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.
“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
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:
Energieformen – Umwandlungsmöglichkeiten – Schema
Nachfolgend siehst du eine Auflistung der möglichen Umwandlungen (einschrittig)
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:
- Photosynthese:
- Generator:
- Solarzelle:
- Elektromotor:
- Tauchsieder:
- Elektrolyse:
- Ottomotor:
- Brennstoffzelle:
- Glühlampe:
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.
sowie: https://technikermathe.de/courses/ent2-kraftwerkstechnik Kennst du eigentlich schon unseren YouTube-Channel? – Nein? – Dann schau super gerne vorbei: https://www.youtube.com/channel/UCCsPZX5is8mRcoZG8uAS_ZQ Immer auf dem neuesten Stand sein? – Ja? – Dann besuche uns doch auch auf Instagram: https://www.instagram.com/technikmachts/
Dein Technikermathe.de-Team