Glossar

Übertragungsnetzbetreiber (ÜBN) betreiben die Höchstspannungsnetze mit Spannungen von 380 kV und 220 kV und sind über Netzkuppelleitungen zum deutschen Verbundnetz zusammengeschlossen. Sie sind zuständig für die Spannungs- und Frequenzhaltung, dem Versorgungswiederaufbau und dem Ausgleich von Fahrplanabweichungen in ihrer Regelzone.

Quelle: Panos Konstantin: Praxisbuch Energiewirtschaft - Energiewandlung, -transport und -beschaffung im liberalisierten Markt; 2. bearbeitete und aktualisierte Auflage, Springer Verlag, 2009

Das deutsche Verbundnetz ist in das europäische Verbundnetz eingebunden. Für die Koordination des Betriebes des europäischen Netzverbundes ist die UCTE (englisch: Union for the Co-ordination of the Transmis-sion of Electricity) zuständig. Mitglieder der UCTE sind fast alle kontinental-europäischen Länder. Neben de m UCTE-Verbund gibt es in Europa den Nordel-Verbund, dem die skandina vischen Staaten angehören, und die Netze der Inselstaaten Island, Irland, Großbritannien, Malta und Zypern. Es existieren auch einige HGÜ-Verbindungen (Hochspannungs-Gleichstromübertragungs-Verbindung) zwischen benachbarten Verbundnetzen.

Quelle: Panos Konstantin: Praxisbuch Energiewirtschaft - Energiewandlung, -transport und -beschaffung im liberalisierten Markt; 2. bearbeitete und aktualisierte Auflage, Springer Verlag, 2009

Verbrennung beschreibt die thermochemische Umwandlung durch vollständige Oxidation eines Stoffes mit freiem Sauerstoff. Der Beginn der Verbrennung heißt Entzündung, bei Dämpfen und Gasen Entflammung. Die äußere Erscheinung ist oftmals das Feuer.

Verschiedene Arten von Verbrennungsmotoren sind Wärmekraftmaschinen, die chemische Energie aus Kraftstoffen in Mechanische Energie (Antriebsenergie) umwandeln. Sie sind insbesondere für mobile Anwendungen sehr wichtig, da die verwendeten meist flüssigen Kraftstoffe eine hohe Energiedichte aufweisen und somit die Mitführung von viel Energie ermöglichen. Die wichtigsten Vertreter sind der Ottomotor und der Dieselmotor.

Unter Verbundnetz (auch Stromnetz) wird das elektrische Energieversorgungsnetz verstanden, das aus zusammengeschalteten Hoch- und Höchstspannungsnetzen einzelner Übertragungsnetzbetreiber besteht und derzeit eine Trassenlänge von ungefähr 18.000km hat. Das deutsche Verbundnetz ist in das europäische Verbundnetz eingebunden. Zielsetzung ist die Erhöhung der Versorgungssicherheit durch Energieaustausch und Störungsunterstützung.

Das deutsche Verbundnetz besteht aus vier 380kV- und 220kV-Regelzonen, die über Kuppelleitungen und Netzkuppel-Transformatoren zusammengeschaltet sind, und den Verteilungsnetzen von 110 kV bis 0,4 kV, die von circa 900 Versorgungsunternehmen betrieben werden.

Die Verdampfungsenthalpie ist die Energie, die aufgebracht werden muss, um eine gegebene Menge einer Flüssigkeit zu verdampfen. Ihr Betrag ist gleich dem Betrag der Kondensationsenthalpie mit umgekehrtem Vorzeichen.

siehe Gärung

Mit Vergasung wird die thermochemische Umwandlung von festen oder flüssigen Energieträgern zu brennbaren Gasen verstanden. Als Vergasungsmittel können Luft, Sauerstoff, Wasserstoff oder Wasserdampf eingesetzt werden, die bei höheren Temperaturen unter Normaldruck oder erhöhtem Druck mit dem Brennstoff zur Reaktion gebracht werden.

