Energiearten, Erneuerbare Quellen und das Gesetz der Erhaltung

Energie und ihre Arten

Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Sie existiert in verschiedenen Formen, die ineinander umgewandelt werden können.

Thermische Energie (Wärme)

Thermische Energie ist die Energie, die mit der Temperatur eines Körpers verbunden ist. Wärme ist eine Form von Energie, die von einem Körper auf einen anderen übertragen wird.

Mechanische Energie

Mechanische Energie ist die Energie der Bewegung und Position. Sie treibt alles an, was sich bewegt, wie Autos oder Wind. Mechanische Energie ist die Summe aus potenzieller Energie und kinetischer Energie.

Chemische Energie

Chemische Energie ist die Energie, die in chemischen Verbindungen gespeichert ist und bei chemischen Reaktionen freigesetzt oder gebunden wird.

Kernenergie

Kernenergie wird durch Veränderungen im Kern eines Atoms gewonnen, entweder durch Kernspaltung oder Kernfusion.

Elektromagnetische Energie

Diese Energie ist mit elektromagnetischer Strahlung verbunden und verantwortlich für viele Phänomene, wie z. B. Radio- und Fernsehwellen, Mikrowellen oder Röntgenstrahlen.

Energie in Lebewesen (Bioenergie)

Organismen wandeln die Nahrung, die wir essen, mithilfe des eingeatmeten Sauerstoffs in Wasser, Energie und Kohlendioxid um. Unser Körper wandelt diese Energie in verschiedene Formen um:

• Mechanische Energie (Bewegung)
• Thermische Energie (Wärme)
• Elektrische Energie (Übertragung von Nervenimpulsen)

Gesetz der Energieerhaltung

Das Gesetz der Erhaltung der Energie wurde 1845 von J. R. von Mayer formuliert und besagt, dass Energie weder erzeugt noch vernichtet, sondern lediglich umgewandelt wird.

Energiequellen: Erneuerbar und Nicht erneuerbar

Energiequellen sind Ressourcen, die die Fähigkeit besitzen, Energie in Form von Wärme, Licht usw. bereitzustellen. Sie werden unterteilt in erneuerbare (unerschöpfliche) und nicht erneuerbare Energiequellen.

Erneuerbare Energien

Solarenergie

Die Sonnenenergie erreicht die Erde in Form von Strahlung. Es gibt zwei Hauptprozesse zur Nutzung:

1. Direkte Umwandlung in Strom mittels Photovoltaik (Solarzellen).
2. Umwandlung durch Solarthermie-Anlagen, die eine zu erwärmende Flüssigkeit enthalten.

Vorteile der Solarenergie

• Unerschöpfliche, freie und saubere Energiequelle.
• Geringe Umweltbelastung.

Nachteile der Solarenergie

• Begrenzte Nutzung an Orten ohne kontinuierliche Sonneneinstrahlung.
• Erfordert spezielle Anlagen.

Biomasse-Energie

Biomasse ist die organische Substanz, die in Lebewesen enthalten ist. Sie wird aus pflanzlichen Produkten und deren Derivaten gewonnen.

Vorteile der Biomasse

• Erneuerbare Energiequelle.
• Fördert das Recycling und die Reduktion organischer Abfälle.
• Positive CO2-Bilanz (bei nachhaltiger Nutzung).

Nachteile der Biomasse

• Benötigt große Anbauflächen.
• Hohe Herstellungskosten.

Nicht Erneuerbare Energien: Kernenergie

Kernenergie wird in kerntechnischen Anlagen zur Stromerzeugung genutzt. Sie gilt als nicht erneuerbar, da die Vorkommen der benötigten Elemente begrenzt sind.

Kernspaltung

Kernspaltung ist das Auseinanderbrechen eines schweren Atomkerns, wenn dieser von einem Neutron getroffen wird. Dabei entstehen zwei leichtere Kerne und weitere Neutronen, die eine Kettenreaktion auslösen können.

Kernfusion

Kernfusion ist der Prozess der Vereinigung leichter Kerne, wie z. B. Wasserstoff (H), zu größeren und stabileren Kernen, wie z. B. Helium (He). Die Energie der Sonne und der Sterne wird durch Kernfusion erzeugt.

Vorteile der Kernenergie

• Es können große Energiemengen mit einer geringen Menge an Brennstoff erzeugt werden.

Nachteile der Kernenergie

• Nicht erneuerbare Energiequelle.
• Große Umweltauswirkungen durch radioaktive Abfälle mit Halbwertszeiten von Hunderten oder Tausenden von Jahren.
• Gefahren im Zusammenhang mit dem Transport und der Handhabung reaktiver Materialien.