Was bedeuten KEA und KEV?

• Der kumulierte Energieaufwand "KEA" und der kumulierte Energieverbrauch "KEV" sind in der Fachwelt bekannte und oft benutzte Größen, um z. B. Umweltbelastungen zu messen und zu vergleichen. Insb. der KEV eignet sich zur Information für weite Teile der Bevölkerung auf Grund seiner vereinfachenden Darstellung.
• Der KEA ist definiert als die Summe aller Energieaufwände und schließt sowohl die prozessspezifischen Verbräuche (KEV) ein als auch diejenigen Aufwendungen, die nicht in einzelnen Prozessen verbraucht werden, sondern im Produkt verwertbar gespeichert bleiben (z.B. Heizwert von Holz in Möbeln oder von Erdöl, das in Kunststoff gebunden).
• Der KEV repräsentiert die Summe aller Primärenergieinputs, inklusive solcher zur Materialherstellung, klammert aber den Energieinhalt von Brennstoffen aus, die stofflich genutzt werden (z.B. Bauholz).
• Der KEV dient auch als Brücke zu den sogenannten Primärenergiefaktoren (PEF). Deren nichterneuerbarer Anteil (PEF_ne) wird im neuen Gebäudeenergiegesetz (GEG) für die energetische Bilanzierung herangezogen.

Der kumulierte Energieaufwand (KEA) wird schon seit den 1970er-Jahren weltweit als Kennzahl für Energiesysteme verwendet.

Anfang der 1990er-Jahre entwarfen Experten des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) mit Beteiligung des Umweltbundesamts ein Regelwerk zur Bestimmung des KEA, die VDI-Richtlinie 4600 (VDI 1997). Diese Richtlinie enthält Definitionen, Rechenmethoden und Beispiele für KEA-Anwendungen. Sie ist Grundstein aller heutigen KEA-Arbeiten und präzisiert, was mit dem kumulierten Energieaufwand gemeint ist.

Die KEA-Richtlinie stellte erstmals deutlich heraus, dass der Primärenergieaufwand auch unter Umweltgesichtspunkten eine wichtige Größe ist.

Dort wird der "kumulierte Energieaufwand (KEA)", als Summe aller Energieaufwände definiert. Dieser schließt sowohl die prozessspezifischen Verbräuche (KEV) ein als auch diejenigen Aufwendungen, die nicht in einzelnen Prozessen verbraucht werden, sondern im Produkt verwertbar gespeichert bleiben (z.B. Heizwert von Holz in Möbeln oder von Erdöl, das in Kunststoff gebunden ist).

In einem Forschungsprojekt des Umweltbundesamtes wurde Ende der 1990er Jahre der sog. kumulierte Energieverbrauch (KEV) eingeführt. Der KEV repräsentiert wie der KEA die Summe aller Primärenergieinputs, inklusive solcher zur Materialherstellung, klammert aber den Energieinhalt von Brennstoffen aus, die stofflich genutzt werden (z.B. Bauholz).

Weiterhin setzt der KEV definitorisch den Nutzungsgrad jeder Primärenergiegewinnung auf 100% (z.B. Bergbau, Solarzelle, Wasserkraftwerk), d.h. alle Förderverluste gehen zu Lasten des Lagers (bei fossilen und nuklearen Energieträgern) bzw. des Reservoirs (bei Wasserkraft) oder natürlichem Energiefluss (z.B. bei Solar- und Windenergie). Damit ist die Kompatibilität mit UN-, IEA-, EUROSTAT- und DESTATIS-Energiebilanzen gewährleistet.

Wichtig ist die Unterscheidung in KEV_Summe (gesamter KEV) sowie die Komponenten

• KEV_ne = nichterneuerbare (fossile + nukleare) Primärenergien
• KEV_re = regenerative (erneuerbare) Primärenergien

Diese Unterscheidung wird auch international verwendet und dient dazu, den KEV_ne als „Leitindikator“ für vereinfachte Ökobilanzen verwenden zu können.