Versorgungssicherheit beschreibt die Sicherheit hinsichtlich Preis, Qualität und Menge der nachgefragten Energie. Entscheidend für die Versorgungssicherheit sind die Kapazität und Struktur der Energiebereitstellung, die Versorgung mit Brennstoffen sowie die Entwicklung der Energienachfrage. Eine ausreichende und sichere Energieversorgung wird heute als selbstverständlich angesehen. Wie stark aber alle Lebensbereiche davon abhängig sind ist den wenigsten Menschen bewusst. Ein Zusammenbruch z.B. der Stromversorgung für mehrere Stunden würde von den Betroffenen fast als Katastrophe empfunden.

Für elektrische Energie gibt es auf dem Leistungsniveau der Energietechnik keine nennenswerte Speichermöglichkeiten, weshalb der Strom gleichzeitig erzeugt, verteilt und verbraucht werden muss. Das Leistungsangebot muss also schnell dem Verbrauch angepasst werden. Dem Verbraucher wird die elektrische Energie als Wechselstrom (in Deutschland 50Hz und 230V für den Endverbraucher) zur Verfügung gestellt. Wird mehr elektrische Energie dem Stromnetz entnommen, so sinkt die Frequenz des Wechselstroms im gesamten Netz geringfügig, da alle Verbraucher und Erzeuger an dieser starren „elektrischen Welle“ angeschlossen sind. Die elektrische Welle verhält sich bei hohem Strombedarf wie ein Motor, dem zu viel Last abverlangt wird und die Drehzahl verringert sich. Größere Schwankungen im Netz sind für die Verbraucher nicht akzeptabel, da manche stromversorgte Anlagen für ihre Funktion eine konstante Drehzahl benötigen. Die Stromversorger müssen in ihrem Netz für eine konstante Frequenz mit geringen Abweichungen sorgen.

Ein Virtuelles Kraftwerk beschreibt ein System zur Stromerzeugung, das nicht in Form eines herkömmlichen Kraftwerks existiert, aber dennoch vergleichbare oder ähnliche Möglichkeiten bietet. Das Konzept des virtuellen Kraftwerks sieht vor, dezentrale Erzeugungsanlagen informationstechnisch untereinander zu vernetzen und extern zu regeln, um weitere, über die verbrauchsnahe Versorgung hinausgehende energiewirtschaftliche Aufgaben übernehmen zu können. Diese Aufgaben definieren das jeweilige Betriebskonzept des virtuellen Kraftwerks. Zu den wichtigsten Zielen und Betriebskonzepten gehören:

• Primärenergieeinsparung
• Peak-Shaving
• Lastflussoptimierung
• Alternative zum Kraftwerksneubau
• Bereitstellung von Regelleistung

Der Begriff des virtuellen Kraftwerks wird derzeit als Oberbegriff für Forschungsprojekte genutzt, die sich dem Betrieb  von dezentralen Energieerzeugungsanlagen widmen. In Hinblick auf die Anlageneinbindung, die  Anlagenkommunikation  sowie  Aspekte der Versorgungssicherheit und -qualität besteht noch weiterer Forschungsbedarf. Wenn einfache, kostengünstige und effiziente Kommunikations- und Energiemanagement- systeme zur Verfügung stehen, können dezentrale Erzeugungsanlagen genutzt werden, um weitere, über die verbrauchsnahe Versorgung hinausgehende, energiewirtschaftliche Aufgaben zu übernehmen.

Unter dem Volumenstrom versteht man in der Strömungslehre das Volumen eines Mediums, das in einer definierten Zeiteinheit durch einen Querschnitt (in der Regel ein Rohr) bewegt wird. Er ergibt sich nach Gleichung 1 aus dem Produkt der Geschwindigkeit u des Mediums sowie der vom Medium durchströmten Fläche A. Er wird in Kubikmeter pro Sekunde angegeben.

Wärme Q ist eine Form der inneren Energie. Was wir im Alltag als Wärme kennen, entspricht auf mikroskopischer Ebene einer ungeordneten Bewegung der kleinsten Materiebestandteile. Im Gegensatz zu allen anderen Energieformen lässt sich Wärme infolge ihrer statistisch ungeordneten Natur nicht vollständig in andere Energieformen überführen. Wärme unterscheidet man im Allgemeinen in fühlbare Wärme und latente Wärme.

