Energiequellen
Was sind Energiequellen, welche gibt es und wie wird daraus nutzbare Energie hergestellt? Das erfährst du hier !
Inhaltsübersicht
Was sind Energiequellen?
Energiequellen sind der Ausgangspunkt für die Gewinnung von Nutzenergie. Es wird aus verschiedenen Körpern, die Energie enthalten, eine für den Menschen nutzbare Energie generiert.
Es gibt viele verschiedene Energiequellen. Die wichtigsten davon sind:
- Fossile Energiequellen, wie z.B. Braun-/Steinkohle, Erdgas und Erdöl
- Erneuerbare Energiequellen, wie z.B. Sonnenenergie, Windenergie und Wasserkraft
- Nukleare Energiequellen, wie z.B. Kernspaltung, Kernfusion und Kernzerfall.
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Fossile Energiequellen
Fossile Energiequellen sind aus Biomasse entstandene Stoffe, die durch Überschüttungsprozesse von der Atmosphäre abgeschlossen wurden. Ohne Sauerstoff konnten sie nicht verrotten und behielten ihre chemische Energie.
Zu den fossilen Energieträgern zählen Kohle, Erdgas und Erdöl. Energieträger sind Stoffe, die genutzt werden, um ihre chemische Energie in nutzbare Energie umzuwandeln. Die fossilen Energieträger werden dazu meist verbrannt.
Der entscheidende Vorteil der Energiegewinnung aus fossilen Energieträgern ist der heimische Ursprung und somit die Sicherung von Arbeitsplätzen. Sie sind zusätzlich witterungsunabhängig und teilweise nach Bedarf einsetzbar.
Die Nachteile der fossilen Energiequellen sind, dass sie auf der Welt nur begrenzt vorhanden sind — es handelt sich nicht um erneuerbare Energiequellen. Außerdem ist die Energiegewinnung mit sehr hohen CO₂-Emissionen verbunden, die schlecht für unsere Umwelt sind.
Die fossilen Energiequellen enthalten oft auch starke Verunreinigungen und Rückstände, die bei der Verbrennung in Form von Schadstoffen und Asche in die Luft gelangen.
Schon gewusst? Etwa 80 % des globalen Energieverbrauchs stammen aus fossilen Energiequellen.
Braunkohle / Steinkohle
Kohle entstand vor etwa 350 bis 250 Millionen Jahren. Abgestorbene Pflanzen in Sumpfwäldern und Mooren sind unter Sauerstoffausschluss nicht verrottet. Stattdessen wurden sie in Kombination von Mikroorganismen, Überschüttung durch Sand und Gesteine, den dadurch entstehenden Druck und Temperatur in Kohle umgewandelt.
Um die Energie aus Braunkohle und Steinkohle zu nutzen, werden sie in Kohlekraftwerken verbrannt. Der dadurch entstehende Wasserdampf wird zur Erzeugung von Strom genutzt.
Wenn du ganz genau wissen willst, was in einem Kohlekraftwerk passiert, dann sieh dir unser Video dazu an!
Erdöl
Erdöl ist eine weitere wichtige fossile Energiequelle. Auch das Erdöl wird verbrannt, um daraus Energie zu gewinnen. Seine Entstehung liegt weit zurück: Es entstand vor etwa 70 Millionen Jahren und besteht zum größten Teil aus abgestorbenen Meeresorganismen und Meerespflanzen.
Sie sanken nach ihrem Tod auf den Meeresboden und wurden von mehreren Schichten Gestein und Sand bedeckt. Die Biomasse entwickelte sich unter sauerstofffreien Bedingungen und unter Einfluss von Bakterien allmählich zu Faulschlamm.
Unter hohem Druck und steigenden Temperaturen wandelte sich der Faulschlamm in gasförmige und flüssige Kohlenwasserstoffe um. Das Erdöl gelangt dann durch poröse Gesteinsschichten aufwärts und sammelt sich in einer unterirdischen Lagerstätte.
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Erdgas
Erdgas besteht aus abgestorbenen Meeresorganismen, die am Meeresboden überschüttet wurden — so wie Erdöl. Das Gas sammelt sich unter hohem Druck und Temperaturen von etwa 200°C in einer gemeinsamen Lagerstätte mit Erdöl, das sich bereits bei einer Temperatur von 70°C bildet.
Die Stromerzeugung durch Erdgas erfolgt ebenfalls per Verbrennung. Es wird häufig zum Heizen oder als Treibstoff verwendet.
Wenn Erdgas und Erdöl in derselben Lagerstätte gebunden vorliegen, kann es mit der Fracking-Methode nach oben gelangen. Dazu wird das Gestein bis zur Lagerstätte aufgebrochen und ein Gemisch aus Wasser, Sand und Keramikkügelchen mit chemischen Zusätzen in das Gestein gepresst. Erdgas und Erdöl strömen dann durch die Gesteinsschichten nach oben und werden gesammelt.
Erneuerbare Energiequellen
Die erneuerbaren Energiequellen sind — im Gegensatz zu den fossilen Energiequellen — unerschöpflich. Das heißt, dass sie entweder keine oder nur nachwachsende Ressourcen aufbrauchen. Vielmehr wird dabei die Energie, die sowieso vorhanden ist, abgefangen und nutzbar gemacht.
Die wichtigsten regenerativen Energiequellen sind Wind, Sonne und Wasser. Daneben gibt es aber noch viele andere Arten der Energieerzeugung mithilfe von regenerativen Energiequellen:
Die erneuerbaren Energiequellen haben den Vorteil, die Umwelt nicht so zu belasten wie fossile Energiequellen.
