GLOSSAR

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Absorber

Der Absorber ist das wichtigste Element eines Solarkollektors. Absorbieren bedeutet „in sich aufnehmen“. Dementsprechend nimmt der Absorber die Sonnenstrahlung auf und erwärmt sich dabei. Er wird von einem Medium durchflossen, das die Wärme abtransportiert und der gewünschten Nutzung zuführt.

Aerosolpartikel

Ein Aerosol ist eine Mischung flüssiger oder fester Teilchen mit einem Gas. Die Teilchen sind dabei so klein und leicht, dass sie nicht bzw. erst mit Verzögerung auf den Erdboden sinken. Ein einzelnes Schwebeteilchen eines Aerosols bezeichnet man als Aerosolpartikel. Aerosolpartikel bzw. Aerosole werden sowohl natürlich als auch durch den Menschen freigesetzt und beeinflussen die Energiebilanz unseres Planeten. Deshalb sind Aerosole Gegenstand der Klimaforschung, um ihre zahlreichen Wechselwirkungen (z.B. bei der Wolkenbildung) mit der Atmosphäre besser verstehen zu können.

Atom

Ein Atom ist die jeweils kleinste Einheit eines chemischen Elementes. Jegliche Materie, egal ob fest, flüssig oder gasförmig besteht aus Atomen. Atome selbst bestehen aus einem massereichen Kern, der aus Nukleonen aufgebaut ist. Als Nukleonen werden die positiv geladenen Protonen und die elektrisch neutral geladenen Neutronen bezeichnet. Die Atomhülle um den Kern besteht aus den negativ geladenen Elektronen. In seiner Gesamtheit ist ein Atom in seiner Grundform elektrisch neutral, da die Anzahl der Protonen und der Elektronen gleich groß ist.

Batterie

Eine Batterie ist ein elektrochemischer Energiespeicher. Bei Ihrer Entladung wird chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt und einem elektrischen Verbraucher zugeführt. Ist die Batterie wieder aufladbar, bezeichnet man sie als Akkumulator oder kurz als Akku.

Bindungsenergie

Bindungsenergie muss aufgebracht werden, um ein gebundenes System aus zwei oder mehr Bestandteilen (beispielsweise einen Himmelskörper, ein Molekül, ein Atom, einen Atomkern), die durch Anziehungskräfte zusammengehalten werden, in seine Bestandteile zu zerlegen. Eine ebenso große Energie wird freigesetzt, wenn sich das gebundene System aus den Einzelteilen bildet.

Biodiesel

Biodiesel ist ein Biokraftstoff für Dieselmotoren. Chemisch gesehen ist er ein Fettsäuremethylester. Er wird durch die Umesterung pflanzlicher oder tierischer Fette unter der Verwendung von Alkoholen gewonnen. Während dieses Prozesses wird der Alkoholrest eines Esters durch einen anderen ersetzt. In Deutschland ist Rapssamen der bedeutendste Rohstoff zur Herstellung von Biodiesel.

Bioenergie

Bioenergie wird aus Biomasse gewonnen und ist in Deutschland die bedeutendste der erneuerbaren Energien. Die Energie ist in Biomasse in chemischer Form gespeichert und wird in vielen verschiedenen Nutzungspfaden zu Wärme, Strom und Kraftstoffen umgewandelt. Da Bioenergieträger wie Pellets, Hackschnitzel, Biogas oder Bioethanol ebenfalls speicherbar sind, kann Bioenergie zur Harmonisierung von Angebot und Nachfrage auf dem Strommarkt eingesetzt werden. Man kann diese Energieträger also dann nutzen, wenn das Angebot aus anderen regenerativen Quellen wie Wind oder Sonne gering ist.

