Kurs: Grundlagen und Perspektiven der Energiewende | OnCourse UB

  • Lektion 6

    • Speicherung und Transport von Energie


      Technische Speicherung von Energie
      In der modernen Gesellschaft besteht die Herausforderung, dass Energie immer, überall und mobil verfügbar sein muss. Die Grundproblematik ist dabei, dass die hauptsächlich benötigten Energieformen (elektrische Energie und Wärme) sich schlecht speichern lassen. Potentielle Energie, Kernenergie und chemische Energie sind die Formen von Energie, die sich gut speichern bzw. gezielt umwandeln lassen. Fossile Energieträger und Biomasse haben also den Vorteil, dass sie flexibel zur Erzeugung von Wärme und Elektrizität eingesetzt werden können. Die Speicherung von Energie bietet die Möglichkeit Energie flexibler einsetzen zu können, wenn sie benötigt wird. Insbesondere die Erzeugung von elektrischer Energie mit Windkraftanlagen oder Photovoltaik hat den Nachteil, dass die bereitgestellte Energie abhängig von Umweltbedingungen ist und sehr stark schwankt. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit der Umwandlungen von elektrischer in chemische oder potentielle Energie.


      Galvanische Zellen
      Galvanische Zellen speichern elektrische Energie in Form von chemischer Energie. Die technische Anwendung von galvanischen Zellen werden als Batterien und Akkus (Akkumulatoren) bezeichnet. Gerade für die mobile Nutzung von Strom unabhängig vom Stromnetz spielen diese eine wichtige Rolle. Sie bestehen aus zwei verschiedenen Elektroden und ein oder zwei Elektrolyten. Es gibt viele verschiedene Varianten von Batterien und Akkus. Hier ist die Funktion eines Lithium-Ionen Akkus dargestellt.

      Lithium-Ionen Akku

      Im folgenden Video wird der Lithium-Ionen Akku näher betrachtet:

      (Beachten Sie: Mit dem Abspielen des Links werden Sie auf YouTube weitergeleitet, Sie stimmen damit den Datennutzungen dieses Unternehmens zu. Die Nutzung des Links ist freiwillig.)


      Wasserelektrolyse
      Die Elektrolyse von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff mittels Elektrizität ist im Prinzip eine Umkehrung des Prinzips der Brennstoffzelle. Hier wird die elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt. Wasserstoff kann als Gas gespeichert werden. In einer Brennstoffzelle, kann der Wasserstoff dann mit dem in der Luft enthaltenen Sauerstoff reagieren.


      Transport von Energie
      Die verschiedenen Energieformen unterscheiden sich stark darin wie sie transportiert werden können. Strom kann gut über die Nutzung von metallhaltigen Materialien transportiert werden. Dieser Transport erfolgt zwar auch unter Verlusten, aber im Verhältnis zu anderen Energieformen sind die Verluste verhältnismäßig gering. Wärme kann als warme Luft oder heißes Wasser transportiert werden, allerdings sind hier je nach Umgebungstemperatur große Verluste zu erwarten, die mit der Isolierung der Transportwege gemindert werden können. Letztlich ist der Transport von Wärme nur lokal praktikabel. Für die Transporte von chemischer Energie muss tatsächlich viel Energie eingesetzt werden, allerdings verliert die transportierte Materie dabei keine Energie.

      Energiequellen für die technische Energiegewinnung
      Wärmeenergie und elektrische Energie wird vom Menschen intensiv genutzt. Es wurden vielfältige Methoden, diese beiden Energieformen aus anderen Energieformen umzuwandeln, vorgestellt. Die Energie, die aus der Natur entnommen und umgewandelt wird, nennt man Primärenergie. Die Energie die daraus umgewandelt wird, wird als Sekundärenergie bezeichnet. Die Energie, die am Ende konsumiert wird, nennt man Nutzenergie.

      Bei der Primärenergie unterscheiden wir zwei verschiedene Formen: Erneuerbare Energien und nicht erneuerbare Energien. 

      Der Begriff Erneuerbare Energien ist eher irreführend, weil die Energie, wenn sie umgewandelt ist, nicht erneut zur Verfügung steht. Allerdings sind die damit bezeichneten Energiequellen in einem gewissen Rahmen durchaus ohne menschliches Zutun unbegrenzt verfügbar, weil sie sich in der Umwelt erneuern. 

      Nicht erneuerbare Energien sind fossile Energieträger, also Kohle, Gas und Öl und Kernenergie in Form der entsprechenden Mineralien aus der sie gewonnen werden. Alle sind auf der Erde begrenzt und stehen, wenn einmal umgewandelt, nicht mehr zur Verfügung.



Vorherige Lektion Nach oben Nächste Lektion