2. Energie im Alltag

Energieträger

Gib die “Energieträger” an, die ihr bei euch zu Hause zum Heizen nutzt.

Nenne die "Energieträger", die du bzw. deine Eltern für eure Mobilität verwendet.

Denke kurz darüber nach, wie aus diesen Energieträgern die für uns so wichtige Energieform elektrische Energie "erzeugt" wird und beschreibe diesen Vorgang in Gedanken.

Zusatzwissen

Dir ist vielleicht die Formulierung zur Erzeugung von Energie aufgefallen und du hast dir gedacht, Energie kann gar nicht erzeugt werden. Damit hast du vollkommen recht. Oft wird der Begriff Energieerzeugung verwendet, obwohl man damit eigentlich meint, dass bestimmte Energieformen in elektrische Energie umgewandelt werden.

Aufgabe

Die Umwandlung in elektrische Energie findet in Kraftwerken statt. Das passiert in Deutschland und weltweit mit verschiedenen Energieträgern.

Nimm dir drei Minuten Zeit und beschreibe dir bekannte Kraftwerkstypen mit den genutzten Energieträgern.

Die aufgelisteten Energieträger lassen sich in zwei Kategorien einteilen: Man unterscheidet zwischen fossilen und regenerativen Energieträgern. Wenn du mehr dazu wissen magst, lies das Zusatzwissen!

Zusatzwissen: Einteilung der Energieträger

Fossile Energieträger werden Brennstoffe genannt, die in geologischer Vorzeit, also vor langer Zeit, aus Abbauprodukten von toten Pflanzen und Tieren entstanden sind. Dazu gehören unter anderem Braunkohle, Steinkohle, Erdgas und Erdöl.

Regenerative Energie wird energetischen Prozessen entnommen, die sich laufend erneuern. Zu den erneuerbaren Energien gehört vor allem die Bewegungsenergie des Windes, die Strahlungsenergie der Sonne (Sonnenkollektoren und Solarzellen) und die Bewegungsenergie des Wassers und die energetische Verwertung von Biomasse.

Quelle für diesen Exkurs: https://de.wikipedia.org/wiki/Fossile_Energie (Seite aktuell: 02.06.2023)

Aufgabe

Erstelle eine Tabelle mit den Energieträgern gegliedert nach ihrer Art in deinem Heft bzw. Hefter.

Fossile Energien	Regenerative Energien
...	...
...	...
...	...
	...

Lösungsvorschlag für die Gliederung der Energieträger

Fossile Energien	Regenerative Energien
Chemische Energie in Braun- und Steinkohle	Strahlungsenergie der Sonne
Chemische Energie in Erdöl	Bewegungsenergie des Wassers
Chemische Energie in Erdgas	Bewegungsenergie des Windes
	Chemische Energie in Biomasse

Aufgabe

1. Untersuche das Diagramm. Fülle anschließend den Lückentext aus.

2. Vergleiche diese Werte nun mit dem weltweiten Energiemix von 2021

Kraftwerke

In Kraftwerken wird elektrische Energie "erzeugt". Bevor die Energie mithilfe eines Generators in elektrische Energie überführt wird, liegt sie als mechanische Energie (Bewegungsenergie einer Turbine) vor. Die Turbine wird ihrerseits entweder durch die Bewegungsenergie von Wasser bzw. Wind angetrieben oder – wie in Wärmekraftwerken üblich – durch die Erzeugung von Wasserdampf aus Wasser mithilfe der Verbrennung von meist fossilen Energieträgern (z. B. Gas, Öl, Kohle). Der entstehende Wasserdampf wird in die Turbinen geleitet und treibt diese an.

Aufgabe

Im Prinzip arbeiten alle Wärmekraftwerke nach dem gleichen Prinzip. Allein die Erzeugung des Wasserdampfes wird mit unterschiedlichen Energieträgern bewerkstelligt.

Um hier noch einmal die Energieformen zu wiederholen, probiere bitte die folgende Animation aus.

Starte mit einem Klick auf Systeme.
Klicke auf den Button Energiesymbole (hier werden die verschiedenen Energieformen visualisiert).
Wähle verschiedene Energiewandlern (links und rechts).

Zurück zu unseren Kraftwerken

Informiere dich zunächst über die Abläufe in einem Gas- und Dampfturbinenkraftwerk (A).
Ordne dann bei zwei anderen Kraftwerkstypen die jeweiligen Energieformen zu (B und C).

Dieses Bild zeigt als Beispiel ein Gas- und Dampfturbinenkraftwerk. Hier werden zwei verschiedene Energieformen genutzt, um letztlich elektrische Energie zu erhalten.

die chemische Energie, die im Brennstoff enthalten ist und in der Gasturbine in Bewegungsenergie umgewandelt wird
die thermische Energie, die in den Abgasen dieser Verbrennung enthalten ist und im Abhitzekessel genutzt wird, um Wasser zu verdampfen. Die Bewegungsenergie des dabei entstehenden Wasserdampfs wird dann genutzt, um eine Dampfturbine anzutreiben.

Sowohl die Dampfturbine als auch die Gasturbine ist mit einem Generator verbunden, der die Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandelt und ins Stromnetz einspeist.

Ordne den einzelnen markierten Bereichen im Bild die jeweiligen Energieformen zu!

Zusatzwissen

In Grafik A konntest du sehen, dass zwei Turbinen in einem Kraftwerk in Betrieb waren. Dies hat einen einfachen Grund. In den Abgasen, also den Verbrennungsprodukten beim Wärmekraftwerk, steckt noch eine Menge thermischer Energie. Früher wurden die Abgase einfach in die Umwelt entlassen, die thermische Energie konnte nicht mehr genutzt werden. In modernen Kraftwerken wird diese Energie, so gut es geht, genutzt. In modernen Wärmetauschern wird Wasser erwärmt und dieser Wasserdampf kann dann eine weitere Turbine antreiben. Damit kann man den Wirkungsgrad noch mal merklich erhöhen.

Aufgabe

Vor- und Nachteile der Kraftwerkstypen

Man kann schnell erkennen, dass uns große Herausforderungen hinsichtlich der Energie bevorstehen. Die Menschheit wächst sehr schnell und der Energiebedarf der einzelnen Menschen steigt sehr stark an. Dem bewussten und effizienten Umgang mit Energie wird immer mehr Bedeutung zukommen. Es liegt an uns, Entscheidungen zu treffen, die nachhaltig sind. Ob das nun der Kohleausstieg, der Verzicht auf Kernenergie oder der verstärkte Ausbau regenerativer Energie ist, all diese Entscheidungen beeinflussen nicht nur unser eigenes Leben, sondern auch das der nachfolgenden Generationen.

Man kann sicher festhalten, dass es nicht eine Lösung geben wird, sondern es einen vernünftigen Mix geben muss.

Eine Möglichkeit, die wir alle in der Hand haben, ist aber der verantwortungsbewusste Umgang mit der vorhandenen Energie.

Du siehst, es gibt viele Möglichkeiten, Energie zu sparen. Kanntest du alle schon? Nutzt du sie auch?