Zusammenfassung
Kapitel 2 stellt kurz die verschiedenen Energieformen mechanisch, thermisch, chemisch etc. vor und das Prinzip von der Erhaltung der (Gesamt-) Energie. Die Möglichkeit zur Umwandlung von thermischer Energie in nutzbare mechanische Energie durch Kreisprozesse, mit dem theoretischen Carnot-Prozess als Obergrenze der Umwandelbarkeit, wird erläutert. Die Angabe der Größenordnung des regenerativen Energieangebots und des anthropogenen Umsatzes und die Unterscheidung zwischen Primär- und Sekundärenergien schließen das Kapitel ab.
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Notes
- 1.
Wärme und Arbeit werden als Prozessgrößen bezeichnet, da deren Übertragung eine Änderung des Zustands bewirkt (Zustandsänderung = Prozess). Konsequenterweise erhalten Prozessgrößen einen Doppelindex.
- 2.
Julius Robert von Mayer, deutscher Mediziner, 1814–1878.
- 3.
Nicolas Leonard Sadi Carnot, franz. Physiker, 1796–1832.
- 4.
Der Begriff wurde 1956 nach einem Vorschlag von Zoran Rant (1904–1972) eingeführt [8].
- 5.
Diese Formel gilt für Wärmeübertragung bei konstanter Temperatur, wie es in einem stationären Prozess der Fall ist.
- 6.
Dies ergibt sich hier rein mathematisch, es ist jedoch auch thermodynamisch zwingend notwendig, da die rechte Seite der Gleichung nur Zustandsgrößen enthält, deren Wert definitionsgemäß unabhängig vom Weg ist, auf dem der Zustand erreicht wird.
- 7.
Eine isotherme Wärmezu- oder -abfuhr ist zwar bei Verdampfung und Kondensation prinzipiell leicht zu erreichen, jedoch meist nicht im gewünschten Temperaturbereich; beim Arbeitsmedium Luft entfällt diese Möglichkeit prinzipiell.
- 8.
Beispielsweise wird an Haushalte ausgeliefertes Heizöl unter Beachtung des üblichen Wirkungsgrades als Nutzwärme und somit als Nutzenergie gewertet. Da der Umwandlungswirkungsgrad von Wärme über dem durchschnittlichen liegt, „verbessert“ Heizen bei offenem Fenster, indem es den prozentualen Anteil der Nutzwärme am Gesamtumsatz erhöht, somit rein rechnerisch den Gesamtnutzungsgrad einer Volkswirtschaft. Um solche Inkonsistenzen zu minimieren, wären weitere Begriffe notwendig, z. B. ein „Energiebedürfnis“, das sich z. B. am Stand der Technik orientieren könnte.
- 9.
Verfahren zur Abscheidung und Speicherung des entstehenden Kohlendioxids werden zur Zeit entwickelt, Sinnhaftigkeit des Einsatzes und Wirtschaftlichkeit sind jedoch noch strittig.
Literatur
von Mayer, J.R.: Bemerkungen über die Kräfte der unbelebten Natur, Liebigs Annalen, Bd. 42 (1842)
Langeheinecke, K., Jany, P., Thieleke, G.: Thermodynamik, 8. Aufl. Vieweg+Teubner Verlag (2011)
Schaefer, H. (Hrsg.): Nutzung regenerativer Energiequellen, Zusammenstellung von Daten und Fakten für die Bundesrepublik Deutschland. VDI Verlag, Düsseldorf (1986)
Moran, M.J., Shapiro, H.N.: Fundamentals of Engineering Thermodynamics, 2. Aufl. John Wiley & Sons, Inc. (1992)
Heinloth, K.: Die Energiefrage: Bedarf und Potenziale, Nutzung, Risiken und Kosten, 2. Aufl. Vieweg Verlag (2003)
Quaschning, V.: Regenerative Energiesysteme, 5. Aufl. Carl Hanser Verlag (2007)
Staiß, F.: Jahrbuch Erneuerbare Energien, 1. Aufl. Bieberstein Verlag (2007)
Rant, Z.: Exergie, ein neues Wort für technische Arbeitsfähigkeit. Forsch.-Ing. Wes. 22, 36–37 (1956)
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Schelling, U. (2015). Energietechnische Grundlagen. In: Zahoransky, R. (eds) Energietechnik. Springer Vieweg, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-658-07454-8_2
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