Energieübertragung und Energiespeicherung

Hallo und herzlich willkommen. Wir wollen uns in diesem Video anschauen, wie Energie übertragen werden kann und welche Möglichkeiten es gibt, Energie zu speichern. Um zu verstehen, wie Energie übertragen wir, wiederholen wir die Begriffe der Energieumwandlung und der Energieentwertung. Dann schauen wir uns an, wie Energie von einem Körper auf den anderen übertragen wird. Und schlussendlich wirst Du noch lernen, wie man Energie speichern kann und wo uns das alles im Alltag begegnet. Zuerst werden wir einmal näher betrachten, was man unter den Begriffen Energieumwandlung und Energieentwertung versteht. Energie kann auf verschiedene Arten vorliegen. Am anschaulichsten ist die potentielle Energie. Wenn Du einen Stein vom Boden auf den Tisch hebst, musst Du Arbeit verrichten. Der Stein hat dann potentielle Energie. In einer gespannten Feder ist auch potentielle Energie gespeichert. Im Alltag benutzen wir oft elektrische Energie. Sie kann zum Beispiel in Batterien gespeichert werden. Sobald sich ein Körper mit einer gewissen Masse bewegt, hat er kinetische Energie. Sie kann in Schwungrädern gespeichert werden. Es gibt auch Stoffe, die chemische Energie beinhalten. Öl zum Beispiel oder auch Holz. Eine weitere Form der Energie ist die thermische Energie. Jeder Körper mit einer gewissen Temperatur hat auch thermische Energie. Und es gibt auch Strahlungsenergie. Die Sonne zum Beispiel strahlt den ganzen Tag Energie ab, so dass es auf der Erde warm wird. Je nachdem, welche Energieform wir benötigen, benutzen wir Energiewandler, um sie von der einen Form in eine andere umzuwandeln. Dabei wird aber nie alle Energie in nur eine Form umgewandelt. Nehmen wir zum Beispiel die chemische Energie des Benzins. Um damit ein Auto zu bewegen, so wird der Motor warm und nicht alle chemische Energie wird in kinetische Energie umgewandelt. Ein Teil der chemischen Energie geht in thermische Energie über und kann so nicht mehr genutzt werden, um den Motor anzutreiben. Die Energie geht aber nicht verloren. Sie wird lediglich in eine Form umgewandelt, die nicht mehr nutzbar ist. Man sagt auch, die Energie wird entwertet. Energieentwertung tritt bei allen Energieumwandlungsprozessen auf. Energie kann aber nicht nur umgewandelt werden. Sie kann auch von einem Körper auf den anderen übertragen werden. Das kann auf drei Arten geschehen. Zum einen kann man Energie mechanisch übertragen. Wenn Du zum Beispiel mit einem Hammer einen Pflock schlägst, so dringt dieser in den Boden ein. Zusätzlich dazu wird an dem Ende, auf das man geschlagen hat, warm. So wird also Energie von dem Hammer auf den Pflock übertragen. Weiterhin kann Energie durch Wärme übertragen werden. Schaltet man zum Beispiel die Heizung an, so fließt warmes Wasser durch die Rohre. Das Wasser gibt über den Heizkörper seine Energie an die Umgebung ab. Die Luft im Raum erwärmt sich. Es findet also eine Energieübertrag von der Heizung an die Luft statt. Außerdem kann Energie durch Strahlung übertragen werden. Die Sonne zum Beispiel strahlt Energie ab. Diese Strahlungsenergie gelangt durch das Weltall zur Erde und wärmt diese. Um Energie jederzeit nutzen zu können, muss man sie irgendwo speichern, um sie beliebig abrufen zu können. Eine Art Energie in großem Umfang zu speichern, sind Pumpspeicherkraftwerke. Sie bestehen aus zwei Wasserreservoiren, die auf unterschiedlichen Höhen liegen. Das Wasser im höheren Becken hat dabei mehr potentielle Energie als das im niedriger gelegenen Becken. Um Energie umzuwandeln, fließt das Wasser vom oberen Becken in das untere. Dabei treibt es eine Turbine an, die elektrische Energie erzeugt. Andersherum