Glossar

Die Energiewirtschaft ist ein Wirtschaftszweig und ein Fachgebiet. Als Fachgebiet ist die Energiewirtschaft eine Kombination aus Ökonomie und Technik und hat sich zum Ziel gesetzt, die Versorgung der Endkunden mit einer kostengünstigen, sicheren, ressourcenschonenden und umweltfreundlichen Energie zu gewährleisten. Um das zu erreichen, erforscht und analysiert die Energiewirtschaft die gesamte Kette der Energiebereitstellung von der rationellen Gewinnung, Umwandlung und Verteilung bis hin zu einer effizienten Anwendung von Energieformen unterschiedlichster Art.

Die Abkürzung EnEV steht für Energieeinsparverordnung. 

Der Begriff Entropie nimmt in der Thermodynamik eine Schlüsselrolle ein. Sie ist eine Zustandsgröße und ein Maß für die Unordnung eines abgeschlossenen Systems bzw. für die Irreversibilität eines Vorgangs und wird in Clausius oder Joule / Kelvin angegeben. Da in der Natur keine reversiblen Prozesse vorkommen, laufen alle Vorgänge unter Entropiezunahme einem Gleichgewichtszustand entgegen. (siehe Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik)

Erdgas ist ein brennbares, farbloses und in der Regel ein geruchloses Gasgemisch, welches zu den fossilen Energieträgern gehört. Es besteht hauptsächlich aus Methan (CH₄) und tritt häufig zusammen mit Erdöl auf. Es wird nicht nur im Energiesektor, sondern auch in der chemischen Industrie verwendet.

Erdöl ist eine Bezeichnung für ein natürlich vorkommendes Gemisch von Kohlenwasserstoffen sehr unterschiedlicher Zusammensetzung. Es entstand vor rund 200 bis 130 Mio. Jahren unter Einfluss von Druck, Hitze, Bakterien, Enzymen, usw. aus abgestorbenen Meeresorganismen gebildet wurde. Erdöl stellt den derzeit wichtigsten Energieträger (circa 40% des Weltenergieverbrauchs) sowie die hauptsächliche Rohstoffquelle der chemischen Industrie dar. Erdöl wird zu ca. je einem Drittel zur Energiegewinnung eingesetzt, als Kraftstoff verbraucht bzw. als Rohstoff in der chemischen Industrie verarbeitet.

Erdwärme ist eine als in der Erde gespeicherte Wärme (erneuerbare) Energiequelle, die auch als Geothermie bezeichnet wird. Sie wird bereits heute verbreitet in Form von Niedertemperaturwärme genutzt. Man unterscheidet bei der Art der Nutzung zwischen der oberflächennahen Geothermie (Entzug der Wärme bis zu einigen hundert Metern Tiefe) und der tiefen Geothermie (Nutzung der Wärmemengen in mehreren Kilometern Tiefe).

Der Wärmeinhalt der Erde resultiert aus der Gravitationsenergie bei Entstehung der Erde vor etwa 4,5 Mrd. Jahren durch Kontraktion von Gas, Staub und Gesteinsbrocken, aus einer eventuell von davor noch vorhandenen Ursprungswärme und vor allem aus der Energiefreisetzung beim Zerfall radioaktiver Isotope seit Bildung der Ur-Erde.

Die Temperaturzunahme innerhalb der Erdkruste, die durch Bohrungen erschlossen ist, beträgt im Mittel 3K pro 100m Tiefe. Die ersten 20 bis 30m sind jahreszeitlichen Schwankungen unterworfen sowie von Sonneneinstrahlung, Niederschläge und auch vom Grundwasserregime beeinflusst (siehe Abbildung 1). Ab einer Tiefe von 20 bis 30m stellt sich dann eine Jahresmitteltemperatur von 9 bis 10°C ein und die Temperatur nimmt pro 100m zusätzlicher Tiefe um circa 3K zu.

Abbildung 1: Bodentemperatur im oberflächennahen Erdreich (Quelle: Brehm, D.R. u.a.: Ergebnisse von Temperaturmessungen im oberflächennahen Erdreich; Zeitschrift für angewandte Geowissenschaften 15, 1989, S.61-72)

Als Erneuerbare Energien, auch regenerative Energien, bezeichnet man Energie aus Quellen, die sich entweder kurzfristig (innerhalb eines Menschenlebens) von selbst erneuern oder deren Nutzung nicht zur Erschöpfung der Quelle beiträgt. Es handelt sich daher um nachhaltig zur Verfügung stehende Energieressourcen. Dazu gehören neben der Wasserkraft vor allem die solare Strahlung (Sonnenenergie), die Wärme im Erdinnern (Geothermie) sowie die energetisch nutzbaren Effekte der Anziehungskräfte vor allem von Mond und Sonne (Gezeitenkraft). Andere erneuerbare Energiequellen leiten sich daraus ab, so können etwa der Wind (Windenergie) und das energetische Potenzial der Biomasse (aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnene Bioenergie) als abgeleitete Formen der Sonnenenergie begriffen werden. 

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik (1. HS) ist eine thermodynamische Formulierung des Energieerhaltungssatzes (Gleichung 1), welcher besagt, dass Energie weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur in andere Formen umgewandelt werden kann.

Die innere Energie ΔU eines geschlossenen Systems ändert sich nur dann, wenn dem System von außen Energie in Form von Wärme Q oder Arbeit W zugeführt wird.

