Energie, Einheiten und erneuerbare Energien: Joule, kWh, Solar, Wind

Energieeinheiten: Joule, Kilojoule, kcal, kWh

Joule (J): Die SI-Einheit der Energie. Kilojoule (kJ) entspricht 1000 Joule. Das Internationale Einheitensystem (SI) definiert Joule als Standard.

Kilokalorie (kcal): Eine Einheit, die häufig in Prozessen mit Wärme oder in Nahrungsetiketten verwendet wird.

Kilowattstunde (kWh): Einheit zur Messung elektrischer Energie und des Energieverbrauchs (z. B. Haushaltsstromverbrauch).

Energieformen: mechanisch, thermisch, chemisch, nuklear, strahlend, elektrisch

• Mechanisch: Bewegung oder Mechanik.
• Thermisch: Temperatur und Wärme.
• Chemisch: Chemische Reaktionen (z. B. Reaktionsenthalpie).
• Nuklear: Zerfall radioaktiver Stoffe und Kernreaktionen.
• Strahlend: Strahlung, z. B. Licht und elektromagnetische Strahlung.
• Elektrisch: Elektrische Ladungen in Bewegung (Strom).

Elektrische Leistung (P) und Einheiten

Elektrische Leistung (P): Arbeit pro Zeiteinheit, gemessen in Watt (W). Die grundlegende Formel lautet:

P = U · I

Dabei sind: U = Spannung (Volt, V), I = Stromstärke (Ampere, A), P = Leistung (Watt, W).

Transformator und Elektromotor

Transformator: Dient zur Änderung von Spannung und Stromstärke (z. B. Anheben oder Absenken der Spannung). Er arbeitet mit Wechselstrom und verändert das Verhältnis von Spannung zu Strom, ohne Energie zu erzeugen.

Elektromotor und thermische Erzeugung

Elektromotor: Wandelt elektrische Energie in mechanische Leistung um.

Thermische Kraftwerke: Leistung kann auch aus Brennstoffen wie Gas, Kohle oder Erdöl gewonnen werden; hierbei wird Wärme erzeugt, um Turbinen anzutreiben.

Nukleare Wärme und Wasserkraft

Nukleare Wärme: Bei der Kernspaltung (z. B. von Uran) wird erhebliche Energie freigesetzt, die zur Wärmeerzeugung und Stromproduktion genutzt werden kann.

Wasserkraft: Nutzung der potenziellen Energie von Wasser durch Fallhöhe und Masse. Stauseen und Flusskraftwerke verwandeln diese Energie in mechanische und dann elektrische Energie.

Alternative Energien: Ziele und Typen

Ziel: Energie zu gewinnen, ohne die Umwelt nachhaltig zu schädigen. Alternative bzw. erneuerbare Energien reduzieren Emissionen und Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen.

Wichtige Arten erneuerbarer Energien sind:

• Solarenergie
• Windenergie (Windparks)
• Biomasse
• Geothermie
• Gezeitenenergie

Solarthermie

Bei der Solarthermie wird Wasser erhitzt, um Dampf zu erzeugen, der Turbinen antreibt. Die Turbinen sind mit Generatoren verbunden, die elektrische Energie erzeugen.

Windenergie (Windparks)

Windparks bestehen aus Windkraftanlagen, die die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie umwandeln.

Biomasse

Biomasse ist eine der ältesten Energiequellen und dient heute als alternative Energiequelle zu Kohle oder Öl. Biomasse kann verwendet werden als Brennstoff und umfasst unter anderem:

• forstwirtschaftliche Rückstände
• Energiepflanzen
• feste Siedlungsabfälle

Geothermie

Geothermische Energie ist die gespeicherte innere Energie der Erde. Sie wird besonders in vulkanischen Gebieten genutzt, wo große Temperaturdifferenzen in geringer Tiefe bestehen.

Gezeitenenergie

Gezeitenenergie: Nutzung der Bewegung des Auf- und Abstroms (Flut und Ebbe). Anlagen werden an Küsten mit ausgeprägten Gezeiten errichtet, um die Kraft des Wassers zur Stromerzeugung zu nutzen.