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energieeffizienz_jetzt:das_grosse_ganze

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energieeffizienz_jetzt:das_grosse_ganze [2022/11/20 19:02] – wfeistenergieeffizienz_jetzt:das_grosse_ganze [2023/12/20 18:08] (aktuell) – wfeist
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 **Energie** steht seit einiger Zeit im Mittelpunkt der wirtschaftspolitischen Diskussionen. Und tatsächlich ist der Wohlstand unserer modernen Industriegesellschaften erst durch die Verfügbarkeit großer Mengen an billiger Energie möglich geworden: Große Reisen, warme Wohnungen, vielfältige Güter, schnelle Kommunikation – vieles ist ohne die funktionierende Energieversorgung so nicht denkbar. Aber auch die großen Krisen unserer Zeit drehen sich oft um Energie – genauer um Energieträger und den Zugang zu diesen.\\ \\  **Energie** steht seit einiger Zeit im Mittelpunkt der wirtschaftspolitischen Diskussionen. Und tatsächlich ist der Wohlstand unserer modernen Industriegesellschaften erst durch die Verfügbarkeit großer Mengen an billiger Energie möglich geworden: Große Reisen, warme Wohnungen, vielfältige Güter, schnelle Kommunikation – vieles ist ohne die funktionierende Energieversorgung so nicht denkbar. Aber auch die großen Krisen unserer Zeit drehen sich oft um Energie – genauer um Energieträger und den Zugang zu diesen.\\ \\ 
-Das ist aber nur ein Aspekt des vielfältigen Begriffs Energie; der, welcher heute oft sehr stark im Mittelpunkt steht. Wir vergessen darüber leicht, dass Energie ursprünglich eine aus den Naturwissenschaften erarbeitete Größe ist, deren Bedeutungskern ziemlich weit an der heute überwiegend wahrgenommenen "Ware Energie" vorbeigeht. Der Zusammenhang zwischen beidem wird der Inhalt dieses Vortrags sein. Und die dabei gewonnenen Erkenntnisse werden es uns erlauben, die Zyklen der fortdauernden Energiekrisen künftig zu vermeiden.\\ +Das ist aber nur ein Aspekt des vielfältigen Begriffs Energie; der, welcher heute oft sehr stark im Mittelpunkt steht. Wir vergessen darüber leicht, dass Energie ursprünglich eine aus den Naturwissenschaften erarbeitete Größe ist, deren Bedeutungskern ziemlich weit an der heute überwiegend wahrgenommenen "Ware Energie" vorbeigeht. Der Zusammenhang zwischen beidem wird der Inhalt dieses Beitrages sein. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse werden es uns erlauben, die Zyklen der fortdauernden Energiekrisen künftig zu vermeiden.\\ 
  <WRAP BOX lo> Bemerkung für **Physiker-Kolleg*innen**: ((... Sie können Folie 4 bis 14 'überfliegen', das ist alles physikalisches Gemeingut. Die Folien 15 bis 25 enthalten die entscheidende Erweiterung. Natürlich ist auch das nicht "neu", das Literaturverzeichnis geht insbesondere auf historisch bedeutende Beiträge ein. Etwas überraschend ist vielleicht, dass diese Ansätze in den letzten 30 Jahren sehr erfolgreich geholfen haben, den Verbrauch nicht nur zu stabilisieren, sondern sogar zu senken; obwohl der Nachdruck gar nicht auf der Erschließung der Effizienzpotentiale lag (Folie 37). Sie können die Folien auch unter dem Link {{ :medien:medien:medien:wf_energiedienstleistungen.pdf |"Vortrag Energie"}} herunterladen und in eigenen Präsentationen verwenden. Ein Hinweis auf die Quelle freut uns natürlich immer.)) </WRAP>  <WRAP BOX lo> Bemerkung für **Physiker-Kolleg*innen**: ((... Sie können Folie 4 bis 14 'überfliegen', das ist alles physikalisches Gemeingut. Die Folien 15 bis 25 enthalten die entscheidende Erweiterung. Natürlich ist auch das nicht "neu", das Literaturverzeichnis geht insbesondere auf historisch bedeutende Beiträge ein. Etwas überraschend ist vielleicht, dass diese Ansätze in den letzten 30 Jahren sehr erfolgreich geholfen haben, den Verbrauch nicht nur zu stabilisieren, sondern sogar zu senken; obwohl der Nachdruck gar nicht auf der Erschließung der Effizienzpotentiale lag (Folie 37). Sie können die Folien auch unter dem Link {{ :medien:medien:medien:wf_energiedienstleistungen.pdf |"Vortrag Energie"}} herunterladen und in eigenen Präsentationen verwenden. Ein Hinweis auf die Quelle freut uns natürlich immer.)) </WRAP>
  
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 =====Kaffee - aber bitte schön heiß===== =====Kaffee - aber bitte schön heiß=====
-|<WRAP box 8cm>Wer mag nicht heißen Kaffee? Nur dass dieser, in eine normale Kanne abgefüllt, nicht lang heiß bleibt, denn er verliert Wärme über die Oberflächen an die kältere Umgebung. Clevere Ingenieure haben den "Wärmebedarf" berechnet und lassen die verlorene Energie einfach über eine elektrische Heizplatte nachliefern; das ist die aktive Methode. Es geht aber auch ohne viel Energie: Füllen wir den Kaffee in ein sehr gut dämmendes Gefäß (eine Thermoskanne) ein, dann ist der Verlust so gering, dass der Kaffee auch über Stunden heiß genossen werden kann. Überraschend für viele dürfte sein, dass fast unser gesamtes heutiges Energiesystem nur dazu dient, Verluste auszugleichen. Das genau wird in diesem Bilderbuch behandelt. Aber nun werfen wir erstmal einen Blick auf das heute übliche Energiesystem.      </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff02_kaffee.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 2**</sub> |+|<WRAP box 8cm>Wer mag nicht heißen Kaffee? Nur dass dieser, in eine normale Kanne abgefüllt, nicht lang heiß bleibt, denn er verliert Wärme über die Oberflächen an die kältere Umgebung. Clevere Ingenieure haben den "Wärmebedarf" berechnet und lassen die verlorene Energie einfach über eine elektrische Heizplatte nachliefern; das ist die aktive Methode. Es geht aber auch ohne viel Energie: Füllen wir den Kaffee in ein sehr gut dämmendes Gefäß (eine Thermoskanne) ein, dann ist der Verlust so gering, dass der Kaffee auch über Stunden heiß genossen werden kann. Überraschend für viele dürfte sein, dass fast unser gesamtes heutiges Energiesystem nur dazu dient, Verluste auszugleichen. Das genau wird in diesem Bilderbuch behandelt. Aber nun werfen wir erstmal einen Blick auf das heute übliche Energiesystem.      </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff02_kaffee.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 2 Beispiel für die Dienstleistung "Kaffee heiß halten" - mit der Lösung "Thermoskanne" **</sub> |
 |<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>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>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>|
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 |<WRAP box 8cm>Für einen ganz anderen Vergleich zeigen wir hier eine typische moderne Energienutzung: Wir **heizen** ein Gebäude. Für ein durchschnittliches Haus im Bestand in Deutschland werden dafür auch heute immer noch in etwa 3000 Liter Heizöl gebraucht. Wieviel Energie steckt in diesem Brennstoff? Gut merken lässt sich der Heizwert von 'Heizöl EL' mit ziemlich genau 10 kWh/Liter. Das führt die gebräuchlichste Energieeinheit für den Alltag ein: die "kilo-Watt-Stunde" **kWh**. In ihr wird Öl, Erdgas, Strom, Fernwärme, ... abgerechnet. Viele haben daher ein Gefühl für die Größenordnung von 1 kWh. Wir können diese Einheit in die SI-Basiseinheit "Joule" J umrechnen (dritte Zeile der Folie)((Die kWh ist eine "abgeleitete gesetzliche Einheit" und deswegen auch zulässig; und eine recht praktische Einheit)). Der Jahres-Heizöl-Verbrauch zur Heizung dieses Hauses ist das 3000fache dieser 10 kWh oder, in SI-Basiseinheiten, 108 Milliarden(!!) Joule. Das ist das 26,2-Millionenfache unserer Aktion "Klavier in den zweiten Stock". Was daraus insbesondere klar wird: Das Ausmaß der uns heute gewohnten Energieumsätze ist gigantisch((im wahrsten Sinne "Giga")), viel höher als die uns natürlicherweise möglichen Körperleistungen. </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff08_oelheizung.png?650|}}\\ \\ <sub>**Abb. 8 ** Gebäudeheizung: Wir setzen jährlich Unmengen an Brennstoffen für das Warmhalten unserer Gebäude ein. Das sind derzeit vor allem Erdgas und Heizöl. Allein mehr als die [[:erdgas-verbrauch|Hälfte des Erdgas-Verbrauchs]] in Deutschland wird nur für diesen Zweck verbrannt.  </sub>| \\  |<WRAP box 8cm>Für einen ganz anderen Vergleich zeigen wir hier eine typische moderne Energienutzung: Wir **heizen** ein Gebäude. Für ein durchschnittliches Haus im Bestand in Deutschland werden dafür auch heute immer noch in etwa 3000 Liter Heizöl gebraucht. Wieviel Energie steckt in diesem Brennstoff? Gut merken lässt sich der Heizwert von 'Heizöl EL' mit ziemlich genau 10 kWh/Liter. Das führt die gebräuchlichste Energieeinheit für den Alltag ein: die "kilo-Watt-Stunde" **kWh**. In ihr wird Öl, Erdgas, Strom, Fernwärme, ... abgerechnet. Viele haben daher ein Gefühl für die Größenordnung von 1 kWh. Wir können diese Einheit in die SI-Basiseinheit "Joule" J umrechnen (dritte Zeile der Folie)((Die kWh ist eine "abgeleitete gesetzliche Einheit" und deswegen auch zulässig; und eine recht praktische Einheit)). Der Jahres-Heizöl-Verbrauch zur Heizung dieses Hauses ist das 3000fache dieser 10 kWh oder, in SI-Basiseinheiten, 108 Milliarden(!!) Joule. Das ist das 26,2-Millionenfache unserer Aktion "Klavier in den zweiten Stock". Was daraus insbesondere klar wird: Das Ausmaß der uns heute gewohnten Energieumsätze ist gigantisch((im wahrsten Sinne "Giga")), viel höher als die uns natürlicherweise möglichen Körperleistungen. </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff08_oelheizung.png?650|}}\\ \\ <sub>**Abb. 8 ** Gebäudeheizung: Wir setzen jährlich Unmengen an Brennstoffen für das Warmhalten unserer Gebäude ein. Das sind derzeit vor allem Erdgas und Heizöl. Allein mehr als die [[:erdgas-verbrauch|Hälfte des Erdgas-Verbrauchs]] in Deutschland wird nur für diesen Zweck verbrannt.  </sub>| \\ 
  
