Energie von A-Z

Wichtige Begriffe aus der Welt der Energie – knapp erklärt.

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Magnetismus

Bringt man Eisenspäne in die Nähe eines Magneten, dann werden sie von ihm angezogen – es muss also eine Kraft auf sie wirken. Diese Kraft heißt „Magnetismus“, und sie ist auch dafür verantwortlich, dass sich eine Kompassnadel immer nach Norden ausrichtet. Der Magnetismus ist eng mit elektrischen Kräften verwandt, allerdings gibt es nach derzeitigem wissenschaftlichen Stand keine „magnetischen Ladungen“. Stattdessen rufen bewegte elektrische Ladungen die magnetischen Kräfte hervor – wenn etwa ein Leiter von Strom durchflossen ist oder sich die Elektronen in bestimmten Materialien in der gleichen Richtung um den Atomkern und um ihre eigene Achse drehen („atomare Stromkreise“). Der Magnetismus spielt in der Technik eine wichtige Rolle, zum Beispiel in Generatoren („Dynamos“) , Elektromotoren oder Computer-Festplatten.

Nullenergiehaus

Die meisten Häuser verbrauchen sehr viel Energie, die in Form von Strom, Gas, Öl oder Fernwärme von außen geliefert werden muss. Allein rund 90 Prozent des Energieverbrauchs eines privaten Haushalts in Deutschland entfallen heute auf Heizung und Warmwasser. Durch eine gute Wärmedämmung und moderne Heizanlagen lässt sich schon viel davon einsparen – und wenn dann noch Sonnenkollektoren, Wärmepumpen oder Photovoltaik-Module warmes Wasser und Sonnenstrom für energieeffiziente Verbraucher liefern, sinkt der Bedarf noch weiter. Ein Nullenergiehaus ist so gebaut, dass es extrem wenig Energie von außen braucht und über das Jahr gesehen genauso viel Energie produziert, wie es bekommt. Wissenschaftlich ausgedrückt: Die jährliche Energiebilanz eines Nullenergiehauses ist ausgeglichen. Nicht eingerechnet ist allerdings die Energie, die für den Bau des Hauses benötigt wurde.

Nutzungsgrad

Der Nutzungsgrad gibt an, wie viel von der in einem Energieträger gespeicherten Energie auch tatsächlich genutzt werden kann. Im Unterschied zum Wirkungsgrad, der nur für einen Moment gemessen wird, wird der Nutzungsgrad über einen längeren Zeitraum ermittelt. Was zu großen Unterschieden führt: Ein Ölheizkessel zum Beispiel hat einen Wirkungsgrad von 85 Prozent – so viel holt er an Wärme aus dem Heizöl heraus, wenn er auf vollen Touren läuft. Im realen Betrieb über einen ganzen Winter erreicht er aber vielleicht nur einen Nutzungsgrad von 60 Prozent, weil er morgens noch kalt ist, dann tagsüber nur auf halben Temperaturen läuft und erst abends auf Volllast.

Ökobilanz

In einer Ökobilanz wird aufgeführt, wie sich ein Produkt von der Herstellung bis zur Entsorgung auf die Umwelt auswirkt. Man berechnet also, woher zum Beispiel die benötigten Rohstoffe kommen, welche Luftbelastung bei der Herstellung entstanden ist, wieviel Energie man braucht, um das Produkt zu betreiben und wie der entstehende Abfall sich auf die Umwelt auswirkt. Die Ökobilanz dient als objektive Größe, um verschiedene Produkte miteinander zu vergleichen.

Offshore- und Onshore-Windenergie

Es gibt zwei Arten der Windenergienutzung: Onshore (an Land), sowie Offshore (im Meer). Onshore-Windanlagen prägen vor allem auf dem flachen Land heute das Landschaftsbild, meistens da, wo viel Wind weht. Eine neuere Variante der Windenergienutzung ist es, Energieparks Offshore zu bauen, also vor der Küste im Meer. Dort weht der Wind stärker und stetiger als auf Land. Dafür müssen die Anlagen allerdings auch besser vor Umwelteinflüssen geschützt werden. Bis zum Jahr 2020 sollen deutsche Offshore-Anlagen mit einer Gesamtleistung von 10 Gigawatt entstehen: ungefähr so viel wie sieben Kernkraftwerke.

Photovoltaik

Im Sonnenlicht steckt eine Menge Energie. Die Photovoltaik nutzt sie, um mit Hilfe von Solarzellen elektrische Energie zu erzeugen. In den Solarzellen werden die „Lichtteilchen“ (Photonen) eingefangen und setzen Elektronen frei – die Teilchen, aus denen elektrischer Strom besteht. Dieser „Sonnenstrom“ kann entweder direkt ein Gerät mit Energie versorgen (etwa einen Taschenrechner) oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden (das geschieht überwiegend mit dem Sonnenstrom, der auf Hausdächern erzeugt wird). Am meisten Sonnenstrom kann man in südlichen Ländern produzieren, wo die Sonne oft scheint – aber auch in Deutschland wird er immer wichtiger und trug 2009 mit 6,2 Terawattstunden etwas über ein Prozent zum Stromverbrauch bei. Langfristig könnte dieser Beitrag bei rund 115 Terawattstunden liegen. Das wären rund 18 Prozent, knapp ein Fünftel der heute in Deutschland erzeugten Energie.

Primärenergie

Primärenergie ist alle nutzbare, noch nicht in Strom, Wärme, Kraftstoff oder sonstwie umgewandelte Energie, die in der Regel natürlich zur Verfügung steht. Also etwa die Energie von fossilen Brennstoffen (Erdgas, Erdöl und Steinkohle), die erneuerbaren Energien (Sonne, Wind, Wasser), aber auch die Kernenergie. Unterschieden wird von der Primärenergie die Endenergie; das ist das, was beim Verbraucher nachher ankommt. Ganz platt formuliert: Primärenergie ist das, was in unsere Energieversorgung reingesteckt wird, Endenergie ist das, was dabei rauskommt.

Quasare

Quasare sind besonders bemerkenswerte Objekte der astronomischen Forschung: Sie haben eine extreme Leuchtkraft, schleudern also völlig unvorstellbare Energiemengen ins Universum. Die leuchtkräftigsten Quasare strahlen eine Energie ab, die der von einhundert Billionen Sonnen entspricht und damit die unserer Milchstraße insgesamt weit übertrifft. Woher die Quasare ihre Energie haben, ist umstritten; klar ist aber, dass die Kernfusion, die im Inneren unserer Sonne abläuft, so viel Energie nicht bereitstellen kann. Quasare sind auch deshalb so faszinierend, weil sie Millionen bis Milliarden Lichtjahre von uns entfernt sind. Das bedeutet, dass das Licht, das uns heute aus den Quasaren erreicht, aus den Anfangszeiten des Universums stammt.

Regenerative Energien

Regenerative oder Erneuerbare Energien werden von der Natur immer wieder zur Verfügung gestellt und sind deshalb so gut wie unerschöpflich vorhanden. Streng genommen gehören nur die Sonnenenergie, die Gezeitenenergie (also die Energie, die durch Ebbe und Flut entsteht) sowie die Erdwärme zu den regenerativen Energien. Wind- und Wasserenergie oder die Energie aus Biomasse sind „nur“ indirekte Formen von Sonnenenergie. Die Gezeitenenergie verdanken wir der Anziehungskraft des Mondes, die Erdwärme speist sich aus der Energie, die seit seiner Entstehung im Kern unseres Planetens gespeichert ist.