Energieumwandlung

Im Alltag ist immer wieder die Rede davon, dass beispielsweise aus Wind, Sonne oder Wasser Energie erzeugt wird. Allerdings kann Energie nicht hergestellt werden. Daher wird in der Physik auch nicht von Energieerzeugung, sondern von Energieumwandlung gesprochen. Grundlage dieser Annahme ist der sogenannte Energieerhaltungssatz, der besagt, dass in einem abgeschlossenen System die Gesamtenergie konstant bleibt.

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    Die Gesamtenergie bleibt konstant

    Innerhalb dieses Systems ist demnach eine bestimmte Menge an Energie enthalten, und zwar in verschiedenen Energieformen. Hierzu zählen beispielsweise die kinetische Energie, die chemische Energie oder die elektrische Energie. Diese verschiedenen Energieformen können und werden ineinander umgewandelt. So wird etwa in einem Generator mechanische Energie in elektrische umgewandelt. Die gesamte Energiemenge des Systems ist aber vor und nach der Energieumwandlung gleich groß. Da jedoch nicht die gesamte Ausgangsenergie in Zielenergie umgewandelt werden kann, kommt es zu einem sogenannten Umwandlungsverlust, der zumeist als Wärme auftritt.

    Elektrische Energie aus Sonne, Wind und Wasser

    Auch in Kraftwerken wird demnach nicht Energie erzeugt, sondern von einer Form in eine andere umgewandelt. Während beispielsweise in Solarkraftwerken die Energie aus der elektromagnetischen Strahlung der Sonne, dem Sonnenlicht, in thermische oder elektrische Energie umgesetzt wird, erfolgt im Wasserkraftwerk zunächst eine Umwandlung der Lageenergie des Wassers aus dem Stausee, das durch die Turbine fließt, in Bewegungsenergie. Danach wird diese Bewegungsenergie im Generator in elektrische Energie umgewandelt. In einem Windkraftwerk hingegen findet eine Umwandlung der Bewegungsenergie der Luftteilchen in elektrische Energie statt. Der Wind, also die Bewegung von Luftteilchen, streicht an den wie Flugzeugtragflächen geformten Rotorblättern entlang und erzeugt so auf der einen Seite des Rotors einen Überdruck und auf der anderen einen Sog. Dies wiederum führt dazu, dass sich der Rotor beginnt zu drehen (Bewegungsenergie). Diese Bewegung treibt einen Generator an, der schließlich die Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandelt.

    Energieumwandlung in Kernkraftwerken

    In Kernkraftwerken finden ebenfalls mehrere Energierumwandlungen hintereinander statt, bevor aus diesem Prozess elektrische Energie hervorgeht. Im Großen und Ganzen wird jedoch in Kernkraftwerken die atomare Bindungsenergie in elektrische Energie umgesetzt. Zu Beginn des Prozesses steht also die Energie, die in der Bindung der Kernbausteine steckt. Durch die Spaltung der Atome (Kernspaltung) wird diese Energie in Bewegungsenergie umgesetzt, da durch den Spaltvorgang die Kerne mit großer Geschwindigkeit auseinander fliegen. Die umgebenden Kerne werden hierdurch in heftige, allerdings ungeordnete Schwingungen versetzt. Aus dieser ungeordneten Bewegung resultiert dann eine Umwandlung der Bewegungs- in thermische Energie (Wärmeenergie). Die Temperatur im Brennstab erhöht sich daraufhin auf circa 800 Grad Celsius, was wiederum das Wasser, das die heißen Brennstäbe umgibt, stark erhitzt – das Wasser wird zu Wasserdampf. Der Druck dieses Wasserdampfes (Lageenergie) ist sehr hoch und presst nun gegen das Schaufelrad der Turbine, setzt es in Bewegung (kinetische Energie). Im Generator erfolgt schließlich eine Umwandlung dieser Bewegungsenergie in elektrische Energie.

    Kunden-Bewertungen

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