ENT3-02 – Energieumwandlung – Energieformen

Inhaltsverzeichnis

In diesem Kurstext erklären wir dir im Rahmen der Energieumwandlung ausführlich die Energieformen und wie diese in andere Energieformen umgewandelt werden können. Diese Informationen helfen die dir Abläufe in einem Kraftwerk besser zu verstehen. 

 

Energieformen Übersicht
Energieformen Übersicht

 

“Die Energieumwandlung in Kraftwerken erfolgt zumeist in mehreren Schritten. Hier wird eine Primär- oder Sekundärenergie in Nutzenergien oder zuerst in Zwischenenergie überführt. Bei diesem Prozess treten unterschiedliche Energieformen auf.”

 


Energieumwandlung – Energieformen – Grundlagen


Ein Kraftwerk beinhaltet eine Vielzahl von Komponenten. Ziel ist es eine Energieumwandlung durchzuführen. Dabei wird eine Energieart zumeist (chemische Energie) in eine andere Energieart (elektrische Energie zu überführen.

 


Primärenergie


Die Primärenergie hat noch keine Umwandlung erfahren und steht damit am Anfang der Energienutzungs- bzw. Energieumwandlungskette. Dabei ist sie an einen Energieträger gebunden.

Wir können die Primärenergie in drei Bereiche gliedern:


Fossile Energieträger


zu dieser Gruppe zählen:

  • Erdöl

sowie

  • Erdgas

sowie

  • Steinkohle

sowie

  • Braunkohle

 


Erneuerbare Energieträger


In dieser Gruppe sind enthalten:

  • Wasserkraft

sowie

  • Sonnenstrahlung

sowie

  • Windkraft

sowie

  • Biomasse

sowie

  • Geothermie

sowie

  • Gezeiten-Energie

 


Kernenergieträger


Hier spalten sich die Geister. Die einen schwören auf diese Primärenergie, die anderen verteufeln sie. Dazu gehören:

  • Uran

sowie

  • Thorium

sowie

  • Deuterium

 


Sekundärenergie


Als Sekundärenergie bezeichnet man alle Energien, die bereits eine Umwandlung erfahren haben. Diese sind das Produkt von Umwandlungsprozessen in zentralen Umwandlungsanlagen.

 


Umwandlungsanlagen


Man nutzt sie vor Ort für weitere Umwandlungen in

  • Kraftwerken,

sowie

  • Heizwerken,

sowie

  • Raffinerien 

sowie

  • Kokereien

 

 


Endenergie


Die Endenergie ist die Energieform, die nach der Umwandlung der Primärenergie in Sekundärenergie und der Verteilung eingesetzt wird.

 

Die Endenergie ist die Differenz aus Sekundärenergie und Transportverlusten jeder Art.

 

“Endenergie = Sekundärenergie – Transportverluste.” 

 


Verteilung der Endenergie


Die Verteilung erfolgt über Versorgungsnetze oder Transportbehälter in Form von Tanklastern, Tankern oder Güterzügen.

 

Die Übergabe an die Endverbraucher in den Sektoren Industrie, Verkehr und Haushalte + Kleinverbraucher erfolgt an den nachfolgenden Abgabestellen:

  • Tankstellen (Benzin, Diesel),

sowie

  • Stromnetz (elektrische Energie),

sowie

  • Fernwärmenetze (Warmwasser),

sowie

  • Gasnetze (H-Gas, L-Gas) 

sowie

  • Brennstoffhandel

 

 


Form der Endenergie


Nachfolgend findest du noch mal eine Auflistung der bereits erwähnten Formen von Endenergie

  • Feste Brenn- und Treibstoffe

sowie

  • Flüssige Brenn- und Treibstoffe

sowie

  • Gasförmige Brenn- und Treibstoffe

sowie

  • Elektrischer Strom

sowie

  • Fernwärme

 


Nutzenergie


Die Nutzenergie ist die Energie, die dem Endverbraucher nach allen Umwandlungen zur Verfügung gestellt wird. Man spricht alternativ auch von Tertiärenergie.