-======Energieerhaltungssatz======+=====Energieerhaltungssatz=====
  
-|<WRAP box 8cm>Wir haben bisher drei Formen von Energie hier ausdrücklich kennengelernt: Mechanische potentielle Energie((genauer eigentlich Gravitationsenergie)), chemische Energie((des Heizöls)) und Wärme((...zum Warmhalten des Hauses)). Die Tabelle rechts zeigt eine Übersicht der heute in der Physik behandelten Energieformen. Das Geniale am Energiekonzept ist, dass alle diese Energieformen ineinander umwandelbar sind. Als Übung kann eine Matrix erstellt werden, welche Art Prozess (oder 'Maschine') für die Umwandlung von einer dieser Energieformen in die jeweils andere oft genutzt wird. Beispiel: Um elektrische Energie in elektromagnetische Energie (z.B. Licht) umzuwandeln, benutzen wir eine Glühbirne. In der zweiten Spalte der Tabelle ist die kennzeichnende Formel für die betreffende Energieform angegeben. Zeile 1 und Zeile 10 kennen wir schon. An den anderen braucht ein Leser sich vorerst nicht zu stören - wen es interessiert, eine ganze Menge davon werden z.B. in unserem [[grundlagen:grundkurs_bauphysik_waerme|"Bauphysik-Kurs"]] erklärt.</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff09_energieformen.png?650|}} \\ <sub>**Abb. 9 Energieformen **</sub>| +|<WRAP box 8cm>Wir haben bisher drei Formen von Energie hier ausdrücklich kennengelernt: Mechanische potentielle Energie((genauer eigentlich Gravitationsenergie)), chemische Energie((des Heizöls)) und Wärme((...zum Warmhalten des Hauses)). Die Tabelle rechts zeigt eine Übersicht der heute in der Physik behandelten Energieformen. Das Geniale am Energiekonzept ist, dass alle diese Energieformen ineinander umwandelbar sind. Als Übung kann eine Matrix erstellt werden, welche Art Prozess (oder 'Maschine') für die Umwandlung von einer dieser Energieformen in die jeweils andere oft genutzt wird. Beispiel: Um elektrische Energie in elektromagnetische Energie (z.B. Licht) umzuwandeln, benutzen wir eine Glühbirne. In der zweiten Spalte der Tabelle ist die kennzeichnende Formel für die betreffende Energieform angegeben. Zeile 1 und Zeile 10 kennen wir schon. An den anderen braucht ein Leser sich vorerst nicht zu stören - wen es interessiert, eine ganze Menge davon wird z.B. in unserem [[grundlagen:grundkurs_bauphysik_waerme|"Bauphysik-Kurs"]] erklärt.</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff09_energieformen.png?650|}} \\ <sub>**Abb. 9 Energieformen **</sub>| 
-|<WRAP box 10cm>Die Umwandlung mechanisch-potentieller Energie (Lageenergie) beim Fall eines Objekts aus der Höhe in Bewegungsenergie ist aus dem Alltag vertraut. Die stattfindende Verwandlung kleiner Höhendifferenzen in betragsmäßig gleiche 'kinetische Differenzen' ist leicht nachvollziehbar - wir erklären das genauer hier: [[grundlagen:Energiesatz der Mechanik]]. In dieser Übersicht geben wir nur das Ergebnis an: Die "Formel" für die klassische 'kinetische Energie'\\ \\ $ E_{kin}=\frac{1}{2} m v^2$.</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff10_energieumwandlung.png?650|}}<sub>**Abb. 10 Lageenergie kann in kinetische Energie umgewandelt werden - und umgekehrt.**</sub>|+|<WRAP box 10cm>Die Umwandlung mechanisch-potentieller Energie (Lageenergie) beim Fall eines Objekts aus der Höhe in Bewegungsenergie ist aus dem Alltag vertraut. Die stattfindende Verwandlung kleiner Höhendifferenzen in betragsmäßig gleiche 'kinetische Differenzen' ist leicht nachvollziehbar - wir erklären das genauer hier: [[grundlagen:Energiesatz der Mechanik]]. In dieser Übersicht geben wir nur das Ergebnis an: Die "Formel" für die klassische 'kinetische Energie'\\ \\ $ E_{kin}=\frac{1}{2} m v^2$.</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff10_energieumwandlung.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 10 Lageenergie kann in kinetische Energie umgewandelt werden - und umgekehrt.**</sub>|
 |<WRAP box 10cm>**"Energie geht nicht verloren"** - jedenfalls nicht in einem //geschlossenen System//. Das ist ein System, aus welchem die Systemumgrenzung durch NICHTS (Keine Materie, aber auch keinerlei Wirkung) überschritten werden kann. In so einem geschlossenen System bleibt die Energie dann erhalten((Verwirrt es zu sehr, wenn wir jetzt nach sehr sorgfältiger Analyse feststellen müssen, das es 'geschlossene Systeme' in der Praxis immer nur näherungsweise gibt? Ja, wir können 'Grenzüberschreitungen' mit raffinierter Technik sehr, sehr klein halten. Aber Null? Jedenfalls nicht streng in einer Umgebung, in der sich auch Menschen aufhalten können. Das "geschlossene System" ist also eine Idealvorstellung. Und vielleicht beruhigt das sogar: Im Gegensatz zu dem, was viele glauben, ist auch ein Passivhaus ein offenes System. Die Verlustströme sind nur so klein, dass sie niemanden mehr jucken. Und dass wir, für die Energiebilanzen, in ausreichend guter Näherung mit dem "geschlossenen-System-Modell" arbeiten können. Wenngleich z.B. beachtliche klassische Stoffströme, wie z.B. Frischluft und Trinkwasser, die Systemgrenzen ständig durchströmen.)) Manchmal ist die Aussage zu hören, wegen des Energiesatzes "gäbe es keine Energieverluste". Das ist Unsinn: Dies würde nur gelten, wenn alle Systeme streng geschlossene Systeme wären - Energieströme, welche ansonsten die Grenzen eines Systems nach außen hin überschreiten, können mit Fug und Recht als "Energieverluste" bezeichnet werden: Verloren für das System. \\ \\ Ein drastischer Vergleich: Wenn ich Geld "zum Fenster raus" werfe, dann ist dieses Geld für mich verloren. </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff11_abgeschlossenes_sys.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 11 Der Energieerhaltungssatz gilt für jedes abgeschlossene System**</sub>\\ \\  |  |<WRAP box 10cm>**"Energie geht nicht verloren"** - jedenfalls nicht in einem //geschlossenen System//. Das ist ein System, aus welchem die Systemumgrenzung durch NICHTS (Keine Materie, aber auch keinerlei Wirkung) überschritten werden kann. In so einem geschlossenen System bleibt die Energie dann erhalten((Verwirrt es zu sehr, wenn wir jetzt nach sehr sorgfältiger Analyse feststellen müssen, das es 'geschlossene Systeme' in der Praxis immer nur näherungsweise gibt? Ja, wir können 'Grenzüberschreitungen' mit raffinierter Technik sehr, sehr klein halten. Aber Null? Jedenfalls nicht streng in einer Umgebung, in der sich auch Menschen aufhalten können. Das "geschlossene System" ist also eine Idealvorstellung. Und vielleicht beruhigt das sogar: Im Gegensatz zu dem, was viele glauben, ist auch ein Passivhaus ein offenes System. Die Verlustströme sind nur so klein, dass sie niemanden mehr jucken. Und dass wir, für die Energiebilanzen, in ausreichend guter Näherung mit dem "geschlossenen-System-Modell" arbeiten können. Wenngleich z.B. beachtliche klassische Stoffströme, wie z.B. Frischluft und Trinkwasser, die Systemgrenzen ständig durchströmen.)) Manchmal ist die Aussage zu hören, wegen des Energiesatzes "gäbe es keine Energieverluste". Das ist Unsinn: Dies würde nur gelten, wenn alle Systeme streng geschlossene Systeme wären - Energieströme, welche ansonsten die Grenzen eines Systems nach außen hin überschreiten, können mit Fug und Recht als "Energieverluste" bezeichnet werden: Verloren für das System. \\ \\ Ein drastischer Vergleich: Wenn ich Geld "zum Fenster raus" werfe, dann ist dieses Geld für mich verloren. </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff11_abgeschlossenes_sys.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 11 Der Energieerhaltungssatz gilt für jedes abgeschlossene System**</sub>\\ \\  | 
 |<WRAP box 10cm>Offene Systeme sind die Regel: Auch hier muss das System aber eindeutig charakterisiert werden durch eine räumlich abgrenzendend Systemhülle. Nur dass diese jetzt von Energie- und Stoffströmen überschritten werden kann. Der Vorteil des Energiebegriffs zeigt sich aber auch hier, denn es reicht jetzt offenbar, die "grenzüberschreitenden" Energieströme durch diese Hülle zu bilanzieren. Ist ein solcher Energiestrom negativ (vom System aus gesehen), so handelt es sich per Definition um einen Verlust, ist er positiv, handelt es sich um von außen zugeführte Energie. Nun ist die Energiebilanz offensichtlich((in Analogie zu einer Stoffbilanz)): Die Änderung der Energieinhalts (der "Inneren Energie") ist gleich der Summe aller die Hülle durchtretenden Energieströme; oder, m.a.W.: Die Differenz von Energiegewinnen minus der Energieverluste. </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff12_offenes_sys.png?650|}}<sub>**Abb. 12 Bei offenen Systemen kann es (...wird es) Energieverluste geben; das sind die Energieströme, die das System verlassen **</sub>\\ \\  | |<WRAP box 10cm>Offene Systeme sind die Regel: Auch hier muss das System aber eindeutig charakterisiert werden durch eine räumlich abgrenzendend Systemhülle. Nur dass diese jetzt von Energie- und Stoffströmen überschritten werden kann. Der Vorteil des Energiebegriffs zeigt sich aber auch hier, denn es reicht jetzt offenbar, die "grenzüberschreitenden" Energieströme durch diese Hülle zu bilanzieren. Ist ein solcher Energiestrom negativ (vom System aus gesehen), so handelt es sich per Definition um einen Verlust, ist er positiv, handelt es sich um von außen zugeführte Energie. Nun ist die Energiebilanz offensichtlich((in Analogie zu einer Stoffbilanz)): Die Änderung der Energieinhalts (der "Inneren Energie") ist gleich der Summe aller die Hülle durchtretenden Energieströme; oder, m.a.W.: Die Differenz von Energiegewinnen minus der Energieverluste. </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff12_offenes_sys.png?650|}}<sub>**Abb. 12 Bei offenen Systemen kann es (...wird es) Energieverluste geben; das sind die Energieströme, die das System verlassen **</sub>\\ \\  |
