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Infos Energie
Energie bezeichnet das Arbeitsvermögen eines Stoffes oder Körpers. Energieformen sind die chemische Energie, die mechanische Energie, die Wärmeenergie und die elektrische Energie. Die Einheit für Energie ist Joule. Elektrische Energie wird in Kilowattstunden (kWh) oder Megawattstunden (1 MWh = 1.000 kWh) angegeben.
Im Zusammenhang mit schulischen Energiesparprojekten ist besonders die Wärmeenergie und die elektrische Energie, also Strom, interessant. Wärmeenergie wird zum Beheizen des Gebäudes benötigt, Strom wird für Verbraucher wie Beleuchtung, Lüftungsanlagen, Kopierer, Computer, Overhead-Projektoren usw. benötigt.
Energieverbrauch in Deutschland
Derzeit wird die meiste Energie in Form von Öl, Kohle und Gas verbraucht. Dies sind fossile Energieträger, die vor langer Zeit aus pflanzlichen und tierischen Überresten entstanden sind. Neben der Problematik, dass ihre Nutzung Kohlendioxid erzeugt und damit den Treibhauseffekt verstärkt, sind diese Energieträger endlich. Entscheidend ist dabei nicht die Frage, wie viele Jahre sie im Einzelnen noch reichen, sondern dass sie im Vergleich mit ihrer Entstehung in extrem kurzer Zeit aufgebraucht werden.
Primär-, Sekundär-, End- und Nutzenergie
Sowohl Kohle als auch Strom werden als Energieträger bezeichnet. Man unterscheidet jedoch zwischen Primär- und Sekundärenergieträgern. Als Primärenergieträger bezeichnet man die in der Natur vorkommenden Energieträger wie Kohle, Erdöl und Erdgas. Sekundärenergieträger hingegen entstehen erst durch die Umwandlung von Primärenergieträgern; sie kommen in dieser Form in der Natur nicht vor. Beispielsweise entsteht bei der Umwandlung des Primärenergieträgers "Kohle" in einem Kraftwerk der Sekundärenergieträger "Strom". Endenergie ist die Energie, die beim Nutzer "ankommt". Zum Beispiel ist das Heizöl, das in den Tank eines Schulgebäudes geliefert wird, die Endenergie. Schließlich ist die Nutzenergie diejenige Energie, die tatsächlich benötigt wird, um einen Raum zu heizen. Sie ist nicht identisch mit der Endenergie, da im Wärmeerzeuger (der Heizung) in der Regel Verluste entstehen, die nicht genutzt werden können.
Energie kann im streng wissenschaftlichen Sinn nicht erzeugt werden. Man kann lediglich eine Energieform in eine andere umwandeln. So wird z. B. die Energie, die in der Kohle steckt in einem Kraftwerk in Strom umgewandelt.
In der folgenden Tabelle finden sich die wichtigsten Umrechnungsfaktoren für Energieeinheiten:
Brennwert und Heizwert
Der Energieinhalt von Brennstoffen wird als Brennwert bezeichnet. Das ist diejenige Wärmemenge, die bei der vollständigen Verbrennung eines Stoffes je Masse- oder Volumeneinheit freigesetzt wird. Diese Wärmemenge ist jedoch nicht vollständig nutzbar, weil die Verbrennungsgase noch Restwärme enthalten, wenn sie in die Atmosphäre entweichen. Der größte Teil dieser Restwärme steckt im Wasserdampf des Abgases. Der von konventionellen Heizkesseln nutzbare Energieinhalt ist daher etwas niedriger als der Brennwert, er wird als Heizwert bezeichnet. Im Brennwertkessel wird dem Abgas soviel Wärme entzogen, dass der Wasserdampf kondensiert und seine Verdampfungswärme freigibt. Dadurch haben Brennwertkessel eine bessere Brennstoffausnutzung.
Beispiele für typische Heizwerte:
* Dieser Durchschnittswert gilt für die Gesamtförderung bzw. Produktion. Die Heizwerte unterscheiden sich je nach Kohleart.
Quelle: Energiedaten des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie .
Die Differenz zwischen Brennwert und Heizwert entspricht der Verdampfungsenthalpie des umgesetzten Wassers bei 25°C (2440 kJ/kg). Bei festen und flüssigen Stoffen wird der Brennwert auf 1 kg Brennstoff, bei gasförmigen auf 1 m3 Gas unter Normbedingungen bezogen (0°C; 1,013 bar). Aus dem Heizwert von Erdöl ergibt sich eine sehr praktische Abschätzung zur Berechnung des benötigten Brennstoffverbrauchs (in Liter Heizöl) aus dem Wärmebedarf (in kWh): Man benötigt 1 Liter Heizöl für je 10 kWh Endenergiebedarf.
Im Zusammenhang mit schulischen Energiesparprojekten ist besonders die Wärmeenergie und die elektrische Energie, also Strom, interessant. Wärmeenergie wird zum Beheizen des Gebäudes benötigt, Strom wird für Verbraucher wie Beleuchtung, Lüftungsanlagen, Kopierer, Computer, Overhead-Projektoren usw. benötigt.
