Energieeinheiten ... Energie ...
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Neben der SI-Einheit Joule waren und sind je nach Anwendungsgebiet noch andere Energieeinheiten in Gebrauch. Wattsekunde (Ws) und Voltamperesekunde (VAs) sind mit dem Joule identisch. Ebenfalls mit dem Joule identisch ist das Newtonmeter (Nm). Da das Newtonmeter aber die SI-Einheit für das Drehmoment ist, wird es nur selten zur Angabe von Energien verwendet.
Das Elektronenvolt (eV) wird in der Atomphysik, der Kernphysik und der Elementarteilchenphysik zur Angabe von Teilchenenergien und Energieniveaus verwendet. Seltener kommt in der Atomphysik das Rydberg vor. Die cgs-Einheit erg wird häufig in der theoretischen Physik benutzt.
Die Kalorie war in der Kalorimetrie üblich und wird heute noch zur Angabe des physiologischen Brennwertes von Nahrungsmitteln verwendet. In Kilowattstunden (kWh) messen Energieversorger die Menge der an die Kunden gelieferten Energie. Die Steinkohleeinheit und die Öleinheit dienen zur Angabe des Energieinhaltes von Primärenergieträgern. Mit dem TNT-Äquivalent misst man die Sprengkraft von Sprengstoffen.
In der folgenden Umrechnungstabelle ist jeweils die links angegebene Einheit gleich der Zahl mal der oben angegebenen Einheit:
Energieeinheiten und Umrechnungsfaktoren Joule, Newtonmeter oder Wattsekunde Kilowattstunde Elektronenvolt Kilopondmeter Kalorie Erg 1 kg·m²/s² 00 1 00 2,778 · 10−7 00 6,242 · 1018 00 0,102 00 0,239 0 10 · 106 1 kW·h 00 3,6 · 106 00 1 00 2,25 · 1025 00 3,667 · 105 00 8,60 · 105 0 36 · 1012 1 eV 00 1,602 · 10−19 00 4,45 · 10−26 00 1 00 1,63 · 10−20 00 3,83 · 10−20 00 1,602 · 10−12 1 kp·m 00 9,80665 00 2,72 · 10−6 00 6,13 · 1019 00 1 00 2,34 0 98,0665 · 106 1 calIT 00 4,1868 00 1,163 · 10−6 00 2,611 · 1019 00 0,427 00 1 0 41,868 · 106 1 g·cm²/s² 00 0,1 · 10−6 0 27,78 · 10−15 0 6,242 · 1011 0 10,2 · 10-9 0 23,9 · 10-9 00 1 ↑ Größenordnungen [Bearbeiten]→ Hauptartikel: Größenordnung (Energie) Energie ist eine Größe, die auch im Alltag einen um viele Größenordnungen unterschiedlichen Wert annehmen kann. Beispiele sind:
1 J = 1 Ws = 1 Nm potentielle Energie, die beim Anheben einer Schokoladentafel (ca. 100 g) um 1 Meter in dieser gespeichert wird. 3,6·106 J = 3600 kJ = 3600 kWs = 1 kWh Abrechnungseinheit für Strom, Gas usw. Ein Europäischer Privathaushalt benötigt pro Jahr ca. 2000–4000 kWh an elektrischer Energie. 2,9·107 J = 8,141 kWh = 1 kg SKE eine Steinkohleeinheit entspricht der Energiemenge, die beim Verbrennen von 1 kg Steinkohle umgewandelt wird. Dies ist ein gängiges Maß bei der Angabe von Primärenergie-Mengen. (1998 betrug der weltweite Primärenergie-Umsatz 14,1 Gt SKE = 390·1018 J) 1 eV = 1,602 176 462(63) · 10-19 J Die Einheit Elektronvolt wird unter anderem in der Festkörper-, Kern- und Elementarteilchenphysik verwendet. Ein Photon von violettem Licht hat eine Energie von ca. 3 eV, eines von rotem ca. 1,75 eV. 1 kg Masse ≙ 8,99 · 1016 J (89.875.517.873.681.764 J) gemäß der Beziehung von Einstein: E = mc2.
Artikel aus dem Energiespeicher. Blog
Energiespeicher
Energiespeicher werden jedes Jahr wichtiger, da jedes Jahr riesige Mengen gespeicherter Energie in Form von Öl und Kohle verbrannt werden. Da ich bemerkt habe, dass nur wenige Menschen eine konkrete Vorstellung vom Problem Energiespeicher haben, will ich mit diesen Blog versuchen Aufklärung zu leisten.
Energieeinheiten uneinheitlich
Wer sich mit der Energieversorgung beschäftigt, der stößt bald auf viele verschiedene Energie-Einheiten, die immer das Gleiche beschreiben. Obwohl eigentlich im Warenverkehr nur das SI-System zulässig ist, hält das die Berichterstattung nicht davon ab, völlig obscure Einheiten zu verwenden.
