Energieformen

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 / Endenergie: 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.

Diese Umwandlung geschieht mit einem bestimmten Wirkungsgrad \(\eta_{1,2}\). Die Multiplikation der Wirkungsgrade \(\eta =\eta_1 \cdot \eta_2\) 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:

Klassierung	Energieform	Ursprung	Potential	Energieinhalt	Bemerkungen
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	Erde	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, Erde	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 / Endenergie

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.

Nutzenergie

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