 |<WRAP box 10cm>Eine in der Technik beliebte Darstellung ist das Energiefluss-Diagramm. Hier liegt der Nachdruck auf den das System durchströmenden Energieströmen: In der Regel kommen von links "zuströmende Energieflüsse" und gehen nach rechts die das System wieder verlassenden Energieströme. Oft werden "Verlustströme" und "nutzbare Energieströme" unterschieden, wobei die Verlustströme dann gern als 'ins Nirvana' führender Pfeil nach oben dargestellt werden. Weil die meisten technischen Systeme sich in einem Fließgleichgewicht befinden((so lässt sich eine Maschine wirtschaftlich optimal im Dauerbetrieb einsetzen)) ist in der Regel die im System liegende Energie konstant, d.h. die Änderung der inneren Energie Null. Dann ist die Energiebilanz ganz einfach: Die Summe aller Gewinne ist gleich der Summe aller Beträge der Verluste. Hier kann nun der Wirkungsgrad eines Systems definiert werden: Das ist genau der Anteil der zugeführten Energieströme $E_{in}$ , der als nutzbarer Energiestrom $E_{out}$ das System wieder verlässt: \\ \\ |<WRAP box 10cm>Eine in der Technik beliebte Darstellung ist das Energiefluss-Diagramm. Hier liegt der Nachdruck auf den das System durchströmenden Energieströmen: In der Regel kommen von links "zuströmende Energieflüsse" und gehen nach rechts die das System wieder verlassenden Energieströme. Oft werden "Verlustströme" und "nutzbare Energieströme" unterschieden, wobei die Verlustströme dann gern als 'ins Nirvana' führender Pfeil nach oben dargestellt werden. Weil die meisten technischen Systeme sich in einem Fließgleichgewicht befinden((so lässt sich eine Maschine wirtschaftlich optimal im Dauerbetrieb einsetzen)) ist in der Regel die im System liegende Energie konstant, d.h. die Änderung der inneren Energie Null. Dann ist die Energiebilanz ganz einfach: Die Summe aller Gewinne ist gleich der Summe aller Beträge der Verluste. Hier kann nun der Wirkungsgrad eines Systems definiert werden: Das ist genau der Anteil der zugeführten Energieströme $E_{in}$ , der als nutzbarer Energiestrom $E_{out}$ das System wieder verlässt: \\ \\
 ${\displaystyle \eta = \frac{E_{out}}{E_{in}}}$\\         </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff13_flussbild.png?650|}}  \\  <sub>**Abb. 13: Das Energieflussdiagramm, eine hochanschauliche Darstellung der Prozesse   **</sub>| ${\displaystyle \eta = \frac{E_{out}}{E_{in}}}$\\         </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff13_flussbild.png?650|}}  \\  <sub>**Abb. 13: Das Energieflussdiagramm, eine hochanschauliche Darstellung der Prozesse   **</sub>|
 +===Ketten von Energiesystemen===
 |<WRAP box 10cm>Häufig gibt es ganze Ketten aufeinderfolgender Energiesysteme, von denen das jeweils nachfolgende System den nutzbaren Output des vorausgehenden weiter verarbeitet. In jedem Glied der Kette gibt es zugehörige Verluste und für jedes Einzelsystem lässt sich ein individueller Wirkungsgrad angeben. Für die gesamte Kette ergibt sich ein "Gesamtwirkungsgrad" gerade als Produkt der Einzelwirkungsgrade. Es gibt auch komplexere Flussbilder mit mehreren Output-Strömen (oft "Koppelprodukte" genannt) und "Schleifen", die entstehen, wenn Ströme aus einem späteren Prozess in eine vorausgehendes System((oder das gleiche)) zurückgespeist werden((Energierückgewinnung)). Das sog. Sankey-Diagramm ist ein mächtiges und zugleich hoch anschauliches Tool zur Bilanzierung komplexer Energiesysteme auf einer systemanalytisch pauschalisierten Ebene.\\ \\  Ingenieure und Energieversorger lassen diese Energieflussbilder meist nach der dann als "Endsystem" bezeichneten ersten Maschine des Energienutzers ("End"-Nutzer oder Endverbraucher oder Kunde) enden. Was aus diesem System noch herauskommt wird gern als "Nutzenergie" bezeichnet. Weil diese Energie aber auch beim Endnutzer in aller Regel nicht gespeichert wird, sondern der Energiestrom auch dort nicht endet, ist die Bezeichnung "Nutz"-Energie genau genommen eine Irreführung. Als Physiker und Ingenieure verfolgen wir die Energieströme noch ein paar Schritte weiter; nämlich so lange, bis sie das letzte System mit menschlicher Nutzung tatsächlich verlassen haben((das gilt für den überwiegenden Teil aller Energieströme)) ODER "endgültig" in einem System verweilen((Das gibt es manchmal: Z.B. wenn das Klavier in der angehobenen Lage im 2. Stock verbleibt oder wenn ein hergestellter Rohstoff (z.B. Aluminium) als Produkt stabil eingesetzt wird)).  </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff14_flussbild_kette.png?650|}} \\  <sub>**Abb. 14: Energie-"Versorgungs"-Kette; oft viele hintereinandergeschaltete Systeme\\  Wobei das letzte Glied regelmäßig gar nicht dargestellt wird; das ist nämlich in der Hand des "Endverbrauchers". Und sollte der etwa auf die Idee kommen, wirklich energieeffizient mit der eingekauften Energie umzugehen, dann würden die Energieversorger ja weniger umsetzen. Darüber zu klagen, dass das aus Sicht der Energieverkäufer so ist, wäre ebenso naiv wie unehrlich. Solange aber ausschließlich die Energieverkäufer als die 'Experten für Energie' gelten, lässt sich die Gesellschaft hier täuschen. Energieeffizienz beim 'Endverbraucher' ist eine bedeutende Alternative zur Beschaffung von immer mehr Energie; das muss aber von den Menschen erst erkannt werden.    **</sub>| |<WRAP box 10cm>Häufig gibt es ganze Ketten aufeinderfolgender Energiesysteme, von denen das jeweils nachfolgende System den nutzbaren Output des vorausgehenden weiter verarbeitet. In jedem Glied der Kette gibt es zugehörige Verluste und für jedes Einzelsystem lässt sich ein individueller Wirkungsgrad angeben. Für die gesamte Kette ergibt sich ein "Gesamtwirkungsgrad" gerade als Produkt der Einzelwirkungsgrade. Es gibt auch komplexere Flussbilder mit mehreren Output-Strömen (oft "Koppelprodukte" genannt) und "Schleifen", die entstehen, wenn Ströme aus einem späteren Prozess in eine vorausgehendes System((oder das gleiche)) zurückgespeist werden((Energierückgewinnung)). Das sog. Sankey-Diagramm ist ein mächtiges und zugleich hoch anschauliches Tool zur Bilanzierung komplexer Energiesysteme auf einer systemanalytisch pauschalisierten Ebene.\\ \\  Ingenieure und Energieversorger lassen diese Energieflussbilder meist nach der dann als "Endsystem" bezeichneten ersten Maschine des Energienutzers ("End"-Nutzer oder Endverbraucher oder Kunde) enden. Was aus diesem System noch herauskommt wird gern als "Nutzenergie" bezeichnet. Weil diese Energie aber auch beim Endnutzer in aller Regel nicht gespeichert wird, sondern der Energiestrom auch dort nicht endet, ist die Bezeichnung "Nutz"-Energie genau genommen eine Irreführung. Als Physiker und Ingenieure verfolgen wir die Energieströme noch ein paar Schritte weiter; nämlich so lange, bis sie das letzte System mit menschlicher Nutzung tatsächlich verlassen haben((das gilt für den überwiegenden Teil aller Energieströme)) ODER "endgültig" in einem System verweilen((Das gibt es manchmal: Z.B. wenn das Klavier in der angehobenen Lage im 2. Stock verbleibt oder wenn ein hergestellter Rohstoff (z.B. Aluminium) als Produkt stabil eingesetzt wird)).  </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff14_flussbild_kette.png?650|}} \\  <sub>**Abb. 14: Energie-"Versorgungs"-Kette; oft viele hintereinandergeschaltete Systeme\\  Wobei das letzte Glied regelmäßig gar nicht dargestellt wird; das ist nämlich in der Hand des "Endverbrauchers". Und sollte der etwa auf die Idee kommen, wirklich energieeffizient mit der eingekauften Energie umzugehen, dann würden die Energieversorger ja weniger umsetzen. Darüber zu klagen, dass das aus Sicht der Energieverkäufer so ist, wäre ebenso naiv wie unehrlich. Solange aber ausschließlich die Energieverkäufer als die 'Experten für Energie' gelten, lässt sich die Gesellschaft hier täuschen. Energieeffizienz beim 'Endverbraucher' ist eine bedeutende Alternative zur Beschaffung von immer mehr Energie; das muss aber von den Menschen erst erkannt werden.    **</sub>|
 |<WRAP box 10cm>Das letzte in der Nutzung befindliche System ist hier allein dargestellt, für den Fall, dass der erzeugte Nutzen selbst nicht in Energieeinheiten gemessen werden kann((was in ca. 95% aller Anwendungen der Fall ist, wie wir noch sehen werden)). Dies ist das eigentlich wichtigste Teilsystem der Kette überhaupt: Hier wird nämlich das erzeugt, wofür die gesamte Kette letztlich dient: Wir nennen das die **Energiedienstleistung**((engl. **Energy-Service**)), der eigentliche Nutzen des Energieeinsatzes((Das System selbst nennen wir das "Dienstleistungssystem" und die Energie, die dort als Input eingespeist wird, die "Nutzenergie".)). Als Output gibt es auch hier((wg. des Energiesatzes für das offene System)) einen Energiestrom. Dabei handelt es sich allerdings ausschließlich um einen Verlust: Denn **nach** der Nutzung ist die Energie aus unserer Sicht "endgültig verbraucht", sie verlässt das letzte beachtete durchströmte System in die((regelmäßig nicht mehr beachtete)) Umwelt.\\ </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff15_flussbild_nutzung.png?650|}} \\ <sub>**Abb. 15: Hier ist es nun, das letzte und eigentlich entscheidende Glied der Energieversorgungskette: Es ist das System, welches den eigekauften Energiestrom für die tatsächlich benötigte Dienstleistung einsetzt, im Fall der Heizung ist das das Gebäude selbst. Durch die Hülle entsteht aus dem Wärmestrom eine Temperaturdifferenz. Wie groß diese ist, hängt entscheidend von der Qualität dieser Hülle ab. Der Wärmstrom selbst endet vollständig in der Umwelt - es handelt sich letztendlich ausschließlich um Wärmeverluste. \\  \\     **</sub>| |<WRAP box 10cm>Das letzte in der Nutzung befindliche System ist hier allein dargestellt, für den Fall, dass der erzeugte Nutzen selbst nicht in Energieeinheiten gemessen werden kann((was in ca. 95% aller Anwendungen der Fall ist, wie wir noch sehen werden)). Dies ist das eigentlich wichtigste Teilsystem der Kette überhaupt: Hier wird nämlich das erzeugt, wofür die gesamte Kette letztlich dient: Wir nennen das die **Energiedienstleistung**((engl. **Energy-Service**)), der eigentliche Nutzen des Energieeinsatzes((Das System selbst nennen wir das "Dienstleistungssystem" und die Energie, die dort als Input eingespeist wird, die "Nutzenergie".)). Als Output gibt es auch hier((wg. des Energiesatzes für das offene System)) einen Energiestrom. Dabei handelt es sich allerdings ausschließlich um einen Verlust: Denn **nach** der Nutzung ist die Energie aus unserer Sicht "endgültig verbraucht", sie verlässt das letzte beachtete durchströmte System in die((regelmäßig nicht mehr beachtete)) Umwelt.\\ </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff15_flussbild_nutzung.png?650|}} \\ <sub>**Abb. 15: Hier ist es nun, das letzte und eigentlich entscheidende Glied der Energieversorgungskette: Es ist das System, welches den eigekauften Energiestrom für die tatsächlich benötigte Dienstleistung einsetzt, im Fall der Heizung ist das das Gebäude selbst. Durch die Hülle entsteht aus dem Wärmestrom eine Temperaturdifferenz. Wie groß diese ist, hängt entscheidend von der Qualität dieser Hülle ab. Der Wärmstrom selbst endet vollständig in der Umwelt - es handelt sich letztendlich ausschließlich um Wärmeverluste. \\  \\     **</sub>|
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 |<WRAP box 10cm>Das ist schematisch das eigentlich entscheidende Dienstleistungssystem der "Raumheizung": Es ist das Gebäude selbst, in dessen Innerem (orange) die Dienstleistung gewährleistet wird: Vereinfacht hier mit einer konstanten Innentemperatur gekennzeichnet. Der Physiker weiß sofort: Bei konstanter Innentemperatur ändert sich die Innere Energie dieses Systems nicht; das täte sie aber, wenn wir das System in einer kälteren Umgebung einfach so sich selbst überlassen würden: Da fließt dann nämlich Wärme ab, nach außen, in die Umgebung. Diese Wärme verlässt unsere Nutzungskette endgültig und sie lässt sich aus der Umgebung auch nur noch mit Aufwand zurückholen((dazu unternehmen wir aber normalerweise keinerlei Anstrengung)). Hier handelt es sich somit um Energie-Verluste; und zwar ausschließlich Energieverluste, keine einzige kWh der im letzten Winter verbrauchten Heizenergie ist jetzt im Gebäude noch irgendwo "anwesend". Die Höhe der Energieverluste entscheiden sich nach dem Aufbau der Hüllflächenkomponenten des Gebäudes: Lassen die einen zügigen Wärmetransport zu (z.B. ein Einfachglas), so sind die Verluste hoch; ist es eine Vakuumverglasung, so sind sie vernachlässigbar klein.            </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff17_bilanz.png?650|}} \\  <sub>**Abb. 17: Schema des Energieflusses in Gebäuden; das ist eine einfache Energiebilanz, weil es sich um ein offenes System mit identischem End- wie Anfangszustand handelt. Die Summe der eintretenden Energieströme muss daher gleich er Summe der Verluste sein.  **</sub>| |<WRAP box 10cm>Das ist schematisch das eigentlich entscheidende Dienstleistungssystem der "Raumheizung": Es ist das Gebäude selbst, in dessen Innerem (orange) die Dienstleistung gewährleistet wird: Vereinfacht hier mit einer konstanten Innentemperatur gekennzeichnet. Der Physiker weiß sofort: Bei konstanter Innentemperatur ändert sich die Innere Energie dieses Systems nicht; das täte sie aber, wenn wir das System in einer kälteren Umgebung einfach so sich selbst überlassen würden: Da fließt dann nämlich Wärme ab, nach außen, in die Umgebung. Diese Wärme verlässt unsere Nutzungskette endgültig und sie lässt sich aus der Umgebung auch nur noch mit Aufwand zurückholen((dazu unternehmen wir aber normalerweise keinerlei Anstrengung)). Hier handelt es sich somit um Energie-Verluste; und zwar ausschließlich Energieverluste, keine einzige kWh der im letzten Winter verbrauchten Heizenergie ist jetzt im Gebäude noch irgendwo "anwesend". Die Höhe der Energieverluste entscheiden sich nach dem Aufbau der Hüllflächenkomponenten des Gebäudes: Lassen die einen zügigen Wärmetransport zu (z.B. ein Einfachglas), so sind die Verluste hoch; ist es eine Vakuumverglasung, so sind sie vernachlässigbar klein.            </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff17_bilanz.png?650|}} \\  <sub>**Abb. 17: Schema des Energieflusses in Gebäuden; das ist eine einfache Energiebilanz, weil es sich um ein offenes System mit identischem End- wie Anfangszustand handelt. Die Summe der eintretenden Energieströme muss daher gleich er Summe der Verluste sein.  **</sub>|
 |<WRAP box 10cm>Das Ausmaß der Verluste lässt sich nach den Gesetzen des Wärmetransports sogar leicht ausrechnen: Materialien wie Beton leiten Wärme sehr gut von Bereichen höherer in Gebiete niedrigerer Temperatur weiter. Besteht eine Gebäudehülle im Wesentlichen **nur** aus Beton, so sind die Wärmeverluste sehr hoch und entsprechend viel muss nachgeheizt werden. Viele unseren bestehenden Gebäude sind so gebaut, als ob es ganz gleichgültig wäre, dass auf diesem Weg riesige Energiemengen 'einfach so' in die Umgebung abfließen können. \\ \\ Was wir hier sehen: Es ist vor allem die Qualität des Dienstleistungssystems, in unserem Fall charakterisiert von der Wärmedämmwirkung (dem "Wärmedurchgangswiderstand") der Gebäudehülle, wodurch der 'Bedarf' an nachzuliefernder Energie bestimmt wird. \\ (Elektro- und Elektronikingenieure und Facharbeiter können das an Hand des elektrischen Analogmodells((Der Wärmestrom verhält sich im Analogmodell wie ein elektrischer Strom; die Spannung entspricht dabei der Temperaturdifferenz, der Wärmedurchgangswiderstand dem elektrischen Widerstand $R$. Nach dem Ohm'schen Gesetz muss dann der Strom durch $R$ den Wert $ \frac {\Delta \phi}{R}$ annehmen, um die Potentialdifferenz $\Delta \phi$ (entspricht der Temperaturdifferenz $\Delta T$) aufzubauen. "Hochohmig" bedeutet kleinen Strom; niederohmig (=schlecht gedämmt) hohem Strom. $R$ ist der Kehrwert des Leitwertes (entspricht dem Wärmedurchgangskoeffizienten). Auch die elektrische Kapazität C entspricht übrigens in diesem Analogmodell der thermischen Kapazität ("Wärmespeicherfähigkeit"). Alles, was man über die Berechnung elektrischer Netzwerke weiß, lässt sich so 1:1 in die thermischen Vorgänge übersetzen. Historisches Schmankerln: Vor der Zeit der Digitalrechner haben Bauphysiker tatsächlich eine Zeitlang elektrische Analog-Schaltungen zusammengelötet, um Fragen des thermischen Verhaltens von Komponenten im sehr viel schnelleren elektrischen Modell zu studieren. Das Stichwort ist hierzu "Beuken-Modelle". Die Nerds der Gebäudesimulation kommunizieren noch heute gern ihre jeweiligen Ansätze gern mit einer elektrischen Analogschaltung, z.B. "Einkapazitätenmodell" oder "$\pi$-Glied" bzw. "Tiefpass". Übrigens wird, diese Analogie im Kopf, auch sehr leicht klar, dass hohe Kapazitäten allenfalls glättende, aber bei periodischen Vorgängen nie stromsparende Wirkung haben (Tiefpassverhalten); es sei denn, sie sind so groß, dass sie saisonal Energie speichern; die Zeitkonstanten von Gebäuden liegen aber im Bereich von Stunden bis wenigen Tagen.)) sehr einfach verstehen). </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff18_ungedaemmt.