Bioethanol

Bioethanol ist ein Biokraftstoff und kann aus zucker- (z.B. Zuckerrübe), stärke- (z.B. Getreide) und aus zellulosehaltigen (z.B. Holz) Biomassen hergestellt werden. Dazu wird in einem Gärprozess Zucker zu dem Alkohol Ethanol vergoren. Bei stärkehaltigen Pflanzen muss die Stärke durch einen vorgelagerten Prozessschritt in Zucker umgewandelt werden. Zellulosehaltige Rohstoffe müssen ebenfalls vor der Vergärung aufbereitet werden. Nach der Gärung wird durch Destillation der Alkohol von den Gärrückstanden, der sogenannten Schlempe, getrennt. Die Schlempe dient als Futtermittel in der Viehwirtschaft, während das aufbereitete Bioethanol Kraftstoffen für Ottomotoren beigemischt (E5 entspricht einem Bioethanolanteil von 5%) oder aber auch als reines Ethanol (E100) genutzt werden kann.

Biogas

Biogas wird durch die Vergärung von Biomasse in Biogasanlagen produziert. Verschiedene Mikroorganismen bauen darin in einer sauerstofffreien (anaeroben) Umgebung organische Stoffe in mehreren Stufen ab. Biogas besteht hauptsächlich aus Methan und Kohlendioxid. Es ist brennbar und wird meistens direkt in Blockheizkraftwerken in Strom und Wärme umgewandelt. Nach Entfernung von Störstoffen (wie z.B. Schwefelwasserstoff) und Aufbereitung in Erdgasqualität des regionalen Erdgasnetzes, kann man es auch in das Gasnetz einspeisen.

Biokraftstoff

Biokraftstoffe sind aus pflanzlichen oder tierischen Substanzen gewonnene Kraftstoffe. Sie unterscheiden sich in ihrer Herstellungsweise und in der Art ihres Einsatzes. So wird Pflanzenöl durch mechanisches Pressen von beispielsweise Rapssaat erzeugt, während Bioethanol durch Vergärung von Rohstoffen mit anschließender Destillation gewonnen wird. Weitere Biokraftstoffe sind Biodiesel, Biomethan und BtL (Biomass to Liquid). Derzeit liegt der Fokus auf der Entwicklung fortschrittlicher Biokraftstoffe, die aus den ungenießbaren Pflanzenbestandteilen gewonnen werden. Auf diese Weise könnte die Konkurrenz zwischen der Nahrungsmittelerzeugung und dem Verkehrssektor reduziert werden. Ein Vorteil von Biokraftstoffen gegenüber einer anderen Verwertung der Biomasse für die Umwelt, ist noch nicht endgültig geklärt.

Biomasse

Der Begriff Biomasse umfasst sämtliche organische Stoffe. Diese können pflanzlichen oder tierischen Ursprungs sein. Außerdem gehören auch organische Siedlungs‑, Landwirtschafts‑ und Industrieabfälle dazu. Biomasse enthält viel Kohlenstoff und wird deswegen in der Energiewirtschaft in zahlreichen Umwandlungsprozessen eingesetzt. Dazu zählen z.B. die Verbrennung, die Vergärung oder die Pyrolyse.

Bohren

Der Vorgang des Bohrens eines Loches in den Untergrund geschieht mithilfe spezieller Ausrüstung. Während der Explorationsphase dient der Bohrvorgang der Sammlung aktueller Daten über den Untergrund, zum Auffinden von Kohlenwasserstoffen und zur Vermessung von Grundwasserleitern. Bohren ist zudem Voraussetzung für die Förderung von Erdöl, Gas und Wasser.

Brennwert

Der Brennwert gibt bei einem Brennstoff die Wärmemenge an, die bei der Verbrennung sowie der Kondensation (Kondensationswärme) freigesetzt wird.

Chemischer Energieträger

Fossile Energieträger und auch Biomasse enthalten chemische Energie. Chemische Energie lässt sich sehr viel besser und günstiger speichern als beispielsweise elektrische Energie. Bei Bedarf wird die in chemischen Verbindungen gespeicherte Energie dann in geführten Reaktionen freigesetzt. So wird sie beispielsweise bei der Verbrennung eines kohlenstoffhaltigen Energieträgers mit Luftsauerstoff in Wärmeenergie umgewandelt.

