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2019 | OriginalPaper | Buchkapitel

2. Energietechnische Grundlagen

verfasst von : Prof. Dr.-Ing. Udo Schelling

Erschienen in: Energietechnik

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

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Zusammenfassung

Kap. 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 des Umwandlungswirkungsgrades, 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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Fußnoten
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
Sankey‐Diagramme gehen auf Herrn Charles Joseph Minard (1781–1870) zurück. Seine bekannteste Illustration stellt die Verluste von französischen Armeeangehörigen auf dem desaströsen, napoleanischen (französischen) Russlandfeldzug der Jahre 1812/1813 in der Form eines Sankey‐Diagramms dar.
 
9
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.
 
10
Verfahren zur Abscheidung und Speicherung des entstehenden Kohlendioxids werden zur Zeit entwickelt, Sinnhaftigkeit des Einsatzes und Wirtschaftlichkeit sind jedoch noch strittig.
 
Literatur
1.
von Mayer, J.R.: Bemerkungen über die Kräfte der unbelebten Natur. Liebigs Ann. 42, 233–240 (1842) CrossRef
2.
Langeheinecke, K., Jany, P., Thieleke, G.: Thermodynamik, 8. Aufl. Vieweg+Teubner Verlag, Wiesbaden (2011)
3.
Schaefer, H. (Hrsg.): Nutzung regenerativer Energiequellen, Zusammenstellung von Daten und Fakten für die Bundesrepublik Deutschland. VDI Verlag, Düsseldorf (1986)
4.
Moran, M.J., Shapiro, H.N.: Fundamentals of Engineering Thermodynamics, 2. Aufl. John Wiley & Sons, Inc, New York (1992)
5.
Heinloth, K.: Die Energiefrage: Bedarf und Potenziale, Nutzung, Risiken und Kosten, 2. Aufl. Vieweg Verlag, Wiesbaden (2003) CrossRef
6.
Quaschning, V.: Regenerative Energiesysteme, 5. Aufl. Carl Hanser, München (2007)
7.
Staiß, F.: Jahrbuch Erneuerbare Energien, 1. Aufl. Bieberstein Verlag, Radebeul (2007)
8.
Rant, Z.: Exergie, ein neues Wort für technische Arbeitsfähigkeit. Forsch.-ing. Wes. 22, 36–37 (1956)
9.
Metadaten
Titel
Energietechnische Grundlagen
verfasst von
Prof. Dr.-Ing. Udo Schelling
Copyright-Jahr
2019
Buch
Energietechnik

Print ISBN: 978-3-658-21846-1

Electronic ISBN: 978-3-658-21847-8

Copyright-Jahr: 2019

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-21847-8_2

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