Letzte Aktualisierung: 22.10.2020

Experten-Ratgeber: Die wichtigsten Energieträger im Überblick

Was versteht man unter einem Energieträger? Wie unterscheiden sich primäre von sekundären Trägern? Welche Besonderheiten weisen die verschiedenen Energieträger auf?

Energieträger werden Stoffe oder andere Medien genannt, die Energie in sich tragen (speichern). Man kann sie im wahrsten Sinne des Wortes aber auch tragen wie z. B. Kohlen oder Holz und so Energie von A nach B transportieren. Physikalisch misst man die Menge Energie, die in einem Träger steckt, mittels der Energiedichte. Im heutigen Sprachgebrauch wird der Begriff "Energieträger" i.d.R. nach unterschiedlichen Kriterien weitergehend differenziert, um eine bestimmte Eigenschaft hinsichtlich seiner Verwendung und zunehmend auch der Bedeutung für die Energiewende und Klimaschutz zu unterstreichen.

Was sind Energieträger? Begriffserklärung & Klassifikation

Von Energieträgern spricht man, wenn es um Großteils materielle Stoffe geht, die Energie besitzen oder speichern – sprich: in sich „tragen“. Wieviel Energie sie in sich tragen, wird als "Energiedichte" ausgedrückt.

Diese bezieht sich immer auf ein bestimmtes Gewicht (gravimetrische Energiedichte, spezifische Energie, Einheit Joule/kg) oder Volumen (volumetrische Energiedichte, Einheit Joule/m3).

So ist die Energiedichte von nuklearen Energieträgern (Kernbrennstoffen) deutlich höher als die chemischer Energieträger. Deshalb braucht man davon auch deutlich weniger, um eine bestimmte Menge an Energie umzusetzen oder kann mit der gleichen Menge deutlich mehr Energie speichern.

Tabelle 1: Beispiele für Energiedichten von Energieträgern in Megajoule pro Kilogramm
Energieträger Energiedichte
Holz 13 - 20 MJ/kg
Braunkohle 28,47 MJ/kg
Steinkohle 30 MJ/kg
Erdöl (roh) 42,8 MJ/kg
Erdgas 30 - 50 MJ/kg
Pflanzenöl 36 MJ/kg

Unter einem Energieträger ist daher i.d.R. ein Körper mit einer sehr hohen Energiedichte gemeint, den man entsprechend von A nach B mit herkömmlichem Aufwand mit z. B. einem Güterwagon, Tankwagen oder Gasleitung transportieren ("tragen") kann.

Energieträger nach Veredelungsstufe

Primäre Energieträger

Energieträger kommen entweder als sogenannte primäre Energieträger (auch Rohenergieträger) in der Natur vor, die von dort mit mal mehr (z. B. Kohletagebau) mal weniger Aufwand (z. B. Holzfällen) Aufwand gewonnen werden können. Primärenergieträger werden direkt der Natur entnommen und nur wenig verarbeitet. Dazu gehören zum Beispiel:

  • fossile Energieträger (Erdöl, Erdgas, Steinkohle, Braunkohle)
  • Kernbrennstoffe (Uran, Plutonium)
  • Biomasse (Holz, Stroh)
  • Fett, Kohlenhydrate und Proteine in der Nahrung
Tabelle 2: Primärenergieverbrauch nach Energieträgern in Petajoule (PJ) (Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen (AGEB))
Jahr / Energieträger Erneuerbare Energien Steinkohle Braunkohle Erdgas, Erdölgas Kernenergie Mineralöl
1990 196 PJ 2.306 PJ 3.201 PJ 2.293 PJ 1.668 PJ 5.217 PJ
1991 197 PJ 2.330 PJ 2.507 PJ 2.409 PJ 1.609 PJ 5.525 PJ
1992 207 PJ 2.196 PJ 2.176 PJ 2.382 PJ 1.733 PJ 5.612 PJ
1993 228 PJ 2.139 PJ 1.983 PJ 2.520 PJ 1.675 PJ 5.731 PJ
1994 253 PJ 2.140 PJ 1.861 PJ 2.567 PJ 1.650 PJ 5.681 PJ
1995 275 PJ 2.060 PJ 1.734 PJ 2.799 PJ 1.682 PJ 5.689 PJ
1996 270 PJ 2.090 PJ 1.688 PJ 3.132 PJ 1.764 PJ 5.808 PJ
1997 344 PJ 2.065 PJ 1.595 PJ 2.992 PJ 1.859 PJ 5.753 PJ
1998 379 PJ 2.059 PJ 1.514 PJ 3.019 PJ 1.764 PJ 5.775 PJ
1999 403 PJ 1.967 PJ 1.473 PJ 3.010 PJ 1.855 PJ 5.599 PJ
2000 417 PJ 2.021 PJ 1.550 PJ 2.985 PJ 1.851 PJ 5.499 PJ
2001 432 PJ 1.949 PJ 1.633 PJ 3.148 PJ 1.868 PJ 5.577 PJ
2002 455 PJ 1.927 PJ 1.663 PJ 3.143 PJ 1.798 PJ 5.381 PJ
2003 561 PJ 2.010 PJ 1.639 PJ 3.181 PJ 1.801 PJ 5.286 PJ
2004 650 PJ 1.909 PJ 1.648 PJ 3.198 PJ 1.822 PJ 5.214 PJ
2005 769 PJ 1.808 PJ 1.596 PJ 3.250 PJ 1.779 PJ 5.166 PJ
2006 939 PJ 1.964 PJ 1.576 PJ 3.312 PJ 1.826 PJ 5.121 PJ
2007 1.117 PJ 2.017 PJ 1.613 PJ 3.191 PJ 1.533 PJ 4.626 PJ
2008 1.147 PJ 1.800 PJ 1.554 PJ 3.222 PJ 1.623 PJ 4.904 PJ
2009 1.201 PJ 1.496 PJ 1.507 PJ 3.039 PJ 1.472 PJ 4.635 PJ
2010 1.413 PJ 1.714 PJ 1.512 PJ 3.171 PJ 1.533 PJ 4.684 PJ
2011 1.463 PJ 1.715 PJ 1.564 PJ 2.911 PJ 1.178 PJ 4.525 PJ
2012 1.385 PJ 1.725 PJ 1.645 PJ 2.920 PJ 1.085 PJ 4.527 PJ
2013 1.499 PJ 1.840 PJ 1.629 PJ 3.059 PJ 1.061 PJ 4.628 PJ
2014 1.519 PJ 1.759 PJ 1.574 PJ 2.660 PJ 1.060 PJ 4.493 PJ
2015 1.644 PJ 1.729 PJ 1.565 PJ 2.770 PJ 1.001 PJ 4.491 PJ
2016 1.676 PJ 1.693 PJ 1.511 PJ 3.056 PJ 923 PJ 4.566 PJ
2017 1.781 PJ 1.487 PJ 1.508 PJ 3.230 PJ 833 PJ 4.698 PJ
2018 1.808 PJ 1.301 PJ 1.479 PJ 3.034 PJ 830 PJ 4.395 PJ

Sekundäre Energieträger

Oder es kommen sekundäre Energieträger zum Einsatz, die ihrerseits das Ergebnis bestimmter technischer Umwandlungsprozesse sind. Dazu zählen unter anderem:

  • verschiedene Kraft- bzw. Treibstoffe, die beim Raffinieren von Erdöl entstehen
  • Ethanol, wie er beim Vergären von Biomasse entsteht,
  • Wasserstoff, wie ihn ein Hybridkraftwerk mit Hilfe von Windenergie erzeugt,
  • Druckluft,
  • das Kohlenhydrat Glukose, das in Tieren als Glycogen und in Pflanzen als Stärke gespeichert wird,
  • ATP (Adenosintriphosphat), ein universeller und unmittelbar zur Verfügung stehende Energieträger in Zellen,
  • Elektrizität

Energieträger nach dem Alter ihrer Entstehung

Fossile Energieträger

Der Begriff der fossilen Energieträger zielt vor Allem auf deren Entstehung vor vielen Millionen Jahren aus Abbauprodukten von toten Pflanzen und Tieren ab. Während sich vor 200 bis 400 Mio. Jahren aus Torf unter Druck in oberen Schichten Braunkohle und in unteren Schichten Steinkohle bildete, entstanden Erdgas und Erdöl vor etwa 70 Mio. Jahren aus lebenden Wassertieren und -pflanzen, die küstennahe Gewässer besiedelten.

Fossile Energieträger sind aufgrund ihrer chemischen Verbindungen insbesondere der in ihnen gespeicherten Kohlenwasserstoffe (Kohlenstoff und Wasserstoff) besonders energiereich, führen beim Verbrennen jedoch zum Freisetzen von vor Millionen von Jahren aus der Atmosphäre aufgenommenen Kohlendioxid (CO2), das als Treibhausgas zur menschengemachten, anthropogenen Klimaerwärmung beiträgt.

Erneuerbare Energieträger

Im Gegensatz dazu bezeichnet man Energieträger als erneuerbar, wenn sie im Rahmen des menschlichen Zeithorizonts praktisch "unerschöpflich" zur Verfügung stehen (wie z. B. Solarenergie) oder sich verhältnismäßig schnell erneuern (wie z. B. Holz). Damit grenzen sie sich von fossilen Energieträgern dadurch ab, dass sie nicht endlich sind oder sich nicht erst über den Zeitraum von Millionen Jahren regenerieren müssen.