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 18 **Baustelle eines Hochhauses: Die Hülle besteht vor allem aus hochwärmeleitendem Beton. </sub>| |<WRAP box 10cm>Das Ausmaß der Verluste lässt sich nach den Gesetzen des Wärmetransports sogar leicht ausrechnen: Materialien wie Beton leiten Wärme sehr gut von Bereichen höherer in Gebiete niedrigerer Temperatur weiter. Besteht eine Gebäudehülle im Wesentlichen **nur** aus Beton, so sind die Wärmeverluste sehr hoch und entsprechend viel muss nachgeheizt werden. Viele unseren bestehenden Gebäude sind so gebaut, als ob es ganz gleichgültig wäre, dass auf diesem Weg riesige Energiemengen 'einfach so' in die Umgebung abfließen können. \\ \\ Was wir hier sehen: Es ist vor allem die Qualität des Dienstleistungssystems, in unserem Fall charakterisiert von der Wärmedämmwirkung (dem "Wärmedurchgangswiderstand") der Gebäudehülle, wodurch der 'Bedarf' an nachzuliefernder Energie bestimmt wird. \\ (Elektro- und Elektronikingenieure und Facharbeiter können das an Hand des elektrischen Analogmodells((Der Wärmestrom verhält sich im Analogmodell wie ein elektrischer Strom; die Spannung entspricht dabei der Temperaturdifferenz, der Wärmedurchgangswiderstand dem elektrischen Widerstand $R$. Nach dem Ohm'schen Gesetz muss dann der Strom durch $R$ den Wert $ \frac {\Delta \phi}{R}$ annehmen, um die Potentialdifferenz $\Delta \phi$ (entspricht der Temperaturdifferenz $\Delta T$) aufzubauen. "Hochohmig" bedeutet kleinen Strom; niederohmig (=schlecht gedämmt) hohem Strom. $R$ ist der Kehrwert des Leitwertes (entspricht dem Wärmedurchgangskoeffizienten). Auch die elektrische Kapazität C entspricht übrigens in diesem Analogmodell der thermischen Kapazität ("Wärmespeicherfähigkeit"). Alles, was man über die Berechnung elektrischer Netzwerke weiß, lässt sich so 1:1 in die thermischen Vorgänge übersetzen. Historisches Schmankerln: Vor der Zeit der Digitalrechner haben Bauphysiker tatsächlich eine Zeitlang elektrische Analog-Schaltungen zusammengelötet, um Fragen des thermischen Verhaltens von Komponenten im sehr viel schnelleren elektrischen Modell zu studieren. Das Stichwort ist hierzu "Beuken-Modelle". Die Nerds der Gebäudesimulation kommunizieren noch heute gern ihre jeweiligen Ansätze gern mit einer elektrischen Analogschaltung, z.B. "Einkapazitätenmodell" oder "$\pi$-Glied" bzw. "Tiefpass". Übrigens wird, diese Analogie im Kopf, auch sehr leicht klar, dass hohe Kapazitäten allenfalls glättende, aber bei periodischen Vorgängen nie stromsparende Wirkung haben (Tiefpassverhalten); es sei denn, sie sind so groß, dass sie saisonal Energie speichern; die Zeitkonstanten von Gebäuden liegen aber im Bereich von Stunden bis wenigen Tagen.)) sehr einfach verstehen). </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff18_ungedaemmt.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 18 **Baustelle eines Hochhauses: Die Hülle besteht vor allem aus hochwärmeleitendem Beton. </sub>|
-|<WRAP box 10cm>Hier ist nun die quantitative Fassung der Energieverluste für ein konkretes Gebäude, wie wir es noch bis vor Kurzem üblicherweise gebaut haben((Berechnen lässt sich das in jedem konkreten Fall mit dem Programm [[planung/energieeffizienz_ist_berechenbar/energiebilanzen_mit_dem_phpp|PHPP]].)). Auf der linken Seite sind leicht ermittelbaren Verluste aufgestapelt: Es treten die Lüftung, die Außenwand und die Fenster hervor. Ein Teil der Verluste wird quasi kostenlos von solaren Beiträgen durch die Fenster und von Personen und Geräten geliefert. Weil aber die Verluste vollständig kompensiert werden müssen((Das ist wie bei einer Waage)), ist der bedeutende Energiestrom auf der Zufuhrseite die Heizwärme (rot dargestellt). Das sind in diesem Fall um 96 kWh/(m²a)((Bezogen auf die Wohnfläche)). Nicht mehr ganz so viel wie in den meisten Altbauten, aber immer noch eine gigantische Energiemenge, die, aus Öl nachgeliefert, so etwa 1500 Liter Heizöl jährlich verschlingt. Dabei wird die zugehörige Menge von fast genau 4 Tonnen CO<sub>2</sub> in die Atmosphäre freigesetzt.       </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff19_phpp_konvemt.png?650|}} <sub>**Abb. 19 Die Energiebilanz in einem konkreten Fall für einen heute in Europa "üblichen" Neubau. Noch immer lassen wir da hohe Verlustwärmeströme zu.**</sub>|+|<WRAP box 10cm>Hier ist nun die quantitative Fassung der Energieverluste für ein konkretes Gebäude, wie wir es noch bis vor Kurzem üblicherweise gebaut haben((Berechnen lässt sich das in jedem konkreten Fall mit dem Programm [[planung/energieeffizienz_ist_berechenbar/energiebilanzen_mit_dem_phpp|PHPP]].)). Auf der linken Seite sind leicht ermittelbaren Verluste aufgestapelt: Es treten die Lüftung, die Außenwand und die Fenster hervor. Ein Teil der Verluste wird quasi kostenlos von solaren Beiträgen durch die Fenster und von Personen und Geräten geliefert. Weil aber die Verluste vollständig kompensiert werden müssen((Das ist wie bei einer Waage)), ist der bedeutende Energiestrom auf der Zufuhrseite die Heizwärme (rot dargestellt). Das sind in diesem Fall um 96 kWh/(m²a)((Bezogen auf die Wohnfläche)). Nicht mehr ganz so viel wie in den meisten Altbauten, aber immer noch eine gigantische Energiemenge, die, aus Öl nachgeliefert, so etwa 1500 Liter Heizöl jährlich verschlingt. Dabei wird die zugehörige Menge von fast genau 4 Tonnen CO<sub>2</sub> in die Atmosphäre freigesetzt.       </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff19_phpp_konvemt.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 19 Die Energiebilanz in einem konkreten Fall für einen heute in Europa "üblichen" Neubau. Noch immer lassen wir da hohe Verlustwärmeströme zu.**</sub>|
 |<WRAP box 10cm>Durch technische Verbesserungen am Nutzungssystem lassen sich die Verluste umfassend verringern. "Technisch" heißt in diesem Fall bautechnisch; z.B. bessere Fenster (dreifachverglast), bessere Wärmeschutz im Dach (z.B. Dämmstoff in die Geschossdecke eingelegt), eine Verkleidung der Fassade. Diese Verbesserungen können mit dem heutigen Stand der Bautechnik die Verluste nicht nur "so ein bisschen" reduzieren, sondern in sehr großem Umfang; im nebenstehenden Beispiel wurde dieser Neubau mit einer Gebäudehülle gebaut, die nur noch etwa ein Viertel der üblichen Verluste bewirkt. Weil die kostenlos nachgelieferte "freie Wärme" aber in etwa gleich groß bleibt, schlagen die verringerten Verluste fast vollständig auf die Heizwärme durch, die sogar nur noch etwa ein Siebtel, nämlich ca. 14 kWh/(m²a), beträgt. Das ist i.Ü. so wenig Heizenergie, dass wir dafür gar keine Öl- oder Gasheizung mehr brauchen. So kleine Energiemengen können ganz problemlos aus Erneuerbaren Quellen kommen - und sie können ebenfalls ohne Problem über das bestehende Stromnetz geliefert werden((das zugehörige Windrad kann also auch ganz woanders stehen. **Entscheidend** ist dafür tatsächlich, dass die erforderliche Leistung auch in der Summe über alle Verbraucher die der heute maximal auftretenden Spitzenlasten nicht erheblich überschreitet. Wollten wir alle heutigen schlecht gedämmten Gebäude elektrisch beheizen, dann würde das eine zusätzliche Spitzenlast von über 300 GW verursachen. Das sind 270 Großkraftwerke und ist etwa noch einmal dreimal so viel die insgesamt bisher in Deutschland maximal aufgetretene elektrische Leistung.)).</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff20_phpp_passivhaus.png?650|}} \\  <sub>**Abb. 20: Das architektonisch vollständig gleiche Gebäude wie in Abb. 19, nur, dass in diesem Fall ein guter Dämmstoff eingesetzt, Dreischeibenverglaste Fenster verwendet und eine Wärmerückgewinnung betrieben wird. Diese Häuser sind tatsächlich so gebaut worden [Feist/Peper 2002].**\\  \\  |<WRAP box 10cm>Durch technische Verbesserungen am Nutzungssystem lassen sich die Verluste umfassend verringern. "Technisch" heißt in diesem Fall bautechnisch; z.B. bessere Fenster (dreifachverglast), bessere Wärmeschutz im Dach (z.B. Dämmstoff in die Geschossdecke eingelegt), eine Verkleidung der Fassade. Diese Verbesserungen können mit dem heutigen Stand der Bautechnik die Verluste nicht nur "so ein bisschen" reduzieren, sondern in sehr großem Umfang; im nebenstehenden Beispiel wurde dieser Neubau mit einer Gebäudehülle gebaut, die nur noch etwa ein Viertel der üblichen Verluste bewirkt. Weil die kostenlos nachgelieferte "freie Wärme" aber in etwa gleich groß bleibt, schlagen die verringerten Verluste fast vollständig auf die Heizwärme durch, die sogar nur noch etwa ein Siebtel, nämlich ca. 14 kWh/(m²a), beträgt. Das ist i.Ü. so wenig Heizenergie, dass wir dafür gar keine Öl- oder Gasheizung mehr brauchen. So kleine Energiemengen können ganz problemlos aus Erneuerbaren Quellen kommen - und sie können ebenfalls ohne Problem über das bestehende Stromnetz geliefert werden((das zugehörige Windrad kann also auch ganz woanders stehen. **Entscheidend** ist dafür tatsächlich, dass die erforderliche Leistung auch in der Summe über alle Verbraucher die der heute maximal auftretenden Spitzenlasten nicht erheblich überschreitet. Wollten wir alle heutigen schlecht gedämmten Gebäude elektrisch beheizen, dann würde das eine zusätzliche Spitzenlast von über 300 GW verursachen. Das sind 270 Großkraftwerke und ist etwa noch einmal dreimal so viel die insgesamt bisher in Deutschland maximal aufgetretene elektrische Leistung.)).</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff20_phpp_passivhaus.png?650|}} \\  <sub>**Abb. 20: Das architektonisch vollständig gleiche Gebäude wie in Abb. 19, nur, dass in diesem Fall ein guter Dämmstoff eingesetzt, Dreischeibenverglaste Fenster verwendet und eine Wärmerückgewinnung betrieben wird. Diese Häuser sind tatsächlich so gebaut worden [Feist/Peper 2002].**\\  \\ 
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   - Wärmerückgewinnung aus dem Abluftstrom (denn frische Luft wird gebraucht, die ist aber kalt. Also erwärmen wir sie mit dem Wärmestrom der verbrauchten Luft vor)   - Wärmerückgewinnung aus dem Abluftstrom (denn frische Luft wird gebraucht, die ist aber kalt. Also erwärmen wir sie mit dem Wärmestrom der verbrauchten Luft vor)
 Wir wissen heute durch Millionen gebauter Projekte, dass alle diese Techniken so funktionieren wie intendiert und dass zugleich eine Vielzahl anderer Problem durch deren Einsatz mitgelöst wird. </WRAP>| {{:energieeffizienz_jetzt:eeff23_esssentials_bau.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 23: Es ist eine Frage der Qualität der in der Praxis verwendeten Komponenten.\\ Was wir da heute können, liegt im Ergebnis bei etwa einem Faktor 10 niedrigeren Verlusten. Das konsequent umgesetzt ist in der Lage, auch die Energieanwendung Heizung auf Werte zu begrenzen, die in der Größenordnung anderer Anwendungen (wie Kühltruhen oder Waschtrockner) liegen. Damit ist die Dienstleistung "Raumwärme" dauerhaft und nachhaltig aus regional gewinnbarer erneuerbarer Energie zu decken. ** \\  \\  </sub>| Wir wissen heute durch Millionen gebauter Projekte, dass alle diese Techniken so funktionieren wie intendiert und dass zugleich eine Vielzahl anderer Problem durch deren Einsatz mitgelöst wird. </WRAP>| {{:energieeffizienz_jetzt:eeff23_esssentials_bau.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 23: Es ist eine Frage der Qualität der in der Praxis verwendeten Komponenten.\\ Was wir da heute können, liegt im Ergebnis bei etwa einem Faktor 10 niedrigeren Verlusten. Das konsequent umgesetzt ist in der Lage, auch die Energieanwendung Heizung auf Werte zu begrenzen, die in der Größenordnung anderer Anwendungen (wie Kühltruhen oder Waschtrockner) liegen. Damit ist die Dienstleistung "Raumwärme" dauerhaft und nachhaltig aus regional gewinnbarer erneuerbarer Energie zu decken. ** \\  \\  </sub>|
-|<WRAP box 10cm>Und das funktioniert sogar nachträglich bei bestehenden Gebäuden. Das Bild zeigt links einen Altbau, der ohnehin zur Modernisierung anstand. Der wurde (rechtes Bild) mit einer verbesserten Dämmung von Kopf bis Fuß, neuen, vergrößerten Fenstern, Balkonen und sogar einer Wärmerückgewinnung ausgestattet. Der Effekt: 85% der zuvor benötigten Raumheizenergie wurde eingespart, die Wohnungen sind heller und komfortabler geworden, die Substanz über weitere Jahrzehnte gesichert. Wir nennen diesen Ansatz heute **[[planung:sanierung_mit_passivhaus_komponenten:fallstudie_-_schrittweise_durchgefuehrte_modernisierung_bei_wirtschaftlicher_optimierung_der_energiesparmassnahmen|"EnerPHit"]]** und er hat sich inzwischen tausendfach bei den unterschiedlichsten Gebäuden und überall auf der Welt bewährt. \\  \\ Die Alternativen sind nicht "Kohle" oder "Erdöl" oder "Erdgas" oder "Uran".\\ \\ Die Alternative ist: "Effizienz und Erneuerbare" oder "Abhängig von fossiler Energie und ihren Lieferanten" </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff24_altbau_vorher_nachher.png?650|}}<sub>**Abb. 24 Bessere Lebensqualität, besserer Komfort, höhere Versorgungssicherheit, weniger Klimagase. Geringere Gesamtkosten.\\  Das sind keine Widersprüche - das geht alles zusammen. \\ \\  **</sub>|+|<WRAP box 10cm>Und das funktioniert sogar nachträglich bei bestehenden Gebäuden. Das Bild zeigt links einen Altbau, der ohnehin zur Modernisierung anstand. Der wurde (rechtes Bild) mit einer verbesserten Dämmung von Kopf bis Fuß, neuen, vergrößerten Fenstern, Balkonen und sogar einer Wärmerückgewinnung ausgestattet. Der Effekt: 85% der zuvor benötigten Raumheizenergie wurde eingespart, die Wohnungen sind heller und komfortabler geworden, die Substanz über weitere Jahrzehnte gesichert. Wir nennen diesen Ansatz heute **[[planung:sanierung_mit_passivhaus_komponenten:fallstudie_-_schrittweise_durchgefuehrte_modernisierung_bei_wirtschaftlicher_optimierung_der_energiesparmassnahmen|"EnerPHit"]]** und er hat sich inzwischen tausendfach bei den unterschiedlichsten Gebäuden und überall auf der Welt bewährt. \\  \\ Die Alternativen sind nicht "Kohle" oder "Erdöl" oder "Erdgas" oder "Uran".\\ \\ Die Alternative ist: "Effizienz und Erneuerbare" oder "Abhängig von fossiler Energie und ihren Lieferanten" </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff24_altbau_vorher_nachher.png?650|}}\\ <sub>**Abb. 24 Bessere Lebensqualität, besserer Komfort, höhere Versorgungssicherheit, weniger Klimagase. Geringere Gesamtkosten.\\  Das sind keine Widersprüche - das geht alles zusammen. \\ \\  **</sub>|
 |<WRAP box 10cm>Sehen wir uns das Gebäude wieder mit unserer Wärmebildkamera an((ähnlich wie schon die Kaffeemaschine; [[baulich:thermographie|Hinweise zur Thermographie gibt es hier]])), so wird die Wirkung dieser Maßnahmen auch äußerlich erkennbar: Die Fassade ist kaum noch wärmer als der im freien stehende Baum und selbst die Fenster strahlen kaum noch Wärme ab. Im starken Kontrast zur Abstrahlung des noch ungedämmten Gebäudes im Hintergrund. Dieses Gebäude wird übrigens in [[planung/waermeschutz/waermeschutz_funktioniert/waermedaemmung_schuetzt_die_substanz_-_beleg_4_messungen_in_einem_modernisierten_altbau|EnerPHit-Beispiel]] genau beschrieben.     </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff25_thermographie.png?650|}}  \\ <sub>**Abb. 25: Das Wärmebild zeigt es überdeutlich; rechts das modernisierte Gebäude, im Hintergrund ein ungedämmter vergleichbarer Altbau.  **</sub>| |<WRAP box 10cm>Sehen wir uns das Gebäude wieder mit unserer Wärmebildkamera an((ähnlich wie schon die Kaffeemaschine; [[baulich:thermographie|Hinweise zur Thermographie gibt es hier]])), so wird die Wirkung dieser Maßnahmen auch äußerlich erkennbar: Die Fassade ist kaum noch wärmer als der im freien stehende Baum und selbst die Fenster strahlen kaum noch Wärme ab. Im starken Kontrast zur Abstrahlung des noch ungedämmten Gebäudes im Hintergrund. Dieses Gebäude wird übrigens in [[planung/waermeschutz/waermeschutz_funktioniert/waermedaemmung_schuetzt_die_substanz_-_beleg_4_messungen_in_einem_modernisierten_altbau|EnerPHit-Beispiel]] genau beschrieben.     </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff25_thermographie.png?650|}}  \\ <sub>**Abb. 25: Das Wärmebild zeigt es überdeutlich; rechts das modernisierte Gebäude, im Hintergrund ein ungedämmter vergleichbarer Altbau.  **</sub>|
 |<WRAP box 10cm>Wie relevant ist dieser Bereich der Raumheizung eigentlich? Das nebenstehende Kuchendiagramm zeigt, dass die beiden Dienstleistungen "Verkehr" und "Raumwärme" jeweils etwa um 30% des Gesamtverbrauchs an Endenergie ausmachen. Es sind damit tatsächlich die bedeutendsten Einzelanwendungen. Daraus, wie wir bei diesen Anwendungen die Effizienz verbessern, können wir auch für die übrigen Dienstleistungen lernen und werden das auch mit den folgenden Folien zeigen. Der dritte große Brocken, die "Prozesswärme", ist in Wahrheit ein Sammelsurium ganz unterschiedlicher Anwendungen von der Erzschmelze bis zum Gießen von Wachs in Kerzenformen; bei allen diesen Prozessen müssen Experten der Verfahrenstechnik jeweils Konzepte für die Effizienzverbesserung entwickeln - was tatsächlich in vielen Fällen auch bereits gelungen ist.</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff26_energie_de.png?650|}} \\ <sub>**Abb. 26 Endenergieverbrauch in Deutschland - wofür? Quelle: [Energiedaten BMWi] **</sub>| |<WRAP box 10cm>Wie relevant ist dieser Bereich der Raumheizung eigentlich? Das nebenstehende Kuchendiagramm zeigt, dass die beiden Dienstleistungen "Verkehr" und "Raumwärme" jeweils etwa um 30% des Gesamtverbrauchs an Endenergie ausmachen. Es sind damit tatsächlich die bedeutendsten Einzelanwendungen. Daraus, wie wir bei diesen Anwendungen die Effizienz verbessern, können wir auch für die übrigen Dienstleistungen lernen und werden das auch mit den folgenden Folien zeigen. Der dritte große Brocken, die "Prozesswärme", ist in Wahrheit ein Sammelsurium ganz unterschiedlicher Anwendungen von der Erzschmelze bis zum Gießen von Wachs in Kerzenformen; bei allen diesen Prozessen müssen Experten der Verfahrenstechnik jeweils Konzepte für die Effizienzverbesserung entwickeln - was tatsächlich in vielen Fällen auch bereits gelungen ist.</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff26_energie_de.png?650|}} \\ <sub>**Abb. 26 Endenergieverbrauch in Deutschland - wofür? Quelle: [Energiedaten BMWi] **</sub>|
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 |<WRAP box 8cm>Der Verkehr ist der andere dicke Brocken der Endenergie-Nachfrage. Und überwiegend ist es motorisierter Individualverkehr, der diesen Energieverbrauch erzeugt: Also PKWs und Krafträder. Ein Maß für die Energiedienstleistung ist hier in Europa seit Jahrzehnten eingeführt: Es ist die Fahrzeug-Jahres-km-Leistung; 2010 waren es 905 Mrd PKW-km $(=s_{EDL})$ (Energiedienstleistung), die in Deutschland insgesamt zurückgelegt wurden. Und dafür wurden als "Input" 718 Mrd kWh Sprit verbraucht. Auf 100 km Fahrstrecke  haben diese Fahrzeuge somit \\ \\ $ e_{spez} = \frac {E_{sprit}}{s_{EDL}} = 80 \frac {kWh}{100 km} $ \\ \\ an spezifischem Energieverbrauch gehabt. Das entspricht übrigens ziemlich genau 8 Liter je 100 km; dieser Wert hat sich über Jahrzehnte kaum verändert((Obwohl die technische Effizienz der Motoren in diesem Zeitraum durchaus erheblich zugenommen hat. Die Industrie hat in diesem Bereich die Effizienzzunahme fast ausschließlich zur weitern Steigerung von Motorleistung, Fahrzeuggewicht und Endgeschwindigkeit genutzt. Oft wird dieser Effekt als "Rebound" bezeichnet. Im vorliegenden Fall ist die Ursache aber eine andere: Es war erklärtes Ziel der Industrie gewesen, am Markt für leistungsstärkere, schnellere, schwerere Autos zu werben. Wir wollen die Diskussion über den Sinn solcher Ziele nicht hier führen, stimmen aber zu, dass diese Diskussion geführt werden muss.)). Wir setzen diesen Wert hier als Referenzwert für die weitere Analyse.