Diffusstrahlung

Die aus einer Strahlungsquelle emittierte elektromagnetische Strahlung wird, wenn sie bei ihrer Ausbreitung auf ein Hindernis trifft, reflektiert, absorbiert, gestreut, gebeugt oder gebrochen. Das Ergebnis der im Regelfall ungleichmäßig in Ausbreitungsrichtung, Strahlstärke, Wellenlänge und/oder Frequenz veränderten Strahlung wird als Diffusstrahlung bzw. diffuse Strahlung oder Streustrahlung bezeichnet.

Direktstrahlung

Die Direktstrahlung bezeichnet den Teil der aus einer Strahlungsquelle emittierten elektromagnetischen Strahlung, der sich ohne auf ein Hindernis zu treffen ausgebreitet und daher den kürzest möglichen Weg zwischen dem Ort seiner Emission und dem Ort zurücklegt, an dem er reflektiert, absorbiert, gestreut, gebeugt oder gebrochen wird.

Eisbohrkern

Das Bohren von Eisbohrkernen ist für die Klimadatenerfassung von großer Bedeutung. In einer ausreichend kalten Umgebung entsteht jedes Jahr eine neue Eisschicht. In Eisbohrkernen aus den mehrere tausend Meter mächtigen Eisschilden in Grönland oder der Antarktis ist die Klimageschichte von Hunderttausenden von Jahren archiviert, was Klimaforschern einen Blick in die ferne Vergangenheit gestattet. Neben Niederschlagsmengen ist aus der Untersuchung der einzelnen Jahresschichten noch weit mehr an Information zu gewinnen. Im Eis eingeschlossene Luftbläschen dokumentieren beispielsweise die damalige Zusammensetzung der Atmosphäre. Eingeschlossene Partikel wie Ruß oder Pflanzenpollen lassen Rückschlüsse auf vulkanische Aktivitäten und die Vegetation zu.

Elektrische Energie

Elektrische Energie ist eine sehr hochwertige Form von Energie, die hervorragend in andere Energieformen umwandelbar ist. Sie lässt sich durch die gerichtete Bewegung geladener Teilchen (Elektronen) durch Leitungen übertragen oder in elektrischen Feldern speichern. Elektrizität ist in der Natur stark verbreitet (Blitz, statische Elektrizität, Nervenimpulse etc.), jedoch können diese Formen von Elektrizität nicht zur Deckung des Energiebedarfs genutzt werden.

Elektrolyse, Elektrolyt

Ein Elektrolyt leitet nach dem Anlegen einer Spannung unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes elektrischen Strom. Die chemische Verbindung eines Elektrolyten lässt sich mittels Elektrolyse aufspalten. So kann Wasser (H2O) elektrolytisch in seine Bestandteile Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O) zerlegt werden.

Elektron

Ein Elektron (e-) ist ein negativ geladenes Elementarteilchen. Es befindet sich in der den Kern umgebenden Elektronenhülle eines Atoms. Die Elektronen eines Elementes bestimmen dessen chemische Eigenschaften, da durch ihre Anzahl festgelegt ist, ob ein Element reaktionsfreudig oder inert (reaktionsträge) ist.

Emissionshandel

Der Emissionshandel soll helfen, Treibhausgasemissionen unter möglichst geringen Kosten für die Volkswirtschaft zu senken. Dabei muss der Emittent für jede Tonne ausgestoßenen Kohlendioxids ein sogenanntes Emissionszertifikat nachweisen. Die Zertifikate sind frei handelbar und werden nach und nach reduziert. Marktteilnehmer können dann entweder in Emissionsminderungsmaßnahmen investieren und ihre dann nicht mehr benötigten Zertifikate veräußern oder müssen zusätzliche Zertifikate kaufen. Es ist zu erwarten, dass die Emissionen dort eingespart werden, wo die dafür erforderlichen Investitionen am geringsten sind.

