Energie (Grundlagen)

Grundbegriffe

Was ist Energie?

Energie ist alles was sich in Arbeit umwandeln lässt, oder was sich aus Arbeit gewinnen lässt. Kurz: Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten.

  • Es gibt verschiedene Formen von Energie.
  • Energie kann gespeichert werden.
  • Das Umwandeln von einer Form der Energie in eine andere ist möglich.
  • Energie kann eigentlich nicht erzeugt und vernichtet werden, sie existiert in einem Kreislauf.

Wenn etwa eine Masse gegen einen Widerstand bewegt werden soll, muss es muss mechanische Energie dafür aufgewendet werdenArbeit verrichtet werden ().

Die mechanische Energie Emech hängt ab von:

  1. F ... dem Kraftaufwand und
  2. s ... dem Weg

Emech beträgt:

         Emech = F * s

Wenn dagegen eine Masse fallen gelassen wird, kann aus ihrer Beschleunigung es wird kinetische Energie daraus gewonnen Bewegungsenergie gewonnen werden.

Die kinetische Energie Ekin hängt ab von:

  1. m ... der Masse,
  2. g ... der Erdbeschleunigung 9,81m/s2 und
  3. h ... der Fallhöhe

Ekin beträgt:

         Ekin = m * g * h

Wie wird Energie gemessen?

Jede Form der Energie hat ihre Maßeinheit:

  • 1Nm ... Mechanische Energie in Newton-Meter
  • 1Ws ... Elektrische Energie in Watt-Sekunde
  • 1J ... Wärmeenergie in Joule

Was ist die Energie wert?

Die drei Einheiten der Energie sind gleichwertigDas Fremdwort dafür lautet "Äquivalent".

Man spricht vom Energieäquivalent: 1Ws ≡ 1Nm ≡ 1J

Der Brennwert

Andere Vergleichsmaße beziehen sich auf den Brennwert von PrimärenergieträgernSteinkohleeinheit SKE.

                                           
         1 kWh    =  3,6 MJ = 0,123 kg SKE 
         1 kg SKE = 29,4 MJ = 8,14 kWh     
                                           
         1 kJ     =  0,2388 kcal           
         1 kcal   =  4,1868 kJ             
         1 kcal   =  1,163 Wh              
                                           
Brennstoff Feuchtigkeit in % Brennwert in GJ/t Brennwert in kWh/kg Brennwert in kCal/kg Dichte in kg/m³
Stroh: Die Wärmemege, die sich durch das Auskondensieren des Wasserdampfes im Rauchgas ergibt, ist hier nicht mitgerechnet.
Stroh, gelb 15 14,4 4,00 3.440 80-125
Stroh,grau 15 15,0 4,17 3.586 100-135
Stroh mit Getreide 15 15,0 4,17 3.586 200-230
Rapsstroh 15 15,0 4,17 3.586 100-130
Elefantengrass 10 15,9 4,40 3.784 130-150
Strohpellets 8 16,0 4,44 3.818 600
Getreide 15 15,0 4,17 3.586 670-750
Rapskörner 9 24,6 6,83 5.874 700
Holz:
Waldhackschnitzel, alt 40 10,4 2,89 2.485 235
Waldhackschnitzel, frisch 55 7,2 2,00 1.720 310
Sägespäne, feucht 40 4,5 2,92 2.511 240
Sägespäne, getrocknet 20 15,2 4,22 3.629 175
Weidenschnitzel, frisch 50 8,0 2,21 1.900 280
Weidenschnitzel, alt 30 12,2 3,38 2.906 200
Tannenrinde 50 7,7 2,14 1.840 280
Sägemehl 20 15,2 4,2 3.612 160-175
Scheitholz, Buche 20 14,7 4,08 3.509 400-450
Scheitholz, Buche 45 9,4 2,61 2.245 650
Holzpellets 6 17,5 4,9 4.214 660
Andere:
Haushaltsmüll 30-40 9,0 2,50 2.150  
Heizöl, schwer   42,7 11,86 10.200 840
Schweröl   40,4 11,22 9.649 980
Gebrauchtöl   42,0 11,67 10.036 900
Kohle 10 25,0-28,0 6,9-7,0 6.020  
Erdgas   39,0 10,83 9.314  
Braunkohle   18-20 5,1-5,5 4.588  
Heizöl, leicht   34,2 9,5 kWh/ltr. 8.200 kcal/ltr.  

Welche Begriffe machen wir uns aus der Energie?

Primär-Energie kommt als Rohenergie in der Natur vor.
Sekundär-Energie wird durch Umwandlung aus Primärenergie gewonnen.
Erneuerbare Energieträger werden im Energiekreislauf der Natur immer wieder bereitgestellt.
Nicht erneuerbare Energieträger werden zur Umwandlung aus dem Kreislauf der Natur "herausgerissen".

Nutzung der Energie

Aus den verschiedenen Energieträgern läßt sich Nutzenergie in Form von Wärme, Licht oder auch Kraft erzeugen.

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Wie groß ist der Energiebedarf?

Betrag Arbeitsvermögen
1J (0,000.000.3kWh) Braucht eine Biene für 120m Flug.
Reichen einem Taschenrechner für 50 Multiplikationen.
1kJ (0,000.3kWh) Reicht für 1m schwimmen, 5m gehen, 12m radeln oder das Besteigen von 8 Treppenstufen.
Benötigt der elektrische Rasierer für eine Gesichtshälfte.
1MJ (0,3kWh) Verbraucht der Mensch im Schlaf während 3,5 Stunden. (Grundumsatz)
1 kg SKE (8,14kWh) Die Energiemenge, die 1kg Steinkohle beim Verbrennen liefert, verbrennt ein Rennruderer an einem Tag.
3 kg SKE (24,5kWh) Diesen Bedarf hat ein Mitteleuropäer vom Weckerläuten und Frühstücken bis er am Arbeitsplatz ist.
30 kg SKE (733kWh) So viel "verschläft" ein Mensch im Jahr.
80 kg SKE (733kWh) Diesen Bedarf hat ein Mensch der "Armen" Welt in einem ganzen Jahr.
1,2t SKE (10.500kWh) Diesen Bedarf hat ein Südeuropäer in einem ganzen Jahr.
6,5t SKE (60.000kWh) Diesen Bedarf hat ein Mitteleuropäer in einem ganzen Jahr.
13t SKE (120.000kWh) So viel benötigt ein Nordländer in einem ganzen Jahr.

Quo vadis Austria?

Die EU-Richtlinie zur Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen (RL 2009/28/EG) gibt für Österreich einen Zielwert für den Anteil dieser Energien von 34 % gemessen am sogenannten "Brutto-Endenergieverbrauch" für das Jahr 2020 vor. Der Ausgangswert im Jahr 2005 wurde mit 23,8 % ermittelt und konnte in den letzten Jahren kontinuierlich auf mittlerweile 31,0 % im Jahr 2011 ausgebaut werden. Damit ist Österreich auf einem guten Weg, das vorgegebene Ziel zu erreichen.

Statistik Austria 2011_3 (132K)