Wärmepumpen sind Geräte, die einem vorliegenden Wärmereservoir niederer Temperatur Wärme entziehen und diese bei hoher Temperatur an ein anderes Wärmereservoir abgeben. Die abgegebene Wärme wird dabei einem Wärmeverbraucher zugeführt und damit genutzt. Da Wärme nie von alleine von einem niedrigeren zu einem höheren Temperaturniveau fließt, ist ein derartiger Prozess nur durch Zufuhr von Exergie, die in der Antriebsenergie enthalten ist, möglich. Die zugeführte Antriebsenergie wird dabei an das Wärmereservoir mit der höheren Temperatur abgegeben.

Die Antriebsenergie kann je nach Funktionsprinzip der Wärmepumpe in Form von mechanischer Energie oder von Wärme zugeführt werden. Entsprechend wird hinsichtlich des daraus resultierenden Antriebsprinzips zwischen Kompressions- und Sorptionswärmepumpen unterschieden.

Wärmepumpen werden überwiegend zur Warmwasserbereitung und zur Heizungsunterstützung in Gebäuden eingesetzt. Als Wärmequelle kommen die Umgebungsluft und das Erdreich in Frage. Das Erdreich ist als Wärmequelle dahingehend sehr attraktiv, weil es einerseits den Problemen der Umgebungsluft als Wärmequelle nicht ausgesetzt ist (z.B. schwankende Temperaturen, geringe Dichte und kleine Wärmekapazität der Luft bedeuten hohe Volumenströme, hohe Temperaturspreizung besonders im Winter) und somit höhere Leistungszahlen realisieren kann. Andererseits bietet sich das Erdreich einmal als Wärmequelle (Heizmodus) und einmal als Wärmesenke (Kühlmodus) an. Man ist somit in der Lage mit erdgekoppelten Wärmepumpen zu Heizen und zu Kühlen.

Technische Geräte oder natürliche Objekte, die Wärme an ihre Umgebung oder andere Körper abgeben, nennt man Wärmequellen. Voraussetzung dafür, dass ein Körper Wärme abgibt, ist ein Temperaturunterschied mit seiner Umgebung oder mit einem anderen Körper. Körper mit höherer Temperatur geben ihre Wärme an ihre Umgebung bzw. Körper mit niedriger Temperatur ab.

Einen nutzbare Wärmequelle für den Wärmeentzug z.B. durch eine Wärmepumpe ist das Erdreich, das Grundwasser oder die Umgebungsluft.

Technische Geräte oder natürliche Objekte, die Wärme von ihrer Umgebung oder einem anderen Körper aufnehmen, nennt man Wärmesenken. Voraussetzung dafür, dass ein Körper Wärme aufnimmt, ist ein Temperaturunterschied mit seiner Umgebung oder mit einem anderen Körper. Körper mit niedriger Temperatur nehmen die Wärme ihrer Umgebung bzw. anderer Körper mit höherer Temperatur auf.

Eine Wärmesenke ist z.B. die Anlage oder das Objekt, welches die durch die Wärmepumpe auf ein höheres Temperaturniveau gebrachte Wärme nutzt.

Wärmespeicher sind technische Anlage zur zeitweisen Aufnahme, Speicherung und bei Bedarf Abgabe von Wärme. Für Solarheizungen beispielsweise sind Wärmespeicher unentbehrlich, um Intensitätsschwankungen der Sonneneinstrahlung auszugleichen.

Der Wärmetauscher ist ein umgangssprachlicher Begriff für den Wärmeübertrager. Streng genommen kann Wärme nicht „getauscht“ oder „ausgetauscht“ werden, denn dies widerspricht dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik. Wärme kann nur von einem Niveau höherer Temperatur auf ein Niveau niedrigerer Temperatur übertragen werden.

