Interessante Begriffe
Energie:
Energie ist die Summe aus Anergie und Exergie. Energie gibt an, ob etwas Arbeit verrichten kann, ob etwas Wärme abgeben kann, oder ob etwas strahlen kann.
Anergie:
Anergie ist der Teil der Energie, der nur sehr schlecht Arbeit verrichten kann. Wärmeenergie besteht zum größten Teil aus Anergie und lässt sich daher schlecht in andere Energieformen überführen.
Exergie:
Exergie ist der Teil der Energie, der sehr gut Arbeit verrichten kann. Elektrischer Strom ist pure Exergie und lässt sich sehr gut in andere Energieformen überführen.
Entropie:
Der Erste Hauptsatz der Thermodynamik:
Der Erste Hauptsatz besagt, dass Energie nicht erzeugt werden kann, sondern nur in andere Energieformen umgewandelt werden kann.
Der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik:
Der Zweite Hauptsatz ist besonders interessant. Er konnte bislang nicht allgemein bewiesen werden, sondern stellt einen Erfahrungswert dar. Man konnte nie sehen, dass der Zweite Hauptsatz nicht gilt, aber man konnte ihn auch nie beweisen. Es gibt mehrere Formulierungen des Zweiten Haupsatzes:
– Alle Prozesse bei denen Reibung existiert sind irreversibel
– Eine heiße Tasse Kaffee gibt die Wärme an den Raum ab und nicht umgekehrt. Eine kalte Tasse Kaffee wird nicht spontan vom Raum erhitzt.
Energieformen:
– Mechanische Energie (Bewegung und Lage)
– Elektrische Energie (Strom)
– Strahlungsenergie (Licht, Gravitation, Atome)
– Thermische Energie (Wärme, Enthalpie)
– Chemische Energie (Reaktionsenthalpie, ATP-Moleküle)
Zusammenhang zwischen Primär- Nutz und Endenergie
Die Primärenergie ist die Energie in unverarbeiteten Energieträgern. Hat ein Staat einen höheren Primärenergieverbrauch als seine eigene Primärenergiegewinnung, so muss dieser Staat Primärenergie importieren.
Die Endenergie ist die Energie, die in Ihrem Gebäude ankommt und für die Sie bezahlen. Zwischen Endenergie und Primärenergie besteht ein sogenannter Primärenergiefaktor der angibt, wie viel Primärenergie eingesetzt werden muss um eine bestimmte Menge an Endenergie zu erhalten.
Die Nutzenergie ist die Energie, die tatsächlich einen Nutzen in Ihrer Immobilie hat. Zwischen Endenergie und Nutzenergie existieren Umwandlungsverluste. Durch gute Energieeffizienz wird dieser Verlust gering gehalten. Das Ziel ist es also, dass Endenergie und Nutzenergie ungefähr gleichgroß sind.
Ein Rechenbeispiel: Sie haben in Ihrer Immobilie einen Nutzenergiewert von 1000 kWh für Ihre Ölheizung. Sie haben einen aber Umwandlungsverluste von 30 %, sodass Sie 1428 kWh Endenergiebedarf aufweisen und für diesen bezahlen müssen. Heizöl hat einen Primärenergiefaktor von 1,1. Das heißt Ihr Energielieferant muss 1570 kWh Primärenergie einkaufen, damit 1428 kWh Endenergie bereitgestellt werden können.
Die Wärmebilanz eines Gebäudes
Die Wärmebilanz eines Gebäudes gibt an, wo die Wärmegewinne und wo die Wärmeverluste des betrachteten Gebäudes auftreten.
Die Wärmeverluste/Energiesenken entstehen hauptsächlich über die Gebäudehülle. Also über die Außenwände, Fenster das Dach und den unteren Gebäudeabschluss (Keller). Weitere Verlustquellen sind über die Heizung (Ineffizienz, ungedämmte Rohre, …), Lüftungsverluste, Verluste über das Trinkwasser und Verluste über Wärmebrücken.
Den Verlusten gegenüber stehen die Wärmegewinne/Energiequellen. Diese sind vor allem die Gewinne über die Bereitstellung der Heizenergie über die Heizung, die Solaren Wärmegewinne sowie die Gewinne der inneren Wärme von Mensch und Maschine (zB. Trockner).
Wärmegewinne und Wärmeverluste sind stets im Gleichgewicht. Die einzige Möglichkeit die es gibt, die Heizungsgewinne (also das wofür wir zahlen) zu senken, ist es die Verluste gering zu halten.
Versorgungskonzepte
Konventionell
– Ölheizung
– Gasheizung
– Elektroheizung
– Nachtspeicher-Elektroheizung
– Infrarotheizung
Erneuerbar
– Wärmepumpe
– Solarkollektoren
– Holzheizungen
– Brennstoffzelle
– Blockheizkraftwerke
– Wärmenetz
Das Stromnetz
Wichtige Rohstoffe für den Energiewandel
Die Energiewende ist nicht zu machen ohne seltene Rohstoffe. Seltene Rohstoffe/Mineralien sind trotz ihrer Bezeichnung nicht selten. Sie kommen nur nicht in sehr konzentrierten Massen vor oder es ist mit hohem Aufwand verbunden, sie zu aus der Erde zu bekommen. Trotzdem, wird der Energiesystemwandel nicht ohne diese Rohstoffe zu stämmen sein. Die prominentesten seltenen Rohstoffe sind Lithium, Kobald und Neodym aber es gibt noch sehr viele weitere die wichtig sind. Nachfolgend ist eine Liste wichtiger Rohstoffe für den Energiewandel bereitgestellt.
- Cadmium
- Cerrum
- Kobal
- Dysprosium
- Bor
- Gallium
- Germanium
- Indium
- Iridium
- Tellur
- Sulphur
- Lanthan
- Lithium
- Mangan
- Neodym
- Nickel
- Silber, Gold und Platin
- Potassium
- Scandium
- Strontium
- Vanadium
- Sleneium
Justi Matrix der Energiewandlung
Die Justi Matrix der Energiewandlung gibt eine Übersicht, wie verschiedene Energieformen ineinander überführt werden können. Sie liest sich von Links nach Rechts. Also zB: Mechanische Energie ist über ein Dynamo ein elektrische Energie überführbar. Thermische Energie ist über einen Verbrennungsmotor in Mechanische Energie überführbar (usw)