Nachteilig ist aber, dass die regenerativen Energiequellen noch lange nicht konkurrenzfähig gegenüber den konventionellen Methoden sind. Sie müssen immer noch weiterentwickelt und verbessert werden, um sich durchzusetzen.
Windenergie
Die am häufigsten eingesetzte erneuerbare Energiequelle ist die Windenergie. Mithilfe eines Windkraftwerks wird aus der Bewegungsenergie des Winds elektrischer Strom gewonnen.
Dabei treibt der Wind die Rotorblätter der Windkraftanlage an. Durch das Getriebe wird die entstehende Energie auf den Generator übertragen, in dem die Umwandlung der Windenergie in elektrischen Strom stattfindet.
Du willst ganz genau Bescheid wissen über das Windkraftwerk? Alles dazu erklären wir in unserem Video !
Sonnenenergie
Die Sonne wird ebenfalls als erneuerbare Energiequelle genutzt. Die Energie kann dabei direkt oder indirekt genutzt werden. Eine direkte Nutzung erfolgt zum Beispiel über Fotovoltaikanlagen. Solarthermische Methoden oder Aufwindkraftwerke hingegen nutzen die Sonnenenergie nur indirekt.
Der größte Vorteil von Sonnenenergie ist, dass sie bis auf den Bau der Solaranlagen CO₂- und schadstofffrei ist. Allerdings haben die Anlagen einen gewissen Wartungsaufwand und ihre Produktivität hängt von der Menge der Sonnenstrahlung ab. Außerdem ist das Angebot an Sonnenenergie in Mitteleuropa zu gering, als dass es konventionelle Energiequellen ablösen könnte.
Wasserkraft
In einem Wasserkraftwerk wird die Bewegungsenergie der Wasserströmung genutzt und in elektrische Energie umgewandelt. Das fließende Wasser bringt eine Turbine im Kraftwerk zum Drehen. Die Bewegungsenergie wird dann durch eine Turbine über ein Getriebe an den Generator weitergeleitet. Hier findet dann auch die Umwandlung in elektrische Energie statt.
Es gibt verschiedene Typen von Wasserkraftwerken:
- Laufwasserkraftwerk
- Gezeitenkraftwerk
- Speicherkraftwerk
- Pumpspeicherkraftwerk
- Wellenkraftwerk
In unserem Video zum Wasserkraftwerk findest du jeden Typ ausführlich erklärt.
Nukleare Energiequellen
In Kern- oder Atomkraftwerken wird Energie unabhängig von den Ressourcen der Erde generiert. Die nuklearen Energiequellen sind dabei Atome. Es gibt verschiedene Ansätze der nuklearen Stromproduktion. Die heute genutzten sind Kernspaltung und Kernzerfall.
Große Vorteile der nuklearen Energiequellen aus Kernkraftwerken ist, dass die Stromproduktion kostengünstig ist und dabei kaum CO₂ freigesetzt wird.
Einen Nachteil und das größte Problem stellt die Entsorgung des radioaktiven und extrem gesundheitsschädlichen Abfallmaterials dar. In der Theorie müssten solche Deponien unbegrenzt sicher sein. Bisher gibt es aber keine idealen Standorte, um den radioaktiven Müll zu entsorgen. Außerdem besteht bei einem Atomkraftwerk auch immer die Gefahr eines GAUs (Größter Anzunehmender Unfall): einem Atomunfall, wie er beispielsweise 2011 in Fukushima passiert ist.
In unserem Video zum Kernkraftwerk bekommst du nochmal alle Informationen auf einen Blick!
Kernspaltung
Der bekannteste Weg der nuklearen Energieerzeugung ist die Kernspaltung . Hier dienen meist die Elemente Uran oder Plutonium als Energiequelle. Die Atome der Elemente werden mit langsamen Neutronen beschossen.
Das vorher stabile Uran nimmt die Neutronen auf und wird dadurch instabil. Nach einiger Zeit zerfällt der instabile Atomkern in einzelne Spaltprodukte. So kommt es zu einer unendlichen Kettenreaktion, die viel Energie freisetzt. Damit wird elektrischer Strom und Wärme erzeugt.
Die Kernspaltung findet in Kernkraftwerken statt. Wenn du genau wissen willst, wie das funktioniert, dann sieh dir unser Video zu Kernkraftwerken an!
Energiequellen — häufigste Fragen
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Was sind Energiequellen?
Energiequellen sind Körper, die Energie gespeichert haben. Sie dienen der Gewinnung von Nutzenergie.
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Was gibt es für Energiequellen?
Es gibt fossile Energiequellen (Kohle, Erdöl, Erdgas), erneuerbare Energiequellen (Wasser-, Wind-, Sonnenenergie) und nukleare Energiequellen (Kernspaltung von Uran).
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Was sind gute Energiequellen?
Generell sind die erneuerbaren Energien zwar die besten für unsere Umwelt, jedoch sind sie auch am wenigsten erforscht und können die konventionellen Energiequellen noch nicht ersetzen.
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Was sind die Energiequellen der Zukunft?
Auf lange Zeit sind die erneuerbaren Energien der Windkraftwerke und Fotovoltaik die vielversprechendsten.
Wärmekraftwerk
Super! Jetzt hast du eine gute Übersicht über die Energiequellen! Ein klassisches Kraftwerk zur Stromerzeugung aus fossilen Energiequellen ist das Wärmekraftwerk. In unserem Video zeigen wir dir alles, was du wissen musst!