Soll Energie als Wärme von einem Fluidstrom auf einen anderen übertragen werden, so führt man die beiden Fluide durch einen Apparat, der Wärmeübertrager genannt wird. Die Fluidströme sind dabei durch eine materielle Wand, meist eine Rohrwand, getrennt, durch die Wärme vom Fluid mit der höheren Temperatur auf das kältere Fluid übertragen wird.

Wärmeübertrager kommen in verschiedenen Bauarten vor, die sich insbesondere durch die Stromführung der beiden Fluide unterscheiden. Die drei Grundformen sind der Gegenstrom-, Gleichstrom- und der Kreuzstromwärmeübertrager. Die in der Praxis am häufigsten verwendete Bauform ist der Rohrbündelwärmeübertrager.

Elementarer Wasserstoff ist ein unter Normalbedingungen relativ reaktionsträges, farb-, geschmack- und geruchloses, zweiatomiges Gas (Diwasserstoff, H₂). Es ist brennbar, ungiftig, nicht wassergefährdend und hat eine sehr geringe Dichte. Es ist das leichteste aller Gase (circa 14 mal leichter als Luft), was auch die Ursache des außerordentlich großen Diffusionsvermögen ist. Wasserstoff ist das häufigste Element im Universum: er macht 90% aller Atome und damit rund Dreiviertel der gesamten Masse aus.

Wasserstoff kommt in der Natur ausschließlich in gebundenem Zustand vor. Durch den Einsatz von Energie lässt er sich elementar darstellen und wird dadurch zum Energieträger, dessen chemisch gespeicherte Energie nutzbar ist. Zur Stunde kommt dem Wasserstoff als „Energieträger der Zukunft“ besondere Aufmerksamkeit zugute.

Unter Wasserstoffwirtschaft werden zwei unterschiedliche Konzepte verstanden.
Die erste Vorstellung basiert auf der Erzeugung von Wasserstoff durch Strom (z.B. Elektrolyse) mit einer zentralen Rückverstromung bei Bedarf. Der Wasserstoff gelangt demnach nicht zum Endverbraucher, sondern wird in Gasspeichern untergebracht. Nüchtern betrachtet handelt es sich bei diesem Konzept um eine Modifikation unserer bestehenden stromgeführten Energiewirtschaft mit all ihren Energiewandlungstechnologien, Verteilnetzen und energetischen Verlusten.

Das andere Konzept basiert auf einer Herstellung von Bio-Wasserstoff mittels thermochemischer Vergasung kohlenstoffhaltiger Stoffe (z.B. Restholz, biogene Abfälle, Klärschlamm, Plastik, Gummi oder auch Altöl).

„In einer echten Wasserstoffwirtschaft wird umfassend auf allen Ebenen mit Wasserstoff gehandelt und gewirtschaftet. Daraus folgt, dass Wasserstoff vorzugsweise per Rohrleitungen an den Endkunden geliefert werden muss. Erst beim Endkunden erfolgt die letzte Energiewandlung in Strom und Wärme. Die echte Wasserstoffwirtschaft ist eine Lösung für die gesamte Energiewirtschaft. Also für Strom, Wärme und Treibstoffe.“ ¹

Betrachtet man dieses Konzept ebenfalls objektiv, muss festgehalten werden, dass es sich bei der echten Wasserstoffwirtschaft um eine wärmegeführte Energiewirtschaft handelt und deren Einführung einer Revolution gleich käme, in der keine zentralen stromerzeugenden Kraftwerke, keine Stromnetze sowie kein Erdgas mehr vonnöten wären. Dies wiederum bedeutet, dass die Energiekonzerne ihre gesamte Geschäftsbasis verlieren, der Grünstrombranche die Basis (Stromnetze) abhanden kommt und Biodiesel, Ethanol sowie BtL-Kraftstoffe ihre Kunden verlieren würden. Es ist nachzuvollziehen, dass dies enormen Widerstand entstehen lässt.

¹ Tetzlaff, Karl-Heinz; Wasserstoff für alle; BoD Verlag, 3. aktualisierte Auflage, 2011, S. 225