Energie ist eine physikalische Größe. Die Energie in einem geschlossenen Systems bleibt normalerweise erhalten, sie kann aber von einer Energieform in eine andere umgewandelt werden.
"Energie“ bedeutet im Griechischen "wirkende Kraft“. Energie hat die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten, Licht auszustrahlen oder Wärme abzugeben. Energie ist also die Kraft, die alle Vorgänge in unserer Welt ermöglicht. Mit anderen Worten > Ohne Energie würde nichts funktionieren, von der Bewegung unseres Körpers oder eines Autos bis hin zur Beleuchtung eines Raums und dessen Beheizung. Sie ist also nötig, wenn etwas in Bewegung gesetzt, beschleunigt, hochgehoben, erwärmt oder beleuchtet werden soll. Energie ist lebensnotwendig, da sie für alle natürlichen Vorgänge gebraucht wird. Die älteste Energiequelle der Menschheit ist die Sonne. Für viele Jahrtausende war sie die einzige Wärme- und Lichtquelle auf der Erde. Dann lernten die Menschen, Feuer zu machen.
Da die Energie den Zustand eines Körpers oder elektromagnetischen Feldes kennzeichnet, wird sie als Zustandsgröße beschrieben. Physikalisch lassen sich die wichtigsten Kennzeichen des Energiebegriffs in drei Aspekten zusammenfassen: Energieerhaltung, Energieumwandlung und Energieentwertung.
Angegeben werden die physikalischen Größen mit eindeutigen Werten gemäß dem internationalen Einheitensystem. Einheiten wie Joule und Watt helfen, Energie näher zu betrachten. Von besonderer Bedeutung für die moderne Welt ist die elektrische Energie, deren technische Nutzung Mitte des 19. Jahrhunderts einsetzte.
Energie ist immer die Summe aus Exergie und Anergie.
Der erste Hauptsatz der Thermodynamik:
Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik:
- Bei irreversiblen Prozessen eines abgeschlossenen Systems wird Exergie in Anergie umgewandelt
- Bei reversiblen Prozessen bleibt die Exergie konstant
- Anergie kann nicht in Exergie umgewandelt werden.
Beispiele:
1. Wärmestrom durch eine Wand
Innerhalb des beheizten Raumes, der sich über dem Niveau der als Umgebungstemperatur betrachteten Außentemperatur befindet, ist Wärmeenergie als Exergie und als Anergie gegeben.
Durch die Wärmeleitung in der Außenwand erreicht die ausfließende Wärme das Niveau der Außentemperatur und ist jetzt nur noch Anergie.
2. Bereits im Kreisprozeß des Kraftwerks geht ein Teil der vom Brennstoff gelieferten Energie als Anergie oder Abwärme an die Umgebung verloren.
3. Wenn man ein System aus energetischer Sicht ansieht, können Exergieverluste z. B. durch einen Wärmetransport an die Umgebung auftreten. Ein Beispiel wäre eine schlecht gedämmte Außenwand: Die Energie, die in Form von Wärme verloren geht, kann später nicht mehr genutzt werden, um Arbeit zu leisten. Es gilt aber das Energieerhaltungsprinzip: Die Wand und die Umgebung zusammen besitzen die gleiche Energiemenge wie vor dem Beginn der Wärmeübertragung. Insofern wäre der Ausdruck "Energieverlust“ nicht richtig.
Energie kann in vielen verschiedenen Energieformen vorkommen. Diese Erscheinungsformen von Energie begegnen uns in jedem Moment unseres Lebens und sind uns sehr vertraut, ohne dass wir gross darüber nachdenken. Das ist z. B. das Licht der Sonne, die Wärme des Feuers, die Bewegung von Autos und die Kraft von Blitzen.
Bewegungsenergie (Kinetische Energie)
Wärmeenergie (Thermische Energie)
Lichtenergie (Strahlungsenergie)
Potentielle Energie (Lageenergie, Höhenenergie)
Elektische Energie
Chemische Energie
Kernenergie
Primärenergie
Erneuerbare Energien
Graue Energie