Beliebte Energieeinheit: das Barrel (Bildquelle: Wikipedia)
Aber zuerst mal die physikalisch übliche Energie-Einheit, das ist das Joule. Mancher der seine Kalorien zählt, hat davon schon gehört. Eine Kalorie ist eigentlich 4,12 Joule, da aber die Kalorienzähler immer Kilokalorien zählen, sind eben 4,12 kJ gleich einer Kilokalorie. Ausserhalb der Physik und der Ernährung ist es aber eine eher seltene Einheit. Oder haben Sie schon mal an der Tankstelle gefragt, wie viel Joule ein Liter Benzin hat? Es sind 30.000 kJ.
Die kWh ist sinnvoll
Eine Kilowattstunde, das ist die Energie, die ein Haarföhn mit 1000 Watt (1 kW) verbraucht. Oder jedes andere elektrische Gerät, das eine Stunde lange 1000 W Leistung aufnimmt. Etwa ein kräftiger Halogenstrahler oder eine starke Bohrmaschine. Dafür hat man ein gewisses Gefühl, auch deshalb, weil dann auf der Stromrechnung pro kWh abgerechnet wird. Mit den aktuellen Preisen zahlt man etwa 0,23 Euro für eine kWh, was vor allem an den Steuern liegt. Ein Mensch als Radfahrer kann etwa 200 Watt leisten, das bedeutet, nach einer Radtour von fünf Stunden haben wir eine (mechanische) Leistung von 1 kWh abgegeben und sind vielleicht 100 km weit gekommen. Danach haben wir kräftig Hunger und müssen mindestens drei kWh essen. Das gelingt mit 500g Mohnschnecken oder was man eben gerne zu sich nimmt. Hat man sich an die kWh gewöhnt, dann kann man die anderen Einheiten leichter verstehen.
Weitere Einheiten
Sehr beliebt bei jeder Energiediskussion ist das Barrel, das ist ein Fass mit 159 Liter Öl. Obwohl es da etwas unterschiedliche Fässer gibt, in denn früher Öl transportiert wurde, hat man sich auf dieses Volumen geeinigt. Öl ist jetzt nicht gleich Öl, Rohöl kommt in sehr unterschiedlichen Zusammensetzungen aus den Quellen, aber als groben Anhaltspunkt halten wir fest, dass in dem Fass 1.600 kWh Energie gespeichert sind. Will man aus dieser Energie im Öl Strom erzeugen, dann gibt es ein Problem, höchstens die Hälfte der Energie wird zu Strom, der Rest ist Abwärme. Kostet so ein Fass 125$ oder etwa 100€, dann kann man berechnen, wie teuer der Strom daraus wäre, es sind 0,12€/kWh. Obwohl das nach einen niedrigen Preis aussieht, ist das für den Strommarkt viel, aktuell kostet eine kWh auf dem Strommarkt 0,07€/kWh und das liegt daran, dass man immer noch hofft, dass der Ölpreis wieder deutlich absinkt. Nebenbei sei natürlich bemerkt, dass die Stromhändler immer gleich 1.000 kWh verkaufen und das ist dann eine Megawattstunde (MWh). Und die kostet eben 70€ auf dem Strommarkt, mal mehr mal weniger, wie man leicht bei der Strombörse unter eex nachlesen kann.
Und die Solarzellen?
Solarzellen die Strom erzeugen, werden nach ihrer Leistung gemessen. Die Leistung hängt von der Sonneneinstrahlung ab und beträgt bei voller Sonneneinstrahlung auf 6m² Photovoltaik etwa 1.000 Watt was 1 kW ist. Hält man diese Zellen ein Jahr lang in die Sonne, so liefern diese Zellen bei deutschen Wetterverhältnissen etwa 1.000 kWh oder eben eine MWh Strom ab, da die Sonne 1.000 Stunden scheint. Würde man diesen Strom an der Börse verkaufen, erhält man dafür, wie oben beschrieben, 70€, wenn es keine EEG Sonderzulage gäbe. Nach 20 Jahren sind das immerhin 1400€, womit man unter sehr günstigen Umständen die Solarzellen tatsächlich erwerben kann. Völlig anders sieht es im Süden aus, wo die gleichen Solarzellen 2.500kWh Strom abliefern und nach 20 Jahren immerhin 3.500€ verdienen.
Alte Einheiten
Früher, als noch Kohle verheizt wurde, war die Grundeinheit für Energie eine Tonne Steinkohle (tSKE). Aus dieser Tonne Kohle kann man durch Verbrennen 8.140 kWh Wärme gewinnen und mit einem Kohlekraftwerk erzeugt man damit 3200 kWh Strom. Diesen kann man für 227€ verkaufen. Da aktuell auf dem Weltmarkt eine Tonne Steinkohle weniger als 100€ kostet, kann man mit Kohlekraftwerken natürlich viel Geld verdienen. Damit dieser Beitrag nicht zu lange wird, beende ich jetzt die Liste der Energieeinheiten und hoffe die Betrachtung war nützlich.
PS. In diesem Blog sind einige Vereinfachungen vorgenommen, im Detail sind Energiepreise sehr komplex, aber ich habe immer die Einheiten auf Geldbeträge umgerechnet, da dies sehr hilfreich ist.