</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff27_verkehr.png?650|}}<sub>**Abb. 27 **</sub>| |<WRAP box 8cm>Der Verkehr ist der andere dicke Brocken der Endenergie-Nachfrage. Und überwiegend ist es motorisierter Individualverkehr, der diesen Energieverbrauch erzeugt: Also PKWs und Krafträder. Ein Maß für die Energiedienstleistung ist hier in Europa seit Jahrzehnten eingeführt: Es ist die Fahrzeug-Jahres-km-Leistung; 2010 waren es 905 Mrd PKW-km $(=s_{EDL})$ (Energiedienstleistung), die in Deutschland insgesamt zurückgelegt wurden. Und dafür wurden als "Input" 718 Mrd kWh Sprit verbraucht. Auf 100 km Fahrstrecke  haben diese Fahrzeuge somit \\ \\ $ e_{spez} = \frac {E_{sprit}}{s_{EDL}} = 80 \frac {kWh}{100 km} $ \\ \\ an spezifischem Energieverbrauch gehabt. Das entspricht übrigens ziemlich genau 8 Liter je 100 km; dieser Wert hat sich über Jahrzehnte kaum verändert((Obwohl die technische Effizienz der Motoren in diesem Zeitraum durchaus erheblich zugenommen hat. Die Industrie hat in diesem Bereich die Effizienzzunahme fast ausschließlich zur weitern Steigerung von Motorleistung, Fahrzeuggewicht und Endgeschwindigkeit genutzt. Oft wird dieser Effekt als "Rebound" bezeichnet. Im vorliegenden Fall ist die Ursache aber eine andere: Es war erklärtes Ziel der Industrie gewesen, am Markt für leistungsstärkere, schnellere, schwerere Autos zu werben. Wir wollen die Diskussion über den Sinn solcher Ziele nicht hier führen, stimmen aber zu, dass diese Diskussion geführt werden muss.)). Wir setzen diesen Wert hier als Referenzwert für die weitere Analyse.</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff27_verkehr.png?650|}}<sub>**Abb. 27 **</sub>|
-|<WRAP box 10cm>Dass diese Dienstleistung (Person von A nach B) durchaus auch mit herkömmlichen PKW mit deutlich höherer Effizienz erzeugt werden kann, zeigt das in dieser Folie dargestellte Fahrzeug. Mit 1400 kg Masse ist alles enthalten, was ein guter PKW braucht - schnell genug ist der PKW auch und mit um 45 kWh auf 100 km beträgt der spezifische Verbrauch nur 56% des gesamten Flottendurchschnitts. Auch beim PKW-Verkehr sind somit erhebliche Effizienzsteigerungen möglich und sogar bei konventionellen Fahrzeugen am Markt verfügbar.</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff28_ref_8liter.png?650|}}\\  <sub>**Abb. 28 Auch verbrennungsmotorangetriebene Fahrzeuge können durchaus effizienter sein.**</sub>|  +|<WRAP box 10cm>Dass diese Dienstleistung (Person von A nach B) durchaus auch mit herkömmlichen PKW mit deutlich höherer Effizienz erzeugt werden kann, zeigt das in dieser Folie dargestellte Fahrzeug. Mit 1400 kg Masse ist alles enthalten, was ein guter PKW braucht - schnell genug ist der PKW auch und mit um 45 kWh auf 100 km beträgt der spezifische Verbrauch nur 56% des gesamten Flottendurchschnitts. Auch beim PKW-Verkehr sind somit erhebliche Effizienzsteigerungen möglich und sogar bei konventionellen Fahrzeugen am Markt verfügbar.</WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff28_ref_8liter.png?650|}}\\  <sub>**\\ Abb. 28 Auch verbrennungsmotorangetriebene Fahrzeuge können durchaus effizienter sein.**</sub>|  
-|<WRAP box 10cm>Der Durchbruch an Effizienz kommt mit der Verwendung von elektrischen Antrieben - da moderne Elektromotoren dieser Leistungsklasse Wirkungsgrade von mehr als 95% haben, weit höher als jeder Verbrennungsmotor((Natürlich muss ein wenig aufgepasst werden, wie der Strom dafür letztlich produziert wird - aber selbst fossil befeuerte moderne Gaskraftwerke haben Wirkungsgrade über 50% und das Gesamtsystem ist selbst mit solchem Strom immer noch weit besser als ein Verbrennungsmotor)). Dazu kommt, dass der E-Motor reversibel arbeiten kann: Ich kann mit dem Motor "bremsen" und der arbeitet dann als Stromerzeuger und gewinnt mir kinetische Energie zurück, die sonst üblicherweise einfach in nutzlose Wärme in der Bremsscheibe verwandelt wird.((Durch die Einbettung in das gesamte Industriesystem ist die Situation insgesamt noch etwas "verwickelter". So ist wirklich wichtig, woher die Stromerzeugung im Schwerpunkt kommt; allerdings ist da absehbar, dass wir weltweit für den Strom auf weitgehend erneuerbare Erzeugung umsteigen können. Dann wird der elektrische Antrieb in der Gesamtbewertung noch besser. Und wg. der hohen Effizienz der E-Motoren ist der Strombedarf für den Verkehr dann insgesamt gar nicht mehr so exorbitant hoch, so dass das erneuerbare Energiesystem dies durchaus bewältigen kann; sogar für alle, die das auf diesem Planeten wollen.))    </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff29_ev_22kwh.png?650|}} \\  <sub>**Abb. 29 Elektrische Antriebe haben erheblich bessere Wirkungsgrade und können sogar reversibel arbeiten. \\ Allerdings: Das Gewicht der Batterie kommt dazu; hier sind aber noch technische Fortschritte möglich, die das für die bei Fahrzeugen gebrauchte Kapazität zu aller Zufriedenheit lösen werden. **</sub>| +|<WRAP box 10cm>Der Durchbruch an Effizienz kommt mit der Verwendung von elektrischen Antrieben - da moderne Elektromotoren dieser Leistungsklasse Wirkungsgrade von mehr als 95% haben, weit höher als jeder Verbrennungsmotor((Natürlich muss ein wenig aufgepasst werden, wie der Strom dafür letztlich produziert wird - aber selbst fossil befeuerte moderne Gaskraftwerke haben Wirkungsgrade über 50% und das Gesamtsystem ist selbst mit solchem Strom immer noch weit besser als ein Verbrennungsmotor)). Dazu kommt, dass der E-Motor reversibel arbeiten kann: Ich kann mit dem Motor "bremsen" und der arbeitet dann als Stromerzeuger und gewinnt mir kinetische Energie zurück, die sonst üblicherweise einfach in nutzlose Wärme in der Bremsscheibe verwandelt wird.((Durch die Einbettung in das gesamte Industriesystem ist die Situation insgesamt noch etwas "verwickelter". So ist wirklich wichtig, woher die Stromerzeugung im Schwerpunkt kommt; allerdings ist da absehbar, dass wir weltweit für den Strom auf weitgehend erneuerbare Erzeugung umsteigen können. Dann wird der elektrische Antrieb in der Gesamtbewertung noch besser. Und wg. der hohen Effizienz der E-Motoren ist der Strombedarf für den Verkehr dann insgesamt gar nicht mehr so exorbitant hoch, so dass das erneuerbare Energiesystem dies durchaus bewältigen kann; sogar für alle, die das auf diesem Planeten wollen.))    </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff29_ev_22kwh.png?650|}} \\  <sub>**\\ Abb. 29 Elektrische Antriebe haben erheblich bessere Wirkungsgrade und können sogar reversibel arbeiten. \\ Allerdings: Das Gewicht der Batterie kommt dazu; hier sind aber noch technische Fortschritte möglich, die das für die bei Fahrzeugen gebrauchte Kapazität zu aller Zufriedenheit lösen werden. **</sub>| 
-|<WRAP box 10cm>Selbst für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor sind die Grenzen verbesserter Effizienz damit aber noch lange nicht erreicht: Ein großer Fahrzeugkonzern hatte bereits einen Prototyp für einen "1-Liter-PKW" realisiert - es waren vor allem die Ingenieure, die hier gezeigt haben, was sie eigentlich können. Ein Fahrzeug dieser Qualität kam dann allerdings nie auf den Markt((Die "verkaufen müssen wir immer schneller, immer schwerer und immer größer"-Fraktion hat sich durchgesetzt. Bis hin zu Folgen, die der wenig später aufgedeckte Skandal offenlegte.)). Inzwischen ist, wissenschaftlich betrachtet, unstrittig, dass die Elektrotraktion auf Dauer die richtige Lösung ist. Auch bei dieser kann die Effizienz der Fahrzeuge natürlich immer noch weiter steigen, durch geringere Fahrzeugmasse beispielsweise, insbesondere durch noch bessere (leichtere!) Batterien((Bei den meisten PKW braucht es für den Alltagsgebrauch auch keine gigantischen Reichweiten - da ließe sich beträchtlich Masse sparen. Die "Reisebatterie" käme dann als Zulade-Service bei Bedarf dazu. Schon aufgeladen, so, wie früher einmal die Pferde gewechselt wurden. Klar braucht das auch soziale Komponenten: Wenn alle auf einmal die Fernreisen antreten wollen, würde es eng werden - das ist im Übrigen auch heute schon so und macht auch jetzt keinen Spaß; es wäre somit eine gute Idee, das zu ändern - und die Vorbestellung der Einwechselbatterie könnte das z.B. nebenbei ermöglichen. Im übrigen kann ich auch zum Aufladen die eine oder andere attraktive Zwischenstation machen und so noch mehr von der Welt erleben.)).   </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff30_1_liter-auto.png?650|}}<sub>**Abb. 30 Das 1-Liter-Auto: Durchaus machbar, dieser Prototyp hatte sich bewährt, wurde aber nicht in Serie aufgelegt.**</sub>| +|<WRAP box 10cm>Selbst für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor sind die Grenzen verbesserter Effizienz damit aber noch lange nicht erreicht: Ein großer Fahrzeugkonzern hatte bereits einen Prototyp für einen "1-Liter-PKW" realisiert - es waren vor allem die Ingenieure, die hier gezeigt haben, was sie eigentlich können. Ein Fahrzeug dieser Qualität kam dann allerdings nie auf den Markt((Die "verkaufen müssen wir immer schneller, immer schwerer und immer größer"-Fraktion hat sich durchgesetzt. Bis hin zu Folgen, die der wenig später aufgedeckte Skandal offenlegte.)). Inzwischen ist, wissenschaftlich betrachtet, unstrittig, dass die Elektrotraktion auf Dauer die richtige Lösung ist. Auch bei dieser kann die Effizienz der Fahrzeuge natürlich immer noch weiter steigen, durch geringere Fahrzeugmasse beispielsweise, insbesondere durch noch bessere (leichtere!) Batterien((Bei den meisten PKW braucht es für den Alltagsgebrauch auch keine gigantischen Reichweiten - da ließe sich beträchtlich Masse sparen. Die "Reisebatterie" käme dann als Zulade-Service bei Bedarf dazu. Schon aufgeladen, so, wie früher einmal die Pferde gewechselt wurden. Klar braucht das auch soziale Komponenten: Wenn alle auf einmal die Fernreisen antreten wollen, würde es eng werden - das ist im Übrigen auch heute schon so und macht auch jetzt keinen Spaß; es wäre somit eine gute Idee, das zu ändern - und die Vorbestellung der Einwechselbatterie könnte das z.B. nebenbei ermöglichen. Im übrigen kann ich auch zum Aufladen die eine oder andere attraktive Zwischenstation machen und so noch mehr von der Welt erleben.)).   </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff30_1_liter-auto.png?650|}}<sub>**\\ Abb. 30 Das 1-Liter-Auto: Durchaus machbar, dieser Prototyp hatte sich bewährt, wurde aber nicht in Serie aufgelegt.**</sub>| 