Energieverbrauch in Deutschland
Derzeit wird die meiste Energie in Form von Öl, Kohle und Gas verbraucht. Dies sind fossile Energieträger, die vor langer Zeit aus pflanzlichen und tierischen Überresten entstanden sind. Neben der Problematik, dass ihre Nutzung Kohlendioxid erzeugt und damit den Treibhauseffekt verstärkt, sind diese Energieträger endlich. Entscheidend ist dabei nicht die Frage, wie viele Jahre sie im Einzelnen noch reichen, sondern dass sie im Vergleich mit ihrer Entstehung in extrem kurzer Zeit aufgebraucht werden.
Primär-, Sekundär-, End- und Nutzenergie
Sowohl Kohle als auch Strom werden als Energieträger bezeichnet. Man unterscheidet jedoch zwischen Primär- und Sekundärenergieträgern. Als Primärenergieträger bezeichnet man die in der Natur vorkommenden Energieträger wie Kohle, Erdöl und Erdgas. Sekundärenergieträger hingegen entstehen erst durch die Umwandlung von Primärenergieträgern; sie kommen in dieser Form in der Natur nicht vor. Beispielsweise entsteht bei der Umwandlung des Primärenergieträgers "Kohle" in einem Kraftwerk der Sekundärenergieträger "Strom". Endenergie ist die Energie, die beim Nutzer "ankommt". Zum Beispiel ist das Heizöl, das in den Tank eines Schulgebäudes geliefert wird, die Endenergie. Schließlich ist die Nutzenergie diejenige Energie, die tatsächlich benötigt wird, um einen Raum zu heizen. Sie ist nicht identisch mit der Endenergie, da im Wärmeerzeuger (der Heizung) in der Regel Verluste entstehen, die nicht genutzt werden können.
Energie kann im streng wissenschaftlichen Sinn nicht erzeugt werden. Man kann lediglich eine Energieform in eine andere umwandeln. So wird z. B. die Energie, die in der Kohle steckt in einem Kraftwerk in Strom umgewandelt.
In der folgenden Tabelle finden sich die wichtigsten Umrechnungsfaktoren für Energieeinheiten:
| kj | kcal | kWh | kg SKE | kg RÖE | m3 | |
| 1 Kilojoule | 0,2388 | 0,000278 | 0,000034 | 0,000024 | 0,000032 | |
| 1 Kilokalorie | 4,1868 | 0,001163 | 0,000143 | 0,0001 | 0,00013 | |
| 1 Kilowattstunde | 3600 | 860 | 0,123 | 0,086 | 0,113 | |
| 1 kg Steinkohleeinheit | 29308 | 7000 | 8,14 | 0,7 | 0,923 | |
| 1 kg Rohöleinheit | 41868 | 10000 | 11,63 | 1,428 | 1,319 | |
| 1 m3 Erdgas | 31736 | 7580 | 8,816 | 1,083 | 0,758 |
Brennwert und Heizwert
Der Energieinhalt von Brennstoffen wird als Brennwert bezeichnet. Das ist diejenige Wärmemenge, die bei der vollständigen Verbrennung eines Stoffes je Masse- oder Volumeneinheit freigesetzt wird. Diese Wärmemenge ist jedoch nicht vollständig nutzbar, weil die Verbrennungsgase noch Restwärme enthalten, wenn sie in die Atmosphäre entweichen. Der größte Teil dieser Restwärme steckt im Wasserdampf des Abgases. Der von konventionellen Heizkesseln nutzbare Energieinhalt ist daher etwas niedriger als der Brennwert, er wird als Heizwert bezeichnet. Im Brennwertkessel wird dem Abgas soviel Wärme entzogen, dass der Wasserdampf kondensiert und seine Verdampfungswärme freigibt. Dadurch haben Brennwertkessel eine bessere Brennstoffausnutzung.
Beispiele für typische Heizwerte:
| Heizwert | |||
| kJoule | kcal | kWh | |
| 1 kg Steinkohle* | 30024 | 7171 | 8,35 |
| 1 kg Steinkohlenkoks | 28650 | 6843 | 7,96 |
| 1 kg Steinkohlenbriketts | 31401 | 7500 | 8,73 |
| 1 kg Braunkohle* | 9152 | 2186 | 2,54 |
| 1 kg Braunkohlenbriketts* | 19595 | 4680 | 5,45 |
| 1 kg Hartbraunkohlen* | 12821 | 3062 | 3,56 |
| 1 kg leichtes Heizöl | 42801 | 10220 | 11,90 |
| 1 m3 Erdgas | 31736 | 7580 | 8,82 |
| 1 kg Holz (trocken) | 14654 | 3500 | 4,07 |
* Dieser Durchschnittswert gilt für die Gesamtförderung bzw. Produktion. Die Heizwerte unterscheiden sich je nach Kohleart.
Quelle: Energiedaten des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie .
Die Differenz zwischen Brennwert und Heizwert entspricht der Verdampfungsenthalpie des umgesetzten Wassers bei 25°C (2440 kJ/kg). Bei festen und flüssigen Stoffen wird der Brennwert auf 1 kg Brennstoff, bei gasförmigen auf 1 m3 Gas unter Normbedingungen bezogen (0°C; 1,013 bar). Aus dem Heizwert von Erdöl ergibt sich eine sehr praktische Abschätzung zur Berechnung des benötigten Brennstoffverbrauchs (in Liter Heizöl) aus dem Wärmebedarf (in kWh): Man benötigt 1 Liter Heizöl für je 10 kWh Endenergiebedarf.
