Dürre im Südwesten Chinas

31.7.2007

Info 04.01 Energieformen und Energieumwandlung

Das komplexe Thema "Energie" wird anhand der verschiedenen Energieformen und ihrer natürlichen Träger sowie deren mögliche Nutzung durch den Menschen beschrieben.

"Energie" ist zwar ein sehr komplexes Thema, kann aber aufgrund ihrer Erfahrbarkeit in einigen Formen im Alltag auch schon in der Primarstufe vermittelt werden. Aber nicht jede Form der Energie ist einfach zu vermitteln, da bestimmte Vorkommensweisen nur unter Vorlage naturwissenschaftlicher Kenntnisse vermittelbar sind. Die verschiedenen Formen der Energie sind:
  • Mechanische Energie (kinetische und potenzielle Energie),
  • Wärmeenergie,
  • Strahlungsenergie,
  • elektrische Energie,
  • chemische Energie und
  • Kernenergie.
Diese Energieformen sind in verschiedenen Energieträgern in der Natur enthalten:
  • Chemische Energie ist den fossilen Rohstoffen und der Biomasse gespeichert;
  • Wärmeenergie ist im heißen Erdkern, in Tiefenströmungen und heißen Quellen, im Erdreich und der Sonnenstrahlung enthalten;
  • mechanische Energie ist im fließenden Wasser, den Gezeiten und dem Wind erhalten und
  • Strahlungsenergie ist u.a. im Sonnenlicht enthalten;
  • Kernenergie kann z.B. bei der Spaltung von Uran freigesetzt werden.
Als Energieträger finden sich in der Natur die fossilen Rohstoffe Erdgas, Erdöl und Kohle, die regenerativen Energieträger Biomasse (z.B. Holz, Stroh Biogas und Biodiesel), Wasserkraft, Windenergie, Sonnenenergie, Erdwärme und Gezeitenkraft sowie das nicht-regenerative Uran als Kernbrennstoff. Diese Energieträger stellen die primäre Quelle der Energie dar und werden daher als Primärenergieträger bezeichnet. Die Primärenergie der nicht-erneuerbaren Primärenergieträger muss jedoch für die Nutzung erst "aufbereitet" werden. Beispielsweise müssen aus Rohöl die verschiedenen Fraktionen wie Benzin oder Diesel gewonnen werden oder Steinkohle wird in den Energieträger Strom umgewandelt. Hierbei werden z.B. Brennstoffe für die Erzeugung von Wärme (warmes Wasser, Dampf und warme Luft für Industrieprozesse), von Strom in Kraftwerken sowie als Treibstoffe für Motoren verwendet. Die veredelten Energieträger (Benzin, Heizöl, Strom) beinhalten dann Endenergie, die jedoch - aufgrund des Energieeinsatzes der Herstellung - geringer ist als die Primärenergie. Diese "Endenergie" ist jedoch zumeist noch nicht der letzte Schritt in der Umwandlungskette, der beim Verbraucher (Haushalte, Industrie, Gewerbe, öffentliche Einrichtungen) stattfindet. Dieser verwendet die Endenergie zur Gewinnung von Nutzenergie, d.h. für die Herstellung von Raumwärme, Licht oder für den Antrieb eines Kraftfahrzeugs. Sowohl bei der Gewinnung von Primärenergie als auch bei der Umwandlung in End- und Nutzenergie treten erhebliche Umwandlungsverluste auf, so dass die Bereitstellung von Primärenergie nicht mit der Verwendung von Nutzenergie gleichgesetzt werden kann. Deshalb benötigt man für die Bereitstellung einer Kilowattstunde elektrischen Stroms als Nutzenergie für den Verbraucher schätzungsweise drei Kilowattstunden Energie in Form von Kohle oder Erdöl (Primärenergie).

Aus: Scharp, Michael (Hrsg.): Umweltbildung Erneuerbare Energien für Kinder und Jugendliche. IZT WerkstattBericht Nr. 73. Berlin: Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung.