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Was ist Energie?

Energie ist eine Erhaltungsgröße und besitzt die Einheit Joule [J]. Allgemein wird meist davon gesprochen, dass Energie die Fähigkeit Arbeit zu verrichten ist.

Anergie + Exergie = Energie Energie = Anergie + Exergie

Zu beachten ist aber, dass die äußeren Bedingungen (Ort, Druck, Temperatur usw.) mit betrachtet werden, da sich die Energie in einen anergetischen und einen exergetischen Teil (Anergie und Exergie) aufteilt. Die Exergie, welche auch als nutzbarer Energieanteil bezeichnet wird, kann in jegliche Form der Arbeit umgewandelt werden, sprich sie kann Arbeit verrichten. Sie stellt den maximal nutzbaren Teil der Energie dar. Die Anergie hingegen kann nicht in Arbeit gewandelt werden. Sie ist also der nicht nutzbare Anteil der Energie.

Grundsätzlich kann Energie nicht erzeugt und auch nicht vernichtet werden, sie wird lediglich von einer Form in eine andere gewandelt (siehe I. Hauptsatz der Thermodynamik).

Wird zum Beispiel Kohle verbrannt, so wandelt sich die chemische Energie der Kohle in Wärme um, welche ebenfalls die Einheit Joule besitzt und somit auch eine Form von Energie darstellt. Mathematisch setzt sich die Gesamtenergie eines Systems aus den inneren und äußeren Energien zusammen. Damit ergibt sich vereinfachend die folgende Gleichung:

Egesamt = Einnere + Ekin + Epot

Mit Einnere ist die innere, Ekin die kinetische (Bewegungs-) und mit Epot die potentielle (Lage-) Energie gemeint.

Einnere beschreibt die Energie, welche sich aufgrund der Molekülstruktur ergibt. Dazu zählen Bindungsenergien und Rotation der Moleküle. Die Ekin betrachtet die Bewegung von Körpern und Teilchen. Bewegt sich also ein Körper oder Teilchen nicht, so gibt es auch keinen kinetischen Anteil. Mit der Lageenergie (Epot) wird die betrachtete Materie in Verbindung mit ihrem Ort gebracht. Dabei wird in Bezug auf ein bestimmtes System die damit verbundene Energie beschrieben.

Die Form der Energie wird in drei Gruppen eingeteilt: Primär- , Sekundär- und Nutzenergie. Unter Primärenergie versteht man das unbearbeitete Vorkommen in der Natur wie zum Beispiel Erdöl, Erdgas oder Kohle. Werden diese Energievorkommen durch technische Prozesse weiterverarbeitet, nennt man diese Sekundärenergie (z.B. Heizöl, Benzin, Kohlebriketts). Von Nutzenergie wird gesprochen, wenn der Einsatz einer Energieform direkt die gewünschte Arbeit verrichtet. Wärme, Strom und mechanische Energie zählen zur Nutzenergie.