Energieformen


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Zuletzt aktualisiert von Rolf Gloor am 24.03.2014

Energie gibt es in den unterschiedlichsten Formen und es gibt verschiedene Möglichkeiten der Unterteilung. Eine mögliche Einteilung sind die folgenden 3 Energieebenen:
  1. Primärenergie: Rohenergie wie Sonnenstrahlung, Wind, Holz usw.
  2. Technische Energie: Aufbereitete Energie wie Elektrizität, Brennstoffe, Dampf usw.
  3. Nutzenergie: Genutzte Energieformen wie Licht, Transportenergie, Wärme usw.

Zwischen und unter den verschiedenen Energieformen gibt es natürliche und technische Energieumwandlungen.

Diese Unterteilung macht Sinn, wenn man sich die Wertschöpfungskette der Energieproduktion anschaut. Dabei geht immer ein gewisser Anteil der Energie verloren (Umwandlung) um sie in nutzbarer Form verwenden zu können.

Umwandlung in verschiedene Energieformen
Umwandlung in verschiedene Energieformen mit den Wirkungsgraden .

Diese Umwandlung geschieht mit einem bestimmten Wirkungsgrad . Die Multiplikation der Wirkungsgrade ergibt den Anteil der Nutzenergie von der ursprünglichen Primärenergie.

Primärenergie

Ursprung der meisten Primärenergien auf der Erde ist die Sonnenstrahlung, die auf den natürlichen solaren Kernfusionsprozessen basiert. Die Gezeitenenergie wird vom Mond beeinflusst, welche die Erddrehung etwas abbremst. Aber auch auf der Erde gibt es Primärenergien. Zum Beispiel in der Form von Wärme aus dem Erdinneren, Elementen welche sich für die Kernspaltung oder Kernfusion eignen, Brennstoffe mit geologischem Ursprung wie Methan und die potentielle Energie der Berge gegenüber den Tälern.

Seit einem Jahrhundert verbraucht die stark wachsende menschliche Gesellschaft zunehmend fossile Brennstoffe, welche mit geringem Aufwand genutzt werden können. Fossile Brennstoffe können als Destillat von Biomasse betrachtet werden, welches die Zeit hervorgebracht hat. Der Ursprung dieser Energie liegt demnach auch in der Sonnenstrahlung. Da sehr viel mehr fossile Energieträger verbraucht werden, als sich bilden können, sind es nicht erneuerbare Energien, zu denen man auch das beschränkte Vorkommen von Uranerz (Kernenergie) zählt.

Die verschiedenen Primärenergieträger lassen sich folgendermassen klassieren:

KlassierungEnergieformUrsprungPotentialEnergieinhaltBemerkungen
nicht
erneuerbar
Kohle Biomasse gross 7 kWh/kg fossil, CO2-Problematik
Erdöl Biomasse mittel 12 kWh/kg fossil, CO2-Problematik
Erdgas Biomasse mittel 12 kWh/kg fossil, CO2-Problematik
Uranerz U-235 Erdestar mittel 25 GWh/kg Sicherheits- und Entsorgungsproblematik
erneuerbar Sonnenstrahlung Sonne unbegrenzt bis 1500 kWh/m²a nur tagsüber bei schönen Wetter
Flüsse Sonne begrenzt bis 4 Wh/kg viele Standorte schon genutzt
Wind Sonne/Erddrehung unbegrenzt bis 3000 kWh/m²a Nutzung lage- und wetterabhängig
Meereswellen Wind, Gezeiten unbegrenzt ~ 1000 kWh/m²a Probleme mit Sturmwetter
Biomasse Sonne begrenzt 7 kWh/kg teilweise Konflikt mit Nahrung
Methan Sonne, Erdestar unbekannt 14 kWh/kg Indirekte Sonnenenergie
Gezeiten Mondbewegung begrenzt 1 kWh/m²a wenig Standorte, nur kurze Zeit
Lebewesen Biomasse klein 1300 kWh/a ein Pferd leistet 1 PS für 5 Stunden pro Tag
Abfall Gesellschaft klein 2 kWh/kg Energieinhalt je nach Abfallart
Prozessabwärme Gesellschaft klein   Quellen- und lageabhängig
Geothermie Erde unbegrenzt   Quellen- und lageabhängig
Fusionsbrennstoff Erde unbegrenzt   Sicherheits- und Realisierungsproblematik
  • Natürliche schwere Elemente auf der Erde wie z.B. Uranerz stammen ursprünglich aus den Resten von Supernovas (sterbenden Sternen).

Technische Energie

Von technischer Energie spricht man nach der Umwandlung von Primärenergie zu einer anwendbaren Energieform. So wird aus Rohöl beispielsweise Benzin. Diese Umwandlung geschieht meist in der Industrie.

EnergieformEnergieinhaltAnwendungBemerkungen
Elektrizität 0.1 kWh/kg (Batterie) praktisch überall die universellste Energie, Speicherprobleme
Kohle 5.5 bis 8.5 kWh/kg Schwerindustrie, Kraftwerke sehr günstig, viel CO2 pro kWh und viele Schadstoffe je nach Filteranlage
Benzin 9 kWh/Liter Auto, Kleingeräte Betrieb von Ottomotoren, explosiv
Heizöl, Dieselöl 10 kWh/Liter Ölheizung, Auto, grosse Maschinen hoher Wirkungsgad, nicht explosiv 
Erdgas 10 kWh/m³ Heizung, Auto, Kraftwerke wenig CO2 pro kWh, Transport über Pipeline oder verflüssigt mit Schiffen
Propangas 12.9 kWh/kg Heizen Für Anwendungen abseits des Erdgasnetzes
Butangas 12.7 kWh/kg Heizen Für Anwendungen abseits des Erdgasnetzes
Wasserstoff 33.3 kWh/kg noch selten verwendet CO2 arm bis frei, je nach Ursprung
Holzkohle 8 kWh/kg Kochen/Braten CO2 frei, da nachwachsend
Pellet 4 kWh/kg Kleinfeuerungen CO2 frei, da nachwachsend
Holzschnitzel 2 bis 4 kWh/kg (je nach Feuchte) Grossfeuerung CO2 frei, da nachwachsend
Biogas 8 bis 9 kWh/m³ (je nach Feuchte) Zusatz Erdgas, Biogasanlagen CO2 frei, da nachwachsend
Dampf 7 kWh/kg Industrie, Kraftwerk Aufwendige Anlage, Speicherproblem

Nutzenergie

Nutzenergie ist die Form der Energie beim Endverbraucher. Dies kann Wärme, Elektrizität, Licht aber auch beispielsweise Transportenergie (kinetische Energie) sein.


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