Energie

Was wird unter Energie verstanden?

Als Energie wird eine physikalische Größe bezeichnet, die in allen Gebieten von Physik, Chemie, Technik, Biologie und Wirtschaft eine zentrale Rolle einnimmt. Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems ist zeitlich invariant, sie verändert sich nicht über die Zeit. Vereinfacht kann auch davon gesprochen werden, dass Energie die Fähigkeit ist, Arbeit zu leisten. Energie wird im Alltag z.B. in Form von Heizenergie und Strom genutzt und zu diesem Zweck in verschiedenen Kraftwerksarten produziert.

In welcher Einheit misst man Energie?

Quantitativ erfasst wird Energie nach dem Internationalen Einheitensystem (SI) in der Grundeinheit Joule. Ein Joule ist dabei genau die Energie, die benötigt wird, um einen 1 kg schweren Gegenstand um 10 cm anzuheben. Daneben sind in Tausenderschritten größere Joule-Einheiten gebräuchlich, angefangen bei Kilojoule über Megajoule und Terajoule. Die Quantifizierung in Joule lässt sich für alle Formen der Energie anwenden. Weltweit werden derzeit pro Jahr etwas mehr als 400 Exajoule an Primärenergie umgesetzt. Neben Joule sind je nach Anwendungsgebiet aber noch weitere Einheiten gebräuchlich wie z.B. die abgeleitete Maßeinheit Kilowatt.

Welche Formen von Energie gibt es?

Energie liegt in verschiedenen Formen vor, die sich oftmals ineinander umwandeln lassen. Dadurch ist es möglich, sie einheitlich zu quantifizieren. Zu den Energieformen gehören z.B. elektrische Energie, mechanische Energie, thermische Energie und chemische Energie:

Elektrische Energie bietet ein sehr breites Spektrum an Einsatzmöglichkeiten. Das hängt auch damit zusammen, dass sie sich relativ leicht in andere Energieformen wie beispielsweise thermische Energie oder Licht umwandeln lässt.

Bei mechanischer Energie handelt es sich um Bewegungsenergie. Diese wird benötigt, um mechanische Arbeit zu leisten und z.B. einen Körper auf eine gewünschte Geschwindigkeit zu beschleunigen. Mechanische Energie kann in den Reservoirs von Pumpspeicherkraftwerken oder in Form von Druckluft gespeichert werden, um sie später bei entsprechendem Bedarf in elektrische oder thermische Energie umzuwandeln.

Wärmeenergie wird auch als thermische Energie bezeichnet. Sie wird dazu benötigt, um Materie zu erwärmen. Andere Energieformen wie mechanische oder elektrische Energie lassen sich leicht in Wärmeenergie umwandeln.

Chemische Energie entsteht bei chemischen Prozessen, die Energie freisetzen. Ein Beispiel sind Verbrennungsprozesse, bei denen sowohl Wärme als auch Licht entsteht. Eine der effizientesten Umwandlungsmöglichkeiten für chemische Energie sind Brennstoffzellen. Aber auch in fossilen Energieträgern wie beispielsweise Kohle und Erdgas ist chemische Energie enthalten, die in Kraftwerken zunächst in thermische Energie umgewandelt wird. Chemische Energie kann künftig eine größere Rolle bei der Energiespeicherung spielen, vor allem im Hinblick auf Wasserstoff als Energieträger.