronische Tinte" ist in manchen Endgeräten sogar bereits im Einsatz.</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff36_monitor.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 36 Bildschirme **</sub>|
 |<WRAP box 10cm>Außer für das Licht und minimale Feldänderungen beim Bildwechsel braucht das elektronische Papier keine Energie für die Anzeige; das Bild kann sogar dauerhaft stehen bleiben, wenn das Gerät abgeschaltet ist. Bisher ist diese Technik noch relativ teuer, das kann sich aber schnell ändern.\\ \\ Was ist denn nun mit den ganzen anderen Stromverbräuchen für den Computer am Arbeitsplatz, die Server und den Informationsfluss im Internet? Da gab es noch vor kurzem die schockierende Nachricht das "Video-Streaming" extrem viel Energie verbrauchen würde (um 1 kW!). Der Kollege Rüdiger Paschotta ist dem einmal gründlich auf den Zahn gegangen: [[https://www.energie-lexikon.info/rp-energie-blog_2020_04_18.html|Video-Streaming]]. Und dem ist kaum etwas hinzuzufügen, ganz kurz zusammengefasst: "Allerdings zeigt eine neue Studie, dass dieser Effekt in einer früheren Studie massiv überschätzt wurde: Streaming ist keineswegs das neue Fliegen."\\ \\ Und nun doch noch eine Kleinigkeit ergänzt: Die Ausnahmefälle, in denen durch exzessive Fehlnutzung von Video-Übertragung (4-K-video per Mobilfunknetz (!) aufs Handy) ein extremer Stromverbrauch entstehen würde, lassen sich leicht abstellen und sind ohnehin völlig sinnlos.\\ \\ Auch der verbleibende Verbrauch bei derzeitiger Technik ist zwar nicht spielentscheidend, aber doch immer noch überflüssig hoch. Hier sind, wie die Glasfasernetze zeigen, entscheidende Effizienzverbesserungen drin. Und jeder Internet-Teilnehmer sollte sich ab und an fragen, ob jetzt wirklich eine 4K-Übertragung notwendig ist oder den Video-Genuss entscheidend erhöht. Letzteres freilich gehört in den Bereich der "Suffizienz"; ist aber wohl keine existenzbedrohliche "Einschränkung".</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff37_elektronpapier.png?650|}} \\  <sub>**Abb. 37 Elektronisches Papier**</sub>|
 =====Wie relevant ist das für die Praxis?=====
 Können die hier aufgezeigten Potentiale ökonomisch tatsächlich für eine gesamte Volkswirtschaft erschlossen werden? Das lässt sich inzwischen ziemlich gut beantworten, denn die praktische Umsetzung zumindest eines Teils der Potentiale ist jetzt seit einigen Jahrzehnten zumindest in einigen Ländern im Gang. Ich greife hier als Beispiel die Entwicklung in Deutschland heraus -  nicht, weil diese besonders 'vorbildlich' wäre((sie ist einigermaßen typisch für die vergangenen Jahrzehnte für entwickelte Industrieländer)), sondern weil die zugehörigen Daten gut dokumentiert und schon viele Jahre eingehend ausgewertet sind. Zur Einordung der Ergebnisse sollte hier ergänzt werden, dass das Erschließen von Effizienz-Potentialen seit mehr als einem Jahrzehnt so gut wie keine Rolle in der öffentlichen Kommunikation spielte. Die, wie wir sehen werden, trotzdem vorliegenden beachtlichen Erfolge stellen sich vor allem wegen der kleinen Verbesserungsschritte bei den hergestellten Produkten im Zuge der ohnehin stattfindenden Erneuerungsprozesse ein((z.B. der Ersatz von Fenstern oder von Lampen oder von veralteten Bildschirmen... )).
-|<WRAP box 8cm>Zwischen 1990 und 2016 ist die Wirtschaftsleistung (gemessen durch das reale Brutto-Inlandsprodukt BIP) Deutschlands insgesamt um ca. 51% gestiegen. Wir wollen hier davon ausgehen, dass dazu auch eine Steigerung der Energiedienstleistungen in etwa gleichem Umfang korrespondiert ((In der Tat ist die gebaute Wohnfläche vergrößert worden und es gibt mehr Kraftfahrzeuge. Im Grundsatz wäre die gesamte EDL ermittelbar; das ist genau genommen nur eine Fleißarbeit, weil z.B. die Fahrzeug-km erhoben werden und veröffentlicht sind. Eine grobe Schätzung stützt die These, dass die Energie-Dienstleistungen tatsächlich in etwa mit dem BIP gestiegen sind)). Bei gleichbleibender Energie-Intensität (insb. -Effizienz) war vor diesem Hintergrund erwartet worden, dass der Primärenergieverbrauch PEV in Deutschland im gleichen Maß, eben von 14913 PJ/a auf rund 22500 PJ/a zunimmt. Tatsächlich ist der PEV aber in diesem Zeitraum sogar gesunken, nämlich auf 13383 PJ/a (das sind -10%). Verbesserte "Effizienz-Energie" deckt somit in DE bereits über 40% des Bedarfs und stellt daher schon heute den größten Einzelanteil aller "Energieträger"((Wenn wir hier dem Ansatz des Kollegen Meyer-Abich folgen, der angesichts der Möglichkeiten der Substitution von Energieträgern durch "eingesparte Energie" von "Energiesparen als Energiequelle" sprach. Diese (frühe) Publikation zeigt auch, dass die hier dargestellten Erkenntnisse keinesfalls 'neu' sind; [Lovins], [Bossel], [Nørgård], [Rosenfeld] und [Shurcliff] haben die Zusammenhänge auch schon in den 70er Jahren korrekt dargestellt.)). Die jährliche durchschnittliche Effizienzverbesserung liegt mit 2,3%/a sogar deutlich über dem Energiedienstleistungswachstum (1,9%/a). </WRAP>|<sub>**Abb. 38 **</sub>{{ :playground:primaer_energie_de_2..png?800|}}|
+|<WRAP box 8cm>Zwischen 1990 und 2016 ist die Wirtschaftsleistung (gemessen durch das reale Brutto-Inlandsprodukt BIP) Deutschlands insgesamt um ca. 51% gestiegen((Die Höhe des weiteren Wirtschaftswachstums ist eine weitere wichtige Bestimmungsgröße. Mit der Frage, wie hoch das Wachstum im Durchschnitt ausfällt und wie hoch der Einfluss ist, haben wir unter [[grundlagen:energiewirtschaft_und_oekologie:bemerkungen_zur_wachstumsdebatte|"Bemerkungen zur Wachstumsdebatte"]] diskutiert.)). Wir wollen hier davon ausgehen, dass dazu auch eine Steigerung der Energiedienstleistungen in etwa gleichem Umfang korrespondiert((In der Tat ist die gebaute Wohnfläche vergrößert worden und es gibt mehr Kraftfahrzeuge. Im Grundsatz wäre die gesamte EDL ermittelbar; das ist genau genommen nur eine Fleißarbeit, weil z.B. die Fahrzeug-km erhoben werden und veröffentlicht sind. Eine grobe Schätzung stützt die These, dass die Energie-Dienstleistungen tatsächlich in etwa mit dem BIP gestiegen sind)). Bei gleichbleibender Energie-Intensität (insb. -Effizienz) war vor diesem Hintergrund erwartet worden, dass der Primärenergieverbrauch PEV in Deutschland im gleichen Maß, eben von 14913 PJ/a auf rund 22500 PJ/a zunimmt. Tatsächlich ist der PEV aber in diesem Zeitraum sogar gesunken, nämlich auf 13383 PJ/a (das sind -10%). Verbesserte "Effizienz-Energie" deckt somit in DE bereits über 40% des Bedarfs und stellt daher schon heute den größten Einzelanteil aller "Energieträger"((Wenn wir hier dem Ansatz des Kollegen Meyer-Abich folgen, der angesichts der Möglichkeiten der Substitution von Energieträgern durch "eingesparte Energie" von "Energiesparen als Energiequelle" sprach. Diese (frühe) Publikation zeigt auch, dass die hier dargestellten Erkenntnisse keinesfalls 'neu' sind; [Lovins], [Bossel], [Nørgård], [Rosenfeld] und [Shurcliff] haben die Zusammenhänge auch schon in den 70er Jahren korrekt dargestellt.)). Die jährliche durchschnittliche Effizienzverbesserung liegt mit 2,3%/a sogar deutlich über dem Energiedienstleistungswachstum (1,9%/a). </WRAP>|<sub>**Abb. 38 **</sub>{{ :playground:primaer_energie_de_2..png?800|}}|
 Das ist ein großer Erfolg der Effizienz-Entwicklung, insbesondere vor dem Hintergrund, dass Politik und Wirtschaft keinesfalls besonderes Gewicht auf diese Verbesserungen gelegt hatten((Ab 2010 sogar ganz im Gegenteil: dazu haben wir die offizielle Statistik im Zeitverlauf ausgewertet: [[Brach liegende Potentiale]].)). An anderer Stelle haben wir ausgeführt, wie sich dieser Erfolg erheblich steigern ließe: 3,3% Effizienz-Steigerung je Jahr wäre mit etwas Engagement erreichbar und dies würde es erlauben, die Klimaziele relativ schnell zu erreichen((Zusammen mit einem etwa ebensolchen Ausbau der Erneuerbaren Energieerzeugung; beides ergänzt sich in ausgezeichneter Weise)).\\ \\