Endenergie

Endenergie ist der nach Energiewandlungs- und Übertragungsverlusten übrig gebliebene Teil der Primärenergie, die den Hausanschluss des Energienutzers passiert hat, wobei zu den Energienutzern neben den privaten Haushalten auch der Sektor Gewerbe, Handel, Dienstleistungen (GHD), die Industrie und der Verkehr gehört. Endenergie kann als Primärenergieträger vorliegen (z. B. Erdgas) oder in eine sekundäre Energieform umgewandelt worden sein.

Energieintensiv

Als energieintensiv werden z.B. Gebäude, Transportformen oder industrielle Prozesse beschrieben, die einen hohen Energieverbrauch aufweisen.

Energiemix

Als Energiemix wird die Verwendung verschiedener Primärenergieformen zur gesamten Energieversorgung bezeichnet.

Energiespeicher

Ein Energiespeicher dient zur Speicherung einer Energiemenge an einem definierten Ort, um diese zu einem späteren Zeitpunkt nutzen zu können. Ein effizienter Energiespeicher weist beim Ein- und Ausspeichern der genutzten Energieform nur geringe Verluste in Form von Wärmeenergie auf. Energiespeicher dienen auch der Anpassung des Angebotes an die aktuelle Nachfrage. Überschüssige Energie wird eingespeichert und in Zeiten geringer Erzeugung bzw. starker Nachfrage wieder ausgespeichert. Beispiele für Energiespeicher sind Pumpspeicherkraftwerke, Akkus oder ein Öltanks.

Energiewende

Der Begriff Energiewende beschreibt den Umbau der Energieversorgung mit konventionellen, fossilen Energieträgern hin zu einer Energieversorgung mit erneuerbaren und nachhaltigen Energieträgern. Das Ziel alle Sektoren der Energiewirtschaft (Strom- und Wärmeversorgung sowie Mobilität) zu dekarbonisieren ist technisch bereits heute kein Problem mehr. Allerdings gilt es den Umbau volkswirtschaftlich sinnvoll zu gestalten und dabei die Kosten der Energiewende im überschaubar zu halten.

Energy Harvesting

Energy Harvesting („Energie ernten“) hat zum Ziel, Kleinstgeräte wie Sensoren oder Sender mit Strom versorgen zu können. Da bei diesen keine Versorgung über das Stromnetz oder eine Batterie möglich ist, werden kleine Mengen elektrischer Energie aus Potenzialen wie Solarstrahlung, Strömung oder Bewegungsenergie umgewandelt. Das Energy Harvesting gewinnt mit zunehmender Digitalisierung unserer Umgebung kontinuierlich an Bedeutung.

Erdgas

Erdgas ist ein wichtiger Energieträger. Es ist ein Naturprodukt und unterscheidet sich in seiner Zusammensetzung von Lagerstätte zu Lagerstätte erheblich. Hauptbestandteil des Erdgases ist in jedem Falle Methan (CH4). Dessen Konzentration schwankt zwischen 75% und 99%. Darüber hinaus treten beispielsweise auch geringe Konzentrationen von Alkanen wie Ethan, Propan oder Butan auf. Unerwünschte Bestandteile können Schwefelwasserstoff, Stickstoff, Kohlendioxid oder Wasserdampf sein.

In Deutschland werden fünf verschiedene Gasbeschaffenheiten vertrieben, die sich grob in H-Gas und L-Gas unterscheiden lassen. H-Gas steht für high bzw. hochkalorisches Gas. Diese Gase kommen aus Russland (98% CH4), Norwegen (89% CH4) sowie aus der britischen und deutschen Nordsee (ca. 85% CH4). Das niederkalorische L-Gas (low) kommt aus den Niederlanden (83% CH4) und aus Deutschland (ca. 85% CH4). Diