Nutzenergie, Endenergie, Primärenergie

Nutzenergie, Endenergie, Primärenergie – die Definition der Begriffe aus dem Energieausweis verständlich erklärt.

Wer sich mit dem Gebäude-Energie-Gesetz (GEG), dem Energieausweis und überhaupt mit Fragen der Energieeffizienz und Nachhaltigkeit beim Hausbau beschäftigt, wird schnell auf die Begriffe wie: Nutzenergie, Endenergie, Primärenergie, Heizwärmebedarf stoßen. Doch was genau das bedeutet bleibt oft undefiniert. Hier findest du die Zusammenhänge, einfach und verständlich erklärt.

Nutzenergie und Heizwärmebedarf

Definition Nutzenergie und Heizwärmebedarf

Die Nutzenergie beschreibt die Energie, die zur Endnutzung gebraucht wird. Für ein Einfamilienhaus wäre das also die Energie die für Heizung, Warmwasser, Lüftung, Kühlung.

Im Energieauswies wird die Nutzenergie nicht extra angeführt, sie ist aber ein Zwischenschritt bei der genauen Berechnung. Für ein Einfamilienhaus ohne Lüftungs- und Klimaanlage entspricht die Nutzenergie also dem Heizwärmebedarf und dem Bedarf für die Warmwasserbereitung.

Beispiel Nutzenergie (hier nur für Wärme)

Heizwärmebedarf: 45 kWh/(m²a)

Warmwasserbereitung: 12,5 kWh/(m²a) 

Nutzenergie = 45 + 12,5 = 57,5 kWh/(m²a)

Beispiele zum Heizwärmebedarf

Ein Passivhaus ist beispielsweise über den Heizwärmebedarf definiert: Von einem Passivhaus spricht man ab einem Heizwärmebedarf von weniger als 15 kWh/(m²a). In Österreich hat ein Passivhaus einen Heizwärmebedarf von weniger als 10 kWh/(m²a) (Energiestandard A++). Weitere Beispiele sind:

• unsaniertes Einfamilienhaus (von 1960-1980): ≈300 kWh/(m²a)
• energetisch saniertes Einfamilienhaus: ≈100 kWh/(m²a)
• Einfamilienhaus ab 2002: ≤70 kWh/(m²a)
• KfW-Effizienzhaus 55 (heute): ≤35 kWh/(m²a)
• KfW-Effizienzhaus 40 (heute): ≤25 kWh/(m²a)
• Passivhaus: ≤15 bzw. 10 kWh/(m²a)

Endenergie

Definition Endenergie

Der Endenergiebedarf beschreibt die Energie die von außen zugeführt werden muss. Zusätzlich zur Nutzenergie sind also auch alle Verluste und Gewinne im Haus oder Grundstück enthalten. Allgemein gilt:

• Wärmeverluste aus der Anlage und der Verteilung sind hier berücksichtigt. Der Nutzungsgrad der Anlage ist somit enthalten.
• Gewinne oder Energiegutschriften fließen mit ein. Zum Beispiel die passive solare Wärmenutzung (durch Sonneneinstrahlung), interne Wärmequellen (elektrische Geräte, Personen), Wärmegewinnung aus einer solaren Warmwasserbereitung oder Ähnliches.

Im Energieausweis nach GEG wird die Endenergie ausgewiesen, allerdings ist hier nicht die gesamte Endenergie gemeint:

• Abweichend zu DIN V 18599-1: 2018-09 dürfen im Energieauwsweis Energie aus solarer Strahlungsenergie sowie Umweltwärme nicht im Endenergiebedarf berücksichtigt werden.
• Abweichend zu DIN V 18599-1: 2018-09 sind elektrische Nutzeranwendungen ebenfalls nicht berücksichtigt, sondern nur Strom für Heizung und Lüftung.

Der Verbrauch an Endenergie kann redziert werden, oder es kann sogar Endergie erzeugt werden, wenn vor Ort Strom oder Energie erzeugt wird. Die Möglichkeiten dazu findest du hier: Autark wohnen – Strom selbst erzeugen

Beispiel Endenergie (hier nur für Wärme)

Endenergie = Nutzenergie + Verluste im Haus – Gewinne im Haus

Endenergie = 57,5 + 20 (Verluste) – 13 (Solare Warmwasserbereitung) = 64,5 kWh/(m²a)

Alternativ dazu kann die Endenergie auch mit Hilfe der Erzeugeraufwandzahl e_P angegeben werden. Sie ist der Faktor der alle Verluste und Gewinne im Haus berücksichtigt.