-Wie lässt sich konkret die Steigerung des Effizienz-Einsatzes erreichen? Das ist im Grunde verblüffend einfach: Z.B. werden jährlich etwa 3% aller Fenster in den Bestandsgebäuden erneuert. Bisher sind die neuen Fenster üblicherweise um etwa einen Faktor 2 besser als die alten. Insgesamt führt das so auf eine Verlustreduktion von ca. 1,5%/a. Bleiben wir bei der gleichen Austauschrate, gehen aber auf Fenster nach dem Stand der Technik über, so nimmt die Einsparung auf über 82% zu und das sind 2,6%/a in diesem Segment. Dies, obwohl noch nicht einmal eine erhöhte Austauschrate angesetzt wurde((Eine solche ist vor dem Hintergrund der fossilen Versorgungskrise und der hohen Wirtschaftlichkeit durchaus anzustreben)). Der Ansatz ist hier also: Es werden die ohnehin ablaufenden Neu- oder Ersatzinvestitionen durchgeführt - allerdings nicht mit einem "mittelmäßigen Durchschnittsprodukt", sondern mit um Faktoren verbesserten Komponenten((die es im Übrigen alle bereits am Markt zu vernünftigen Kosten gibt)). Wir wir zu noch mehr solchen verbesserten Bauteilen kommen, zeigt die folgende Folie. \\
+Wie lässt sich konkret die Steigerung des Effizienz-Einsatzes erreichen? Das ist im Grunde verblüffend einfach: Z.B. werden jährlich etwa 3% aller Fenster in den Bestandsgebäuden erneuert. Bisher sind die neuen Fenster üblicherweise um etwa einen Faktor 2 besser als die alten. Insgesamt führt das so auf eine Verlustreduktion von ca. 1,5%/a. Bleiben wir bei der gleichen Austauschrate, gehen aber auf Fenster nach dem Stand der Technik über, so nimmt die Einsparung auf über 82% zu und das sind 2,6%/a in diesem Segment. Dies, obwohl noch nicht einmal eine erhöhte Austauschrate angesetzt wurde((Eine solche ist vor dem Hintergrund der fossilen Versorgungskrise und der hohen Wirtschaftlichkeit durchaus anzustreben.)). Der Ansatz ist hier demnach: Es werden die ohnehin ablaufenden Neu- oder Ersatzinvestitionen durchgeführt - allerdings nicht mit einem "mittelmäßigen Durchschnittsprodukt", sondern mit um Faktoren verbesserten Komponenten((die es im Übrigen alle bereits am Markt zu vernünftigen Kosten gibt)). Wir wir zu noch mehr solchen verbesserten Bauteilen kommen, zeigt die folgende Folie. \\
 |<WRAP box 8cm>So funktioniert die bereits seit Jahrzehnten bewährte Vorgehensweise zur Initiierung der benötigten Effizienz-Verbesserung. Ein Hersteller eines Produktes, das bei seinem Einsatz Energieströme verursacht, kann hierzu beitragen((gezeigt am Bspl. eines Fensterrahmens. Es geht aber genauso z.B. für ein Steckernetzteil oder einen Auto-Dachträger oder einen Fahrstuhl oder...)). Der Hersteller überlegt sich einen Vorschlag für ein verbessertes Produkt und kontaktiert einen Energie-Effizienz-Zertifizierer((in diesem Fall geht es um das Zertifikat "Passivhaus-tauglich")). Der hat die Kompetenz, die verbesserte Komponente auf den tatsächlich erreichten Effizienzgrad zu prüfen((beim Fenster geht es hier vor allem um die Wärmeverluste, die regelmäßig in der Nutzungsdauer erheblich höher sind als z.B. die Herstellungsenergie für einen solchen Rahmen)). Werden die Kriterien erfüllt, kann das Effizienz-Zertifikat vergeben werden. Ist das noch nicht der Fall, so ist ein Ingenieur am PHI in der Lage, Hinweise auf noch bestehende Schwachstellen zu geben und Tipps dazu, wie sich diese weiter verbessern lassen. Nach einer endlichen Zahl von Schleifen gelingt hier regelmäßig eine Verbesserung um Faktoren. So sind bereits Tausende von erheblich Effizienz-verbesserten Komponenten auf den Markt gekommen.((Für die Regierungen wäre es i.Ü. relativ einfach, diese Prozesse verstärkt anzuschieben, indem für erfolgreiche Verbesserungen Anreize gegeben werden; die Kosten solcher Entwicklungen sind in den meisten Fällen nicht sonderlich hoch.)) </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff39_zertifiz.png?650|}} \\ <sub>**Abb. 39 Unabhängige Testung, Hilfe bei der Entwicklung und Zertifizierung energieeffizienter Komponenten**</sub>|