Energie (Joule, kWh)

Was ist eigentlich Energie, gemessen in Joule oder Kilowattstunden?

Im Alltag wird der Begriff „Energie“ häufig gleichbedeutend mit „Strom“ verwendet. Tatsächlich ist Energie jedoch das Vermögen eines physikalischen Systems, eine Arbeit zu verrichten, sich also beispielsweise zu bewegen. Dabei wird Energie von einer Form in eine andere umgewandelt. Diese Umwandlung liegt allen physikalischen Phänomenen zugrunde.

 

Warum gibt es verschiedene Energieformen?

Die Energie misst die Fähigkeit eines physikalischen Systems, eine Arbeit zu verrichten, Strahlung oder Wärme abzugeben. Je nachdem, in welcher Form die Energie vorliegt, wird sie als nukleare, chemische, kinetische, potentielle, thermische oder elektrische Energie bezeichnet. All diesen Energieformen gemein ist, dass sie entweder auf der Bewegung von Teilchen oder auf deren Position in einem Kraftfeld, also sozusagen ihrem Potential zur Bewegung, basieren.

Zudem gilt grundsätzlich, dass alle Energieformen ineinander umgewandelt werden können. So wird etwa beim Verbrennen von Holz ein Teil von dessen chemischer Energie in thermische Energie umgewandelt. Ein Speicher-Wasserkraftwerk hingegen speichert die potentielle Energie des Wassers im Stausee. Zur Stromerzeugung leiten Rohre das Wasser auf eine Turbine: Seine potentielle Energie wird zu kinetischer Energie, die es schließlich an die Turbine übergibt. Ein Teil der kinetischen Energie wandelt sich jedoch durch Reibung in thermische Energie um und geht als Abwärme verloren. Dieser Prozess vernichtet keine Energie, sondern sie geht lediglich in eine für den Menschen nicht mehr nutzbare Form über.

An diesen Beispielen zeigt sich, dass nicht alle Energieformen die gleiche Wertigkeit besitzen. Entscheidend ist, wie gut sie der Mensch nutzen kann. Die Wärmeenergie ist dabei die Energieform mit der geringsten Wertigkeit, vor allem wenn sie in Form von niedrigen Temperaturen als Umgebungswärme vorliegt. Die Energieformen mit der höchsten Wertigkeit sind die elektrische und die kinetische Energie, die sich leicht und vielseitig verwenden lassen.

 

Die Einheiten der Energie

Dass je nachdem, welche Energieform gemessen wird, verschiedene Einheiten verwendet werden, hat historische Gründe, denn dass die verschiedenen Energieformen nur Varianten einer einzigen Größe sind, fand die Wissenschaft erst nach und nach heraus. Einen entscheidenden Beitrag hierzu leistete der britische Physiker James Prescott Joule (1818 – 1889), der als Erster die Verbindung zwischen Wärme und mechanischer Arbeit erkannte. Nach ihm ist das Joule als grundlegende Einheit der Energie benannt. Definiert ist ein Joule dabei als die Energie, die benötigt wird, um einen Körper mit einer Gewichtskraft von einem Newton (etwa einer Masse von einem Kilogramm) in einer Sekunde um einen Meter anzuheben. Das Joule wird vor allem für die Angabe von thermischer und chemischer Energie genutzt. Dazu gehört auch der Brennwert der Nahrung, der in der EU ergänzend auch in der Einheit Kilokalorien (kcal) angegeben werden darf. Dabei gilt: 1 kcal = 4,1868 kJ.

Elektrische Energie wird in Wattsekunden (Ws) gemessen. Aus dieser Einheit leitet sich die Kilowattstunde (kWh) ab, die Dir sicherlich von Deiner Stromrechnung vertraut ist. Das Newtonmeter (Nm) misst hingegen die kinetische Energie und potentielle Energie physikalischer Systeme. Hierbei gilt: 1 J = 1 Ws = 1 Nm.

Die nukleare Energie, die die Teilchen im Inneren der Atomkerne aneinander bindet, wird in der Einheit Elektronenvolt (eV, auch „Elektronvolt“) angegeben. 1 eV ist definiert als der Betrag der Elementarladung, also der elektrischen Ladung eines Elektrons: 1 eV = 1,602 176 634 * 10-19 J.

Die Umwandlung verschiedener Energieformen ineinander liegt nicht nur der Physik zugrunde, sondern ist damit auch die Voraussetzung für die Energietechnik. Denn in Kraftwerken wird Energie nicht etwa erzeugt, sondern lediglich in die leicht nutzbare elektrische Energie umgewandelt, welche dann als Strom bei Dir zu Hause aus der Steckdose kommt. Damit Du sicher sein kannst, dass Dein Strom auch wirklich nachhaltig ist, setzt Vegan Strom ausschließlich auf Solarenergie, Geothermie und die Gezeitenkraft: Energiequellen, deren Nutzung nicht nur klima- und umweltfreundlich, sondern auch frei von Tierleid und somit vollständig vegan ist.

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