funktioniert das auch. Man treibt die Turbine mit elektrischer Energie an, diese pumpt das Wasser in das obere Becken. So wird elektrische Energie in potentielle Energie umgewandelt. Pumpspeicherkraftwerke sind dafür da, um Spitzen im Verbrauch elektrischer Energie aufzufangen. Manchmal, zum Beispiel nachts, erzeugen Kraftwerke mehr Energie als eigentlich benötigt wird. Diese Energie wird dann genutzt, um Wasser in Pumpspeicherkraftwerken nach oben zu pumpen. Genauso kommt es vor, dass mehr Energie verbraucht wird als die Kraftwerke produzieren. Dann wird das Wasser von Pumpspeicherkraftwerken abgelassen, um zusätzlichen Strom zu erzeugen. Ein ähnliches Konzept haben Fernwärmespeicher. Das sind riesige Wassertanks, die gut gegen die Umgebung isoliert sind, um Wärmeenergie effektiv speichern zu können. Sie speichern überschüssige Energie, indem sie mit dieser Wasser erhitzen. Wenn es zu bestimmten Tageszeiten, vor allem morgens, wenn sich alle waschen, zu Engpässen in der Warmwasserversorgung kommt, so wird diese Energie in Form von warmem Wasser wieder in das Netz eingespeist. Ein Energiespeicher, den Du sicherlich kennst, ist der Akkumulator. In einem Akku wird chemische Energie gespeichert, die jederzeit in elektrische umgewandelt werden kann. Er besteht grundsätzlich aus zwei Stromanschlüssen, einem positiven und einem negativen. Dazwischen befindet sich eine Flüssigkeit, die Ladungsträger in sich trägt. Diese Flüssigkeit nennt man Elektrolyt. Ein Akku kann mehrmals aufgeladen und entladen werden. Eine weitere Möglichkeit, Energie zu speichern, sind Schwungradspeicher. Rotiert ein fester Körper mit einer gewissen Drehzahl, so steckt in dieser Rotation Energie. In einem Schwungradspeicher ist eine schwere Platte verbaut, die mit hoher Drehzahl rotiert und somit kinetische Energie speichern kann. Allerdings geht diese Energie relativ schnell durch Reibungsverluste verloren, so dass Schwungradspeicher nur für spezielle Anwendungen zum Einsatz kommen. An den eben genannten Beispielen kannst Du schon sehen, dass es gar nicht so einfach ist, Energie zu speichern. Obwohl viel Arbeit und Geld investiert wird, um Speichersysteme zu verbessern, bestehen noch immer viele Probleme, die es zu lösen gilt. Um uns noch einmal klar zu machen, wie Energieübertragung und Energiespeicherung funktionieren, wollen wir einmal nachvollziehen, was alles passiert, wenn Du zu Hause mit dem Mixer einen Milchshake machst. Du gibst die Milch in den Mixbecher und schaltest den Mixer an. Dabei übertragen die Schaufelräder am Boden des Mixers Energie auf die Milch, so dass diese sich bewegt und durchgemischt wird. Energie kann mechanisch, durch Wärme oder durch Strahlung übertragen werden. In diesem Fall ist der Übertrag mechanisch. Die Schaufelräder wiederum werden durch einen Elektromotor angetrieben, der elektrische Energie in kinetische umwandelt. Dabei geht ein Teil der elektrischen Energie in Wärme ab. Man sagt, sie wird entwertet. Der Strom für den Mixer kommt aus einem Kraftwerk. In Kraftwerken wird potentielle, chemische, kinetische, thermische und Strahlungsenergie in elektrische Energie umgewandelt. Wenn Du Deinen Milchshake zu einer Zeit machst, in der auch viele andere Personen Strom verbrauchen, kann es sein, dass der Strom für Deinen Milchshake aus einem Pumpspeicherkraftwerk kommt, das in dem Moment zugeschaltet wird, in dem mehr Energie verbraucht wird als erzeugt. Weitere Möglichkeiten, Energie zu speichern, sind zum Beispiel Fernwärmespeicher, Akkumulatoren oder Schwungräder. Das wars dann auch zum Thema Energieübertragung und Energiespeicherung. Ich hoffe, Du hast etwas gelernt. Tschüss und bis zum nächsten Mal.