Energiedichte

Was ist eigentlich die Energiedichte?

Egal, ob ein Auto betrieben, ein Haus beheizt oder im Kraftwerk Strom erzeugt werden soll, immer kommt ein Energieträger zum Einsatz. Er liefert die dafür nötige Energie. Um vergleichen zu können, wie viel des Energieträgers benötigt wird, um eine bestimmte Energiemenge zu erhalten, musst Du seine Energiedichte kennen. Denn diese verrät Dir, wie viel Energie im Energieträger pro Masse- oder Volumeneinheit gespeichert ist.

 

Was sagt die Energiedichte aus?

Die Energiedichte (kurz w oder ρ) ist eine sogenannte bezogene Größe. Das bedeutet, dass sie die Energiemenge eines betrachteten Energieträgers oder Energiespeichers bezogen auf eine seiner Eigenschaften, meist seine Masse oder sein Volumen, angibt. Die Einheiten der Energiedichte sind entsprechend abhängig davon, welche Bezugsgröße gewählt wird. Die volumetrische Energiedichte wird in J/m3 oder kWh/m3, die gravimetrische (massebezogene) Energiedichte in J/kg oder kWh/kg angegeben. Es sind aber auch andere Bezugsgrößen denkbar.

Grundsätzlich verfügt jeder Stoff über eine bestimmte Energiedichte. Sie zu kennen ist jedoch vor allem bei Kraft- und Brennstoffen für die Energiegewinnung sowie bei Energiespeichern wichtig. Bei ersteren folgt aus der Energiedichte zum Beispiel, wie viel Energie ein Kraftwerk maximal aus seiner jeweiligen Energiequelle beziehen und zur Stromerzeugung einsetzen kann, oder auch, für welche Entfernung eine Tankfüllung beim Auto ausreicht. Ein Liter Benzin liefert beispielsweise rund 30 MJ Energie, ein Liter Diesel hingegen rund 35 MJ. Ist der Wirkungsgrad der Motoren gleich groß, dann kann das mit Diesel betriebene Auto also mit der gleichen Treibstoffmenge eine rund 16,7 Prozent weitere Wegstrecke zurücklegen. Bei Energiespeichern gibt die Energiedichte an, wie viel Energie diese maximal aufnehmen beziehungsweise abgeben können.

 

Energiedichte und Leistungsdichte bei der Stromerzeugung

Bei der Stromerzeugung bestimmt die Energiedichte, welche Menge des jeweiligen Energieträgers ein Kraftwerk benötigt, um eine bestimmte Menge Strom zu produzieren. Für eine Kilowattstunde Strom braucht ein Braunkohlekraftwerk rund 0,3 kg Braunkohle, weil deren Energiedichte bei rund 11,3 MJ/kg liegt. Ein Steinkohlekraftwerk gleichen Wirkungsgrades benötigt hingegen nur 0,1 kg Steinkohle, da diese eine Energiedichte von rund 34 MJ/kg hat. In einem Atomkraftwerk genügen 4,5 * 10-8 (4,5 Hunderttausendstel) Gramm des spaltbaren Uran-235, denn dessen Energiedichte ist mit fast 80 Millionen MJ/kg extrem hoch.

Wie aber ist es bei den Erneuerbaren Energien, deren Energieträger – mit Ausnahme der Biomasse – nicht in einem Wärmekraftwerk verbrannt, sondern mithilfe von Wasserkraftwerken, Solaranlagen und auf vielfältige andere Weise genutzt werden? Bei diesen Energieträgern ist nicht die Energiedichte, sondern die Leistungsdichte von Bedeutung.

Die Leistungsdichte der Sonnenstrahlung ist zum Beispiel abhängig von Faktoren wie dem Sonnenstand und der Bewölkung. An einem wolkenlosen Sommertag kann sie auf der Erdoberfläche Werte von bis zu 1.000 W/m2 erreichen. Trifft Sonnenlicht mit dieser Leistungsdichte für eine Stunde auf eine ein Quadratmeter große Solaranlage, dann kann diese damit also eine Kilowattstunde Strom produzieren. Um auch nur ein einziges großes Wärmekraftwerk zu ersetzen, werden also sehr viele Solaranlagen benötigt, weshalb es auch so wichtig ist, dass sich möglichst viele Menschen mit privaten Solaranlagen an der Erzeugung von erneuerbarem Strom beteiligen.

Der große Vorteil erneuerbarer Energieträger ist also nicht eine besonders hohe Leistungs- oder Energiedichte. Viel wichtiger ist, dass sie bei der Nutzung nicht aufgebraucht werden und zudem umwelt- und klimaneutral sind. Um außerdem sicherzugehen, dass für Deinen Strom kein Tier leiden muss, setzt Vegan Strom ausschließlich auf vegane Solarenergie, Geothermie und Gezeitenkraft.

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