Endenergie = Nutzenergie * Erzeugeraufwandszahl e_g

Endenergie = 57,5 * 1,12 = 64,5 kWh/(m²a)

Wenn viel Energie vor Ort produziert wird, zum Beispiel bei der Verwendung einer Wärmepumpe bei der die Wärme aus der Luft, der Erde oder vom Grundwasser entzogen wird, dann kann der Endenergiebedarf sogar niedriger sein als die Nutzenergie, dann wäre die Erzeugeraufwandszahl e_g < 1,0.

Aus der Endenergie sollte man also – theoretisch – auf die zukünftigen Betriebskosten schließen können. Allerdings beruht dieser Wert auf Berechnungen die viele standardisierte Parameter voraussetzen und oft sehr stark von echten, gemessenen Verbrauchskennwerten abweichen. Faktoren wie Innenraumtemperatur, das Nutzerverhalten, Klimadaten und andere Einflüsse bleiben unberücksichtigt.

Hier findest du die günstigsten, aktuellen Tarife um die Betriebskosten abzuschätzen:

• Stromtarif
• Heizstromtarif
• Gastarif

Primärenergie

Definition Primärenergie

Die Primärenergie berücksichtigt alle vorgelagerten Prozesse der Energieerzeugung (die Gewinnung, Verteilung, Umwandlung) bis hin zum Hausanschluss. Um diese Prozesse möglichst einfach zu berücksichtigen werden sie in einem einigen Faktor zusammengefasst, dem sogenannte Primärenergiefaktor f_p. Wird die Endenergie als mit diesem Primärenergiefaktor multiplizier, erhält man die Primärenergie.

Auf den ersten Blick mag es etwas verwirren, dass es Beispiele gibt in denen der Primärenergiebedarf geringer ist als der Endenergiebedarf.

Natürlich kommt es durch diese Vorgelagerten Prozesse der Gewinnung, Verteilung und Umwandlung zu Energieverlusten. Wie kann es dann sein, dass die Primärenergie in manchen Fällen geringer ist als die Endenergie? Ganz einfach: im Energieausweis ist nicht der gesamte Primärenergiebedarf gemeint, sondern nur der nicht-erneuerbare Anteil der Primärenergie – auch wenn das leider nicht explizit dort steht und somit etwas irreführend ist.

Beispiel Primärenergie

Primärenergie = Endenergie * Primärenergiefaktor f_p

Primärenergie = 64,5 * 1,1 (Erdgas) = 70,95 kWh/(m²a)

Alternativ dazu kann die Nutzenergie mit der Anlageaufwandszahl e_p multipliziert werden, der Primärenergiefaktor steckt dann bereits in der Anlageaufwandszahl e_p drinnen.

Primärenergie = Nutzenergie * Anlageaufwandszahl e_p

Primärenergie = 57,5 * 1,23 = 70,95 kWh/(m²a)

Primärenergiefaktor

Der Primärenergiefaktor wird für jeden Energieträger definiert. Wie bereits beschrieben wird hier nur der nicht-erneuerbare Anteil der Primärenergie berücksichtigt. So kommt es, dass beispielsweise ein mit Erdöl oder Erdgas beheiztes Gebäude auch bei gleichem Energiebedarf viel schlechter aussteigt, als ein Gebäude, welches mit erneuerbaren Rohstoffen beheizt wird. Die Primärenergiefaktoren der Energieträger sind im Gebäude-Energie-Gesetzt, Anlage 4 genau definiert.

Energieträger	Primärenergiefaktor (nicht erneuerbarer Anteil)
Heizöl, Erdgas, Flüssiggas	1,1
Steinkohle	1,1
Braunkohle	1,2
Biogas, Bioöl	1,1*
Holz	0,2
Netzstrom	1,8
gebäudenah erzeugter Strom (PV oder Windkraft)	0,0
Erdwärem, Umgebungswärem, Solarthermie, Abwärme	0,0

*Dazu kommen noch diverse Sonderregelungen aus §22 für Biogas, KWK-Anlagen und Fernwärme:

• f_p = 0.3 für flüssige und gasförmige Biomasse die vor Ort erzeugt wird
• f_p = 0.7 für Biomethan oder biogene Flüssiggase in Brennwertkessel
• f_p = 0.5 für Biomethan oder biogene Flüssiggase in hocheffizienten KWK-Anlagen

Anlageaufwandszahl

Die Anlageaufwandszahl e_p ergibt sich aus der Erzeugeraufwandszahl und dem Primärenergiefaktor:

Anlageaufwandszahl e_p = Erzeugeraufwandszahl e_g * Primärenergiefaktor f_p

Die Anlageaufwandszahl kann hier nicht allgemein gültig angegeben werden, denn sie hängt von der Größe der beheizten Fläche, von Heizwärmegutschrift, Verlusten, einer Lüftungsanlage und mehr ab. Hier sind dennoch ein paar Beispiele für verschiedene Heizsysteme angeführt:

• Pelletsheizung: e_p = e_g * f_p ≈ 1,49 * 0,2 = 0,3

• Stückholzheizung: e_p = e_g * f_p ≈  1,75 *  0,2 = 0,35

• Fernwärme (mit erneuerbarer Energie): e_p = e_g * f_p ≈ 1,05 * 0,1 = 0,11

• Wärmepumpe (Betrieb mit Netzstrom): e_p = e_g * f_p ≈ 0.3 * 1,8 = 0,54

• Erdgas-Brennwert mit Solaranlage für Warmwasser und Heizungsunterstützung:e_p = e_g * f_p ≈ 1,05 * 1,1 ≈ 1,15

Aussagekraft der Primärenergie

Die Primärenergie in dieser Berechnung dient rein der Nachweisführung. Der Wert sagt nichts über die Betriebskosten oder den Energieverbrauch aus. Auch über die tatsächliche Gesamtenergiebilanz eines Heizsystems oder gar eines Gebäudes sagt dieser Wert nichts aus. Hier wäre zumindest noch die graue Energie der Anlage selbst miteinzubeziehen. Für das Gesamtsystem Haus wäre zusätzlich auch noch die graue Energie des ganzen Hauses sowie der Haushaltsstrom und die Mobilität zu berücksichtigen (siehe auch: Energiebilanz und Nachhaltig bauen).

Die Primärenergiefaktoren sind in unterschiedlichen Ländern und unterschiedlichen Normen nicht einheitlich. Ein Beispiel dafür ist der Strom aus dem Netz: der Faktor reicht hier von 3,14 (nach Eurocode) bis 1,8 (GEG in Deutschland), was fast die Hälfte ist. Das liegt daran, das im deutschen Gebäudeenergiegesetz GEG nur der nicht erneuerbare Anteil berücksichtig wird und der Anteil an erneuerbarer Energie in Stromnetzen immer höher wird.

Energieeffizienz-Klasse

Auch die Energieeffizienz-Klasse eines Hauses ist nicht so ganz konsistent definiert:

• im österreichischen Energieausweis erfolgt die Einteilung nach Heizwärmebedarf,
• im deutschen Energieausweis über die Einteilung nach der Endenergie
• und zwischenzeitlich wurde vorsgeschlagen (als Entwurf für das Gebäude-Energie-Gesetz in Deutschland) die Energieeffizienzklasse über den Primärenergiebedarf zu ermitteln.

Die Unterschiede zwischen der Energieeffizienz nach Endenergie und nach Primärenergiebedarf wären teils gravierend gewesen: je nach Energieträger wäre die Energieeffizienzklasse verbessert oder verschlechtert worden. Pelletheizungen zum Beispiel hätten viel besser abgeschnitten, Wärmepumpen hingegen – die über Netzstrom betrieben werden – wären stark herabgestuft worden. Diese Änderung wurde nun aber doch nicht umgesetzt, es bleibt beim Alten:

Energieeffizienz-Klasse	DE - Endenergiebedarf [kWh/(m²a]]	Primärnergiebedarf (wurde verworfen)	AT - Heizwärmebedarf [kWh/(m²a]]
A++			≤10
A+	<30	<35	≤15
A	<50	<55	≤25
B	<75	<80	≤50
C	<100	<110	≤100
D	<130	<140	≤150
E	<160	<170	≤200

Weiterführende Beiträge

• Hier gibt es eine gute Übersicht zu allen Beiträgen rund um Nachhaltig Bauen.
• Noch mehr Infos dazu gibt es im E-Book Nachhaltig Bauen.

 

Quellen: Gebäude-Energie-Gesetzt 2020

Autorin: K.R.

Foto: pixabay