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Energieumwandlung

Energieumwandlung am Lagerfeuer Energieumwandlung am Lagerfeuer

Es gibt viele Formen, von der und in die Energie gewandelt werden kann. Dies machen sich die Menschen seit Urzeiten zu Nutzen. Verbrennt man Holz in einem Lagerfeuer, so wird die im Holz gespeicherte Energie in Form von Wärme frei.

Heutzutage ist die Energieumwandlung häufig mit der Erzeugung oder dem Verbrauch von Strom verbunden. In Kraftwerken, Solarzellen oder Windkraftanlagen wird aus Solarenergie, mechanischer oder in Brennstoffen gespeicherter Energie Strom erzeugt. Dieser Strom wird dann beispielsweise im Haushalt wieder in Wärmeenergie (Wasserkocher) oder mechanische Energie (Waschmaschine) umgesetzt.

Den meisten ist sicherlich bewusst, dass man den Strom nicht zu 100% in die gewünschte Energieform umwandeln kann. Betrachtet man eine herkömmliche Glühlampe, in die eine gewisse Menge X an Strom fließt, stellt man fest, dass X nicht komplett in das gewünschte Medium Licht gewandelt wird.

Die Ursache für diesen Effekt ist nicht die Energievernichtung (siehe Energie), welche nicht möglich ist, sondern die Umwandlung in Wärmeenergie. Fließt der Strom durch den Glühdraht, in den meisten Fällen aus Wolfram, entsteht Reibung. Der Draht beginnt zu glühen und gibt gleichzeitig Licht und Wärme ab. Es kann davon ausgegangen werden, dass nur etwa 5% des Stromes in Licht gewandelt werden. Dieses Phänomen des dissipativen Effekts, findet man auch bei allen anderen realen Energiewandlungsprozessen.

Zur Energieumwandlung können verschiedene Energiequellen genutzt werden. In fossilen Brennstoffen wie Kohle oder Erdöl findet man chemische Energie. Nukleare Energie wird durch Spaltung (z.B. Uran) oder Verschmelzung (z.B. Wasserstoff) von Atomkernen frei. Dies wird in Atomkraftwerken zur Stromerzeugung genutzt.

Außerdem können Erdwärme, elektromagnetische Strahlung von der Sonne oder Gravitation genutzt werden. Erdwärme wird entweder von Wärmepumpen für Häuser oder von Geothermiekraftwerken eingesetzt. Die elektromagnetische Strahlungsenergie wird sowohl in der Solartechnik, als auch von Windkraftanlagen genutzt, da sich aufgrund der Sonnenstrahlung unterschiedlich warme Luftschichten bilden, die zu Ausgleichsströmungen (Wind) führen. In Pumpspeicherkraftwerken wird die Gravitation, also die Anziehungskraft, der Erde ausgenutzt. Wie sich die einzelnen Energieumwandlungsprozesse vollziehen, ist unter Kraftwerke und erneuerbare Energie zu finden.

Beispiele für Energieumwandlungen

Thermische Energie entsteht durch:

• das Verbrennen von Kraftstoffen (Benzin, Kerosin),
• Reibung (Bremsen, Strömungen),
• einen elektrischen Widerstand (Wasserkocher, Glühlampe).

Mechanische Energie entsteht durch:

• Windströmung (Windkraftanlage, Mühle),
• den Einsatz von Strom (Elektroauto, Waschmaschine),
• Konzentrationsunterschiede (Osmosekraftwerk).

Elektrische Energie entsteht durch:

• das Antreiben eines Generators (Fahrraddynamo),
• den Photoeffekt (Solarzellen),
• das Freiwerden von Elektronen (Brennstoffzelle).

Chemische Energie entsteht durch:

• Photosynthese (Pflanzen),
• Separation (Lithium-Ionen-Akkumulator).

Die thermische, elektrische, mechanische und chemische Energieumwandlung sind sehr häufig zu finden und in unserer Gesellschaft von großer Bedeutung. Des Weiteren gibt es noch die strahlungs und nukleare Energieumwandlung, welche nicht minder wichtig sind.