Energieträger

Datei:Global primary energy consumption by source 1900 - 2021.png

Entwicklung des weltweiten Energieverbrauchs nach Energieträger (1900 bis 2021)

Ein Energieträger ist ein Stoff, Material oder ein Phänomen, das Energie in einer Form enthält, die in andere Formen wie mechanische Arbeit, Wärmeenergie oder elektrische Energie umgewandelt werden kann.<ref>Wolfgang Schufft (Hrsg.): Taschenbuch der elektrischen Energietechnik. Hanser, 2007, ISBN 978-3-446-40475-5, eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche.</ref> Kurz: Energie kann nicht erzeugt werden, sondern nur umgewandelt. Dennoch spricht man häufig von einer „Stromproduktion“, weil damit gemeint ist, dass elektrischer Strom in großen Mengen hergestellt wird.

Energieträger unterscheiden sich in ihren physikalischen und chemischen Materialeigenschaften, Energiedichte, der Transport- und Lagerfähigkeit sowie im Aufwand und Wirkungsgrad ihrer Nutzung. Sie können flüssig, gasförmig oder fest vorliegen oder werden in den einen oder andere Aggregatszustand umgewandelt, z. B. zum Transport, wie bei Erdgas als LNG.

Häufig wird dabei ein Energieträger bzw. dessen Energieform umgewandelt, z. B. von thermische Energie in elektrische Energie. Praktisch geschieht dies meist über einen thermodynamischen Kreisprozess in elektrischem Strom. In anderen Fällen geschieht es direkt, z. B. bei Strahlungsenergie aus dem Spektrum des Lichts (Solarstrahlung) in elektrische Energie, durch eine Solarzelle (vgl. photoelektrischen Effekt).

Die Umsetzung von Primärenergie zu Strom geschieht großtechnisch in Kraftwerken, z. B. Kohle-, Gas- oder Kernkraftwerken. Zu den seit Jahrzehnten genutzten Kreisprozessen gehören dazu:

• der Clausius-Rankine-Kreisprozess für Kohle- und Kernkraftwerken;
• der Brayton oder Joule-Zyklus<ref>Brayton-Prozess. In: Bundesverband Geothermie. 2026, abgerufen am 8. April 2026 (). </ref><ref></ref> (vgl. auch Joule-Thompson-Effekt), bei Gasturbinen bzw. Gaskraftwerken (vgl. auch Gas- und Dampfkraftwerke).

Eine entscheidende Komponente des Systems Kraftwerk ist dabei der Turbosatz.

Weitere Begriffe in dem Umfeld Energieträger ist die Nutzenergie und Endenergie.

Aufteilung

Als Primär- oder Rohenergieträger bezeichnet man Energieträger, die in der Natur zu finden sind. Dazu zählen insbesondere die fossilen Brennstoffe und auch die Actinoide Uran oder Plutonium. Sekundäre Energieträger werden durch Umwandlung von Primärenergie gewonnen oder aufgeladen (Speicherung).<ref>Physikdidaktik. In: Ernst Kircher, Raimund Girwidz, Peter Häußler (Hrsg.): Springer-Lehrbuch. 2015, ISSN 0937-7433, doi:10.1007/978-3-642-41745-0 (springer.com [abgerufen am 7. April 2026]). </ref>

Akkumulatoren als Speicher sind jedoch nur für einzelne Systeme oder Geräte sinnvoll, nicht für die dauerhafte Speicherung größerer Mengen elektrischer Energie. Die bekannten, jedoch begrenzten Alternativen sind die Speicherung von Lageenergie in Speicherkraftwerken. Seit etwa den 2010er Jahren gibt es auch vereinzelte Batteriespeicherkraftwerke, da die Lithium-Ionen-Batterietechnologie massenhaft verfügbar geworden ist.

Typische Energieträger

Primäre Energieträger

→ Hauptartikel: Primärenergie

• Erneuerbare Energien (EE) wie Sonnenenergie, Biomasse, Windenergie, Wasserkraft
• Fett, Kohlenhydrate und Proteine in der Nahrung
• Fossile Energieträger: Erdöl, Kohle und Erdgas
• Kernbrennstoffe wie Uran und Plutonium (genauer: deren spaltbare Isotope oder die Spaltstoffe); die Energieform ist Wärmeenergie (aus kinetischer Energie der Spaltfragmente)

Sekundäre Energieträger

→ Hauptartikel: Sekundärenergie

• Adenosintriphosphat
• Druckluft (Gas allgemein)
• Ethanol aus der Vergärung von Biomasse
• Glucose aus dem Energiespeicher Glykogen
• Kraftstoffe (Treibstoffe) aus der Erdölraffinerie
• Methanol<ref></ref><ref></ref>
• Wasserstoff (H₂)

Beim Wasserstoff unterscheidet man konventionell gewonnenen Wasserstoff (d. h. aus Erdgas und dem Prozess der Erdgas-Reformierung, einer der Hauptproduktionsprozesse – 70 % der globalen Produktion<ref></ref>, 90 % in den USA<ref>Hydrogen Production: Natural Gas Reforming. In: DOE. Abgerufen am 7. April 2026 (). </ref>) und den grüne Wasserstoff.<ref></ref><ref></ref> Letzterer ist ein sekundärer Energieträger und entsteht erst durch Umwandlung (Elektrolyse) erneuerbarer Primärenergie (im „grünen“ Falle nur Wind- oder Solarenergie). Auch natürlicher Wasserstoff existiert und zählt zu den primären Energieträgern, spielt für die großtechnische Verwendung jedoch eine untergeordnete Rolle.

Andere Stoffe, die chemische Energie bereithalten, sind die Energetischen Materialien, also Sprengstoffe (Sprengmittel) und Explosivstoffe.

Energiedichte

Vorlage:HinweisbausteinAuf die Masse bezogen:<ref>Wasserstoff. In: Hydox. 2014, archiviert vom Vorlage:IconExternal am 26. März 2014; abgerufen am 7. April 2026. </ref>

• Wasserstoff: 33,3 kWh/kg
• Erdgas: 13,9 kWh/kg
• Benzin: 12,7 kWh/kg

Auf das Volumen bezogen:

• Benzin: 8760 kWh/m³
• Erdgas (20 MPa): 2580 kWh/m³
• Wasserstoff (flüssig): 2360 kWh/m³
• Wasserstoffgas (20 MPa): 530 kWh/m³
• Wasserstoffgas (Normaldruck): 3 kWh/m³

Stoff bzw. Energieform	Energiedichte in MJ/kg	Produkte und Derivate
Holz	13–20	Schnittholz, Pellets, Papier
Braunkohle	28,47	Brikett, Braunkohlekoks
Steinkohle	30	Kesselkohle, Koks
Erdöl (roh)	42,8<ref>Heizwert, nach Heizwerte der Energieträger und Faktoren für die Umrechnung von spezifischen Mengeneinheiten in Wärmeeinheiten zur Energiebilanz. (Memento vom 20. November 2010 im Internet Archive) BMWi; aufgerufen am 2. Januar 2011</ref>	Benzin, Heizöl, Kerosin, Diesel, Bitumen, Kunststoffe
Erdgas	30–50	Stadtgas, Autogas
Pflanzenöl	36	RME (z. B. Rapsmethylester)

Literatur

• Dietrich Pelte: Die Zukunft unserer Energieversorgung. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden 2014, ISBN 978-3-658-05814-2, doi:10.1007/978-3-658-05815-9. 
• Martin Wietschel, Sandra Ullrich, Peter Markewitz, Friedrich Schulte, Fabio Genoese (Hrsg.): Energietechnologien der Zukunft. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden 2015, ISBN 978-3-658-07128-8, doi:10.1007/978-3-658-07129-5. 
• Ulrich Blum, Eberhard Rosenthal, Bernd Diekmann: Energie – Grundlagen für Ingenieure und Naturwissenschaftler: Machbarkeiten, Grenzen und Umweltauswirkungen. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden 2020, ISBN 978-3-658-26932-6, doi:10.1007/978-3-658-26933-3. 
• Richard Zahoransky (Hrsg.): Energietechnik: Systeme zur konventionellen und erneuerbaren Energieumwandlung. Kompaktwissen für Studium und Beruf. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden 2022, ISBN 978-3-658-34830-4, doi:10.1007/978-3-658-34831-1. 
• Adolf J. Schwab: Elektroenergiesysteme: Smarte Stromversorgung im Zeitalter der Energiewende. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2022, ISBN 978-3-662-64773-8, doi:10.1007/978-3-662-64774-5. 

Weblinks

Datei:Wiktfavicon en.svgWiktionary: Energieträger – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Literatur von und über Energieträger im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek

Einzelnachweise

<references />