-|<WRAP box 10cm>Die Effizienz von Fahrzeugen, das zeigt die Praxis, ist offenbar in hohem Maß verbesserbar. Gibt es dafür eine physikalische oder technische Grenze? Einen ersten Hinweis zur Beantwortung dieser Frage gibt die Fahrrad-Technologie: Rechnen wir die von der radelnden Person aufgenommene Nahrung (vollständig!) als Energieaufwand (Input) des Systems, so ergeben sich 2,4 kWh je 100 km. Gerade einmal etwa 3% des Referenzverbrauchs. Das Fahrrad ist ein Fahrzeug mit extrem hoher technischer Effizienz. Dies gilt auch dann noch, wenn wir das Gefährt mit einem zusätzlichen elektrischen Nabenmotor ausstatten - und wir werden dann im Schnitt auch etwas schneller.\\ \\ Natürlich ist die Dienstleistung hier nicht 1:1 mit der eines PKW vergleichbar: Ich bin langsamer, ich habe kein Dach über dem Kopf, ich kann nicht so viel transportieren. Aber: Diese Technik lässt sich in diese Richtung ohne weiteres ausbauen. Siehe Folie 32. </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff31_fahrrad.png?650|}}<sub>**Abb. 31 Effizienz-Spitzenklasse: Fahrrad-Technologie. **</sub>|\\ +|<WRAP box 10cm>Die Effizienz von Fahrzeugen, das zeigt die Praxis, ist offenbar in hohem Maß verbesserbar. Gibt es dafür eine physikalische oder technische Grenze? Einen ersten Hinweis zur Beantwortung dieser Frage gibt die Fahrrad-Technologie: Rechnen wir die von der radelnden Person aufgenommene Nahrung (vollständig!) als Energieaufwand (Input) des Systems, so ergeben sich 2,4 kWh je 100 km. Gerade einmal etwa 3% des Referenzverbrauchs. Das Fahrrad ist ein Fahrzeug mit extrem hoher technischer Effizienz. Dies gilt auch dann noch, wenn wir das Gefährt mit einem zusätzlichen elektrischen Nabenmotor ausstatten - und wir werden dann im Schnitt auch etwas schneller.\\ \\ Natürlich ist die Dienstleistung hier nicht 1:1 mit der eines PKW vergleichbar: Ich bin langsamer, ich habe kein Dach über dem Kopf, ich kann nicht so viel transportieren. Aber: Diese Technik lässt sich in diese Richtung ohne weiteres ausbauen. Siehe Folie 32. </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff31_fahrrad.png?650|}}<sub>\\ **Abb. 31 Effizienz-Spitzenklasse: Fahrrad-Technologie. **</sub>|\\  
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 +==== Wieviel kriegt ein trainierter Sportler denn so in die Pedale? ====
  
 Hier passt jetzt sehr schön das folgende Video, das verdeutlicht, welche Leistungen ein wohl trainierter Athlet so in die Pedale treten kann: Etwas mehr als eine Minute hält er mit 700 Watt mechanischer Leistung durch. "Crazy how much work it is to toast it!"(('Total verrückt wieviel Arbeit es macht, nur eine solche Scheibe zu toasten.')). 65 Sekunden für einen Profi-Rennfahrer. Und das sind gerade mal ungefähr 700 W·65s = 45500 Ws = 12,6 Wh = 0,0126 kWh(!). Ja, das ist durchaus deutlich mehr (das fast Zehnfache!) unseres Eingangsbeispiels "Klavier in den zweiten Stock"(Folie 7). Was man daran erkennen kann: Wärmedienstleistungen brauchen deutlich mehr Energie, als wir intuitiv wahrhaben wollen. Aber, 0,0126 kWh, das ist immer noch ein winziger Betrag im Vergleich zu den uns heute gewohnten Energie-Verbrauchswerten. Ja, es ist total verrückt, welche gigantischen Energiemengen unser modernes Versorgungssystem ständig anliefert. Ein typischer 12 kW Gas- oder Öl-Brenner in einem Einfamilienhaus verfeuert leicht 288 kWh an einem einzigen Wintertag! Das ist etwa das 23tausend-fache der Energie, die hier im Video umgesetzt wird:\\   Hier passt jetzt sehr schön das folgende Video, das verdeutlicht, welche Leistungen ein wohl trainierter Athlet so in die Pedale treten kann: Etwas mehr als eine Minute hält er mit 700 Watt mechanischer Leistung durch. "Crazy how much work it is to toast it!"(('Total verrückt wieviel Arbeit es macht, nur eine solche Scheibe zu toasten.')). 65 Sekunden für einen Profi-Rennfahrer. Und das sind gerade mal ungefähr 700 W·65s = 45500 Ws = 12,6 Wh = 0,0126 kWh(!). Ja, das ist durchaus deutlich mehr (das fast Zehnfache!) unseres Eingangsbeispiels "Klavier in den zweiten Stock"(Folie 7). Was man daran erkennen kann: Wärmedienstleistungen brauchen deutlich mehr Energie, als wir intuitiv wahrhaben wollen. Aber, 0,0126 kWh, das ist immer noch ein winziger Betrag im Vergleich zu den uns heute gewohnten Energie-Verbrauchswerten. Ja, es ist total verrückt, welche gigantischen Energiemengen unser modernes Versorgungssystem ständig anliefert. Ein typischer 12 kW Gas- oder Öl-Brenner in einem Einfamilienhaus verfeuert leicht 288 kWh an einem einzigen Wintertag! Das ist etwa das 23tausend-fache der Energie, die hier im Video umgesetzt wird:\\  
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 Mit normalerweise auf längere Zeit durchschnittlich eher 350 W schaffen es die Rennprofis, im Schnitt so um die 40 km/h schnell zu sein. Das sind mechanisch um die 0,9 kWh/(100 km) und es passt zu den Werten der Energieeffizienz von Fahrrädern((Auch zu den oben angegebenen 2,4 kWh/(100 km). Bei den 0.9 handelt es sich nämlich allein um die mechanische Energie, die der Mensch mit seine Muskeln bei immerhin ca. 30% Wirkungsgrad 'erzeugen' kann. Damit liegt der "Brötchen-Input" in unserem Fall bei 0,9 kWh/30% = 3 kWh, nur wenig höher als der Durchschnittwert bei Folie 20. Der Alltagsradler fährt ja auch "nur" gemütliche 20 km/h. Übrigens: so um die 0,6 kWh müssen für den menschlichen Grundumsatz (ohnehin-Leistung) in beiden Fällen eigentlich noch abgezogen werden.)). \\ Mit normalerweise auf längere Zeit durchschnittlich eher 350 W schaffen es die Rennprofis, im Schnitt so um die 40 km/h schnell zu sein. Das sind mechanisch um die 0,9 kWh/(100 km) und es passt zu den Werten der Energieeffizienz von Fahrrädern((Auch zu den oben angegebenen 2,4 kWh/(100 km). Bei den 0.9 handelt es sich nämlich allein um die mechanische Energie, die der Mensch mit seine Muskeln bei immerhin ca. 30% Wirkungsgrad 'erzeugen' kann. Damit liegt der "Brötchen-Input" in unserem Fall bei 0,9 kWh/30% = 3 kWh, nur wenig höher als der Durchschnittwert bei Folie 20. Der Alltagsradler fährt ja auch "nur" gemütliche 20 km/h. Übrigens: so um die 0,6 kWh müssen für den menschlichen Grundumsatz (ohnehin-Leistung) in beiden Fällen eigentlich noch abgezogen werden.)). \\
 +=====Noch besser als das Fahrrad?=====
 |<WRAP box 10cm>Und es geht doch noch effizienter als beim Fahrrad... wie dieses Fahrzeug zur Teilnahme am Solar-Wettbewerb der Hochschule Bochum zeigt: Ein Dreisitzer, durchaus **100 km/h** schnell, basiert auf Fahrradtechnik und ist sogar noch effizienter((weil windschnittiger und mit Bremsenergierückgewinnung.)). Solche Fahrzeuge verbrauchen letztlich nur noch ein Zehntel heutiger durchschnittlicher Elektrofahrzeuge. Die Praxis bereits realisierter Prototypen zeigt: es scheint keine Untergrenze (>0) für die Reduktion der Energieverluste im Verkehr zu geben. Zeit, das einmal aus Sicht grundsätzlicher Physik zu betrachten.        </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff32_hocheff_ev.png?650|}} \\  <sub>**Abb. 32 Solarfahrzeuge - sind eigentlich vor allem Höchsteffizienz-Fahrzeuge.**</sub>| |<WRAP box 10cm>Und es geht doch noch effizienter als beim Fahrrad... wie dieses Fahrzeug zur Teilnahme am Solar-Wettbewerb der Hochschule Bochum zeigt: Ein Dreisitzer, durchaus **100 km/h** schnell, basiert auf Fahrradtechnik und ist sogar noch effizienter((weil windschnittiger und mit Bremsenergierückgewinnung.)). Solche Fahrzeuge verbrauchen letztlich nur noch ein Zehntel heutiger durchschnittlicher Elektrofahrzeuge. Die Praxis bereits realisierter Prototypen zeigt: es scheint keine Untergrenze (>0) für die Reduktion der Energieverluste im Verkehr zu geben. Zeit, das einmal aus Sicht grundsätzlicher Physik zu betrachten.        </WRAP>|{{:energieeffizienz_jetzt:eeff32_hocheff_ev.png?650|}} \\  <sub>**Abb. 32 Solarfahrzeuge - sind eigentlich vor allem Höchsteffizienz-Fahrzeuge.**</sub>|
  
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 =====Wie relevant ist das für die Praxis?===== =====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... )). 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>**Figure 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. 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)).\\ \\  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 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. \\ 
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