Der 1. HS behandelt Wärme, Arbeit und Energie als gleichwertig. Es ist jedoch nur eingeschränkt möglich, Wärme in Arbeit oder in eine andere, nicht thermische Energieform umzuwandeln. Demgegenüber lassen sich die hochwertigen mechanischen und elektrischen Energieformen fast beliebig ohne thermische Verluste in andere Energieformen umwandeln.

Haupterkenntnis:
Es ist unmöglich eine periodisch arbeitende Maschine zu konstruieren, die in einem geschlossenen System ohne Energiezufuhr permanent Arbeit verrichtet. (Perpetuum mobile erster Art)

Exergie ist der Teil einer Energieform, welcher in einer vorgegebenen Umgebung komplett in jede andere Energieform umgewandelt werden kann. Der Exergieanteil einer Energieform stimmt daher mit der aus dieser Energieform bestenfalls gewinnbaren Nutzarbeit oder technischen Arbeit überein. Exergie ist demnach „arbeitsfähig“. Das Gegenstück zur Exergie ist die Anergie. Die Summe aus Anergie und Exergie ergibt die Energie und gilt für jede Energieform.

Anergie + Exergie = Energie

Bsp.: Elektrische Energie besteht zu 100% aus Exergie. Kinetische Energie (Energie der Bewegung) besteht zu 100% aus Exergie.

Experimentelle Forschung bezeichnet den Erwerb, die Kombination, die Formung und die Verwendung vorhandener wissenschaftlicher, technischer, wirtschaftlicher und sonstiger einschlägiger Kenntnisse und Fertigkeiten zur Erarbeitung von Plänen und Vorkehrungen oder Konzepten für neue, veränderte oder verbesserte Produkte, Verfahren oder Dienstleistungen (unter Umständen auch die Entwicklung von kommerziell nutzbaren Prototypen und Pilotprojekten).

Bei der Fernwärme handelt es sich um Wärme im Niedertemperaturbereich (bis etwa 200 °C), die von einem zentralen Wärmelieferanten über längere Strecken zum Verbraucher (Wohnung, Gewerbe, Industrie) transportiert wird. Als Wärmelieferant kann ein Heizwerk oder Heizkraftwerk dienen, die heißes Wasser in das Fernwärmenetz einspeisen.

Ein Flachkollektor ist ein Bestandteil einer solarthermischer Anlage, welche die Solarstrahlung zum größten Teil in Wärme umwandelt.

Als fühlbare (sensible) Wärme wird diejenige thermische Energie bezeichnet, welche keine Aggregatzustands- änderungen eines Stoffes bewirkt. Sie verursacht immer Temperaturveränderungen und ist mittels Thermometer messbar, was sie grundlegend von der latenten Wärme unterscheidet.

Die Gärung ist ein stufenweiser, enzymatischer Abbau organischer Stoffe, der ausschließlich anaerob abläuft und der sich dadurch definiert, dass die Mikroorganismen ihren einzigen Energiegewinn aus der Substrat-Ketten-Phosphorylierung (Bildung energiereicher Phosphatverbindungen aus organischen Verbindungen) beziehen. Im Verlauf von Gärprozessen können eine Vielfalt an industriell relevanten Produkten entstehen, beispielsweise Wasserstoff, Alkohole und Säuren. Die bekanntesten Gärprozesse sind:

• alkoholische Gärung
• Milchsäuregärung
• Essigsäure/Buttersäure-Gärung

Gasmotoren sind eine Untergruppe der Verbrennungsmotoren. Ein Gasmotor wird mit gasförmigen Kraftstoffen (Erdgas, Biogas, Wasserstoff u.a.) betrieben. Das Luft-Gas-Gemisch kann entweder durch einen elektrischen Funken gezündet werden oder dadurch, dass Zündöl in das durch die Verdichtung erhitzte Gemisch gespritzt wird.

Gasturbine, eine Kraftmaschine, die die Wärmeenergie eines heißen Gases in Mechanische Energie umwandelt. Gasturbinen werden in der Technik als Antriebsaggregate, z.B. für Generatoren zur Erzeugung von elektrischem Strom, eingesetzt.

Geothermie, auch Erdwärme genannt, ist die Wissenschaft von der Wärme und der Verteilung der Temperatur im Erdkörper.

Bei einem Gleichstrom fließen Ladungsträger (Elektronen) ohne Richtungswechsel in eine Richtung vom Minuspol (Kathode) zum Pluspol (Anode). Gleichstrom und Gleichspannung werden parallel verwendet. Angetrieben wird der Gleichstrom in einem Stromkreis von einer Gleichspannungsquelle, z.B. einer Batterie. Jede elektronische Schaltung bzw. jedes Gerät benötigt im Prinzip eine oder mehrere Gleichspannungen zwischen 3 und 24 Volt zur Stromversorgung. Der aus der Netzstromversorgung kommende Wechselstrom muss daher zuerst in Gleichstrom umgewandelt werden. Batterien und Akkus speichern ebenfalls nur Gleichspannung.

Die Herstellung von Geräten und Maßnahmen der Energieeffizienz (z.B. wärmedämmende Materialien) verursacht seinerseits einen Energieverbrauch, die so genannte Graue Energie. Diese liegt zwar in der Regel eine Größenordnung unterhalb des im Lebenszyklus eingesparten Brennstoffbedarfs, kann aber nicht ganz vernachlässigt werden.

Unter Grundlagenforschung versteht man das experimentelle oder theoretische Arbeiten, welches in erster Linie dem Erwerb neuen Grundlagenwissens ohne erkennbare direkte praktische Anwendungsmöglichkeiten dient.