Der gesamte KEV ist zwar für ressourcenorientierte Fragen relevant, aber nicht „richtungssicher“ in Bezug auf Umweltaspekte wie THG-Emissionen und Versauerungspotenzial. Wird dagegen auf den KEV_ne abgestellt, ergibt sich eine tendenziell gute Übereinstimmung mit den Werten für THG-Emissionen.

Der KEV_ne stellt das Verhältnis dar, welche Menge an Primärenergie aufzuwenden ist, um eine Kilowattstunde elektrische Energie an Endkunden zu liefern. Je mehr Erneuerbare Energien im Strommix integriert sind und je geringer die Umwandlungs- und Verteilungsverluste in den Kraftwerken und Netzen sind, desto kleiner wird dieses Verhältnis.

Zudem wird die Erfüllung der politischen Zielsetzung, den Anteil Erneuerbarer zu steigern, notwendig mit höheren KEV_ne-Anteilen einhergehen, und dies würde in der alleinigen Verwendung des gesamten KEV nicht sichtbar sein.

Seit 2010 untersucht das Internationale Institut für Nachhaltigkeitsanalysen und -strategien (IINAS) aus Darmstadt im Auftrag der HEA anhand von Lebenswegdaten für Energie-, Stoff- und Transportsysteme die Ressourcennutzung und Umwelteffekte der deutschen Stromerzeugung.

Laut dem IINAS In den Jahren 2010 und 2016 betrug dieser Wert noch 2,34 bzw. 1,92. Für 2019 beträgt der nichterneuerbare kumulierte Energieverbrauch (KEV_ne) für die Abgabe aus dem lokalen Stromnetz 1,55 kWh_primär/kWh_el.

Die ermittelten Daten zum nichterneuerbaren KEV (KEV_ne) von Strom aus dem bundesdeutschen Kraftwerkspark (erzeugerseitig) für das Jahr 2019 liegen laut IINAS mit 1,51 kWh_primär/kWh_el deutlich niedriger als in den Jahren davor. Für die Abgabe aus dem lokalen Stromnetz (verbraucherseitig) sind die Werte für den KEV_ne des Jahrs 2019 von 1,55 kWh_primär/kWh_el gegenüber den Vorjahren gleichfalls weiter gesunken.

Die gegenüber den Vorjahren geringeren Werte für 2019 ergeben sich durch steigende Anteile erneuerbaren Stroms, dessen KEV_ne erheblich unter dem der fossilen und nuklearen Stromerzeugung liegt sowie den weiter gesunkenen Anteil an Strom aus AKW, der vergleichsweise hohe spezifische KEV_ne-Werte aufweist. Die Werte für 2020 zeigen, dass sich die Tendenz zur Senkung von KEV- und THG-Werten für die lokale Strombereitstellung weiter fortsetzt.

Die Daten für 2021 zeigen, dass sich die Tendenz zur Senkung von KEV- und THG-Werten für die lokale Strombereitstellung nicht weiter fortsetzt, allerdings ist die Erhöhung gegenüber dem Vorjahr gering und die 2021-Werte liegen unter denen der Jahre bis 2019. Für 2021 beträgt der nicht-erneuerbare kumulierte Energieverbrauch (KEV_ne) für die Abgabe aus dem lokalen Stromnetz 1,45 kWh_primär/kWh_el. Die Treibhausgasemissionen für eine im Durchschnitt bereitgestellte Kilowattstunde weisen die Gutachter mit 409 g CO2Äq/kWh_el aus. Die gegenüber dem Vorjahr höheren Werte für 2021 ergeben sich durch wetterbedingt geringere Anteile erneuerbaren Stroms – insbesondere aus Windenergie – sowie den gestiegenen Anteilen an Strom aus Braun- und Steinkohle, die sich aufgrund der Preisentwicklungen ergaben.