Zu den wichtigsten erneuerbaren Energieträgern mit dem höchsten Anteil am deutschen Primärenergieverbrauch zählen

Auch Geothermie zählt zu den erneuerbaren Energieträgern, diese wird jedoch in Deutschland trotz Potenzials bisher aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten nur vereinzelt genutzt.

Tabelle 3: Stromerzeugung aus erneuerbaren Energieträgern 2018
Energieträger Anteil
Windenergie an Land 40,3%
Photovoltaik 20,4%
Biogas 12,8%
Windenergie auf See 8,7%
Wasserkraft 8,0%
Biogene Festbrennstoffe 4,8%
biogener Anteil des Abfalls 2,7%
Biomethan 1,2%
Klärgas 0,7%
Biogene flüssige Brennstoffe 0,2%
Deponiegas 0,1%
Geothermie 0,1%

Ein Großteil der erneuerbaren Energieträger wird zur Stromproduktion eingesetzt. Ihr Anteil am Bruttostromverbrauch lag mit 224,7 TWh Strom aus erneuerbaren Energieträgern 2018 bei 37,8 Prozent und erreichte damit erstmals in etwa das Niveau der Stromerzeugung aus Braun- und Steinkohle zusammen.

Der Anteil des Endenergieverbauchs für Wärme und Kälte aus erneuerbaren Energieträgern lag 2018 mit 171 TWh bei 14,2 Prozent. Der Verkehrssektor ist der Bereich mit dem geringsten Anteil erneuerbarer Energieträger.

Link-Tipp: Beim Umweltbundesamt findet man unter "Energieverbrauch nach Energieträgern, Sektoren und Anwendungen" eine aktuell gepflegte Datenübersicht.

Energieträger nach molekularer und atomarer Ebene

Chemische Energieträger

Im modernen Verständnis spricht man heute von chemischen Energieträgern, bei denen Energie aus anderen, idR erneuerbaren Energieträgern "chemisch" hergestellt wird wie z. B. im Power to Gas-Verfahren, bei dem aus Ökostrom Wasserstoff oder auch Methan ("Biomethan") hergestellt wird. Diese Verfahren werden eingesetzt, um elektrische Energie aus erneuerbaren Energiequellen in chemischen Energieträgern speicher- und transportierbar (z. B. als Gas im Erdgasnetz oder als verflüssigtes Gas) zu machen.

Power-to-X bedeutet die Wandlung und Speicherung elektrischer Energie in einen Energieträger (Gas, Kraft- oder Rohstoff), Wärme (Power-to-Heat) oder ein Produkt (Grundstoff). Nach dem Energieträger eingeteilt spricht man von

  • Power-to-Gas,
  • Power-to-Liquid oder
  • Power-to-Heat.

Hier kommen Techniken wie die Methanisierung, Wasserelektrolyse/ Wasserstofferzeugung, CO2-Abscheidung / -bereitstellung, Methanol-Synthese sowie Wasserbereitstellung und -entsorgung zu Einsatz.

Nukleare Energieträger

Sogenannte Kernenergie steht in verschiedenen Formen zur Verfügung: In Kernbrennstoffen stecken Atomkerne. Beschießt man diese, geschieht eine Kernspaltung, bei der sehr viel Wärmeenergie freigesetzt wird. In der Natur findet man Uran. Vom Natururan ist ein geringer Teil (etwa 0,7 Prozent) spaltbar. In sogenannten Brutreaktoren lässt sich aus Uran Plutonium gewinnen und aus Thorium Uran. Noch mehr Energie als bei der Kernspaltung lässt sich mit einer Kernfusion, also dem Verschmelzen von Atomkernen, erzeugen.

Der Aufwand für die Gewinnung von Kernenergie ist extrem hoch und dabei fallen radioaktive Abfälle an, die höchstgefährlich sind und ein Lagerungsproblem schaffen.

Energieträger nach ihrer Transportart

Leitungsgebunde Energieträger

Bei den leitungsgebundenen Energieträgern handelt es sich u.a. vielfach um Erdgas, Fernwärme und Strom. Ihnen ist gemein, dass sie eine vordefinierte Leitung benötigen, um zum Verbraucher zu gelangen, und damit hohe Kosten (Netzkosten) verursachen, die letztlich wiederum die Verbrauchskosten erhöhen.

Trotzdem zählen leitungsgebundene Energieträger als Heizenergiequelle in Gebäuden (Erdgas-Brennwerttechnik, elektrische Wärmepumpen und Fernwärme) als wirtschaftlich attraktiver als die leitungsungebundenen.

Die Kritik an der Ökonomie wird vielfach mit dem monopolistischen Charakter des Marktes begründet und entsprechende Regulierungen gefordert. Teilweise werden daher Strom-, Gas- und Wärmenetze, die noch vor wenigen Jahren privatisiert wurden wieder von der öffentlichen Hand zurückgekauft (wie z. B. in Hamburg).

Der Rückkauf dieser Netze soll aber nicht nur die Preise stabilisieren, sondern auch die Netze verstärkt für erneuerbare Energien im Wärme-, Strom- und Gasmarkt öffnen.

Leitungsungebunde Energieträger

Zu den nicht leitungsgebunden Energieträgern zählen Heizöl, Kohle, Holz oder auch Flüssiggas, das z.B. per Tanklastwagen direkt zum Endkunden geliefert wird.

Gasförmige Energieträger wie Erdgas oder Wasserstoff sind hingegen - wenngleich sie auch in Flaschen oder eben entsprechenden LKW transportiert werden können - in der deutschen Versorgungspraxis vor Allem leitungsabhängige Energieträger.

Energieträger nach ihrem Aggregatzustand

gasförmige Energieträger

Erdgas, Biogas und Wasserstoff sind vielfältig einsetzbare Energieträger:

  • Die Industrie nutzt sie, um Düngemittel und Chemikalien herzustellen,
  • die Energiewirtschaft zur Strom- und Wärmeerzeugung,
  • mehr als die Hälfte aller Haushalte hierzulande heizen mit gasförmigen Energieträgern und
  • mehr als 100.000 Erdgas-Fahrzeuge fuhren 2019 auf deutschen Straßen.

Nahezu 24 Prozent des Primärenergieverbrauchs in Deutschland entfielen im Jahr 2018 auf den Energieträger Erdgas. Zukünftig könnte ein Teil durch klimaneutrale Gase wie Biogas ersetzt werden. Dieses entsteht bei der Vergärung von Biomasse in Biogasanlagen. Aus Biogas, lässt sich zudem in weiteren Prozessen Biomethan gewinnen, das ebenfalls in das bestehende Erdgasnetz eingespeist, gespeichert und nach Bedarf flexibel genutzt werden kann.

Zu den zukünftig deutlich an Bedeutung gewinnenden gasförmigen Energieträgern zählt zudem der Wasserstoff, der sich aus Strom unter anderem mittels Elektrolyse durch die Aufspaltung von Wasser in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff erzeugen lässt. Man kann so Ökostrom als Wasserstoff speichern, transportieren, wieder Verstromen oder in einem weiteren Prozessschritt in synthetisches Methan umwandeln (siehe oben).

Nachteilig ist, dass der Wirkungsgrad der Wasserstoffherstellung und -verstromung nicht sehr hoch ist. Der Wirkungsgrad der thermochemischen Herstellung von Wasserstoff aus Biomasse wird je nach Verfahren zwischen 69 % und 78 % angegeben, der Wirkungsgrad der Wasserelektrolyse wird mit 70 bis 90 % angegeben. Der elektrische Wirkungsgrad einer PEM-Brennstoffzelle hingegen beträgt nur 60 %. Bei einer umfassenden Einbindung von Wasserstoff in das deutsche Energiesystem ist zudem ein deutlich höherer Anteil an Ökostrom nötig, oder ein Import aus dem Ausland.

flüssige Energieträger

Flüssige Energieträger sind gut speicher- und transportierbar. Ihre chemischen Eigenschaften machen sie sehr vielseitig. Sie bilden daher die Grundlage für wichtige industrielle Wertschöpfungsketten in Deutschland. Ca. 98 % der Antriebsenergie im Verkehrssektor und 22 % der Heizenergie stammen aktuell aus flüssigen Energieträgern.

Flüssige erneuerbare Kraft- und Brennstoffe sind für eine weitgehend treibhausgasneutrale Energieversorgung unverzichtbar. Da die Akzeptanz für "Biosprit" in den letzten Jahren gesunken ist, misst man flüssigen Energieträgern aus Biomasse lediglich eine ergänzende Bedeutung zu, um Treibhausgas-Emissionen zu senken. Vor Allem in Power-to-Liquids-Techniken sieht man Chancen für eine weitgehend treibhausgasneutrale Energieversorgung.

Laut der Studie "Status und Perspektiven flüssiger Energieträger in der Energiewende" der Prognos AG, des Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT und des Deutschen Biomasseforschungszentrums DBFZ Mai 2018 ergeben sich hinsichtlich der zukünftigen Nutzung flüssiger Energieträger große Unterschiede.

So wird der Einsatz flüssiger Energieträger aufgrund der besseren Speicherbarkeit vor allem bei der Mobilität längerfristig Nutzungsvorteile begründen, wohingegen ihr Einsatz zur Beheizung von Gebäuden kurz- und mittelfristig durch elektrische Lösungen abgelöst werden.

Energieträger im Überblick

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