 


Art der Bereitstellung von Nutzenergie


Die Art der Bereitstellung wird unterschieden in Bereiche:

  • Wärme

sowie

  • Kraft

sowie

  • Licht

sowie

  • Kälte (wird immer gerne vergessen)

 


Verwendungsarten von Nutzenergie


Die Verwendungsarten können auch in unterschiedliche Bereiche unterteilt werden.

  • Raumwärme

sowie

  • Prozesswärme

sowie

  • Mechanische Arbeit

sowie

  • Mobilität

sowie

  • Beleuchtung, EDV, Licht, Signaltechnik, Mobilfunk

 

Energienutzung - Verwendung Mobilfunk
Energienutzung – Verwendung Mobilfunk

 

Der Mechanismus der Umwandlung beinhaltet dabei auch immer Zwischenschritte, bei denen zwischenzeitlich thermische und oder mechanische Energie erzeugt wird.

 

 


Energieumwandlung – Relevante Energieformen – Übersicht


Die Relevanten Energieformen sind:

  • Mechanische Energie – hier findet eine Krafteinwirkung statt

sowie

  • Lageenergie – man spricht auch von der potenziellen Energie

sowie

  • Bewegungsenergie – man spricht hier von der kinetischen Energie

sowie

  • Wärmeenergie – die passendere Bezeichnung ist thermische Energie

sowie

  • magnetische Energie – es handelt sich um den Einfluss von magnetischen Feldern bzw. Magnetischer Feldstärke

sowie

  • Ruhemassenenergie – E = m·c²

sowie

  • elektrische Energie – Hier spricht man immer von einer Zwischenform, die dazu genutzt wird Strahlungsenergie, mechanische Energie oder Wärmeenergie zu erzeugen

sowie

  • Strahlungsenergie – Diese wird von radioaktiven Materialien abgegeben, aber auch Glühlampen, Smartphones und Heizkörpern

sowie

  • chemische Energie – Diese ist in Brennstoffen gebunden und kann als Primärenergie in Energie erzeugende oder verfahrenstechnische Prozesse eingehen. 

 

 


Energieformen – Umwandlungschritte – Schema


Man kann die Umwandung von unterschiedliche Energien mit Hilfe eine Umwandlungskette visualisieren. Es werden folgende Umwandlungsschritte berücksichtigt:

Energieumwandlung - Energieformen - Umwandlungskette
Energieumwandlung – Energieformen – Umwandlungskette

 

 


Energieformen – Umwandlungsmöglichkeiten – Schema


Nachfolgend siehst du eine Auflistung der möglichen Umwandlungen (einschrittig)

 

Energieformen - Umwandlung
Energieformen – Umwandlung

 


Energieformen – Umwandlung – Wirkungsgrade


Zu dieser Abbildung findest du nachfolgend noch ergänzend typische Wirkungsgrade die bei einer Umwandlung erzielt werden können für ausgewählte Typen:

  • Sterling-Motor: \eta = 0,20
  • Photosynthese: \eta = 0,02
  • Generator: \eta = 0,90
  • Solarzelle: \eta = 0,15
  • Elektromotor: \eta = 0,90
  • Tauchsieder: \eta = 0,98
  • Elektrolyse: \eta = 0,80
  • Ottomotor: \eta = 0,30
  • Brennstoffzelle: \eta = 0,50
  • Glühlampe: \eta = 0,05

 

 

 



wie gehts weiter

Wie geht's weiter?

Nach dem du jetzt einen Überblick zu Energieformen hast bei denen eine Energieumwandlung stattfindet, werden wir dir im kommenden Kurstext ausführlich die Energieumwandlung nach Kraftwerkstypen vorstellen.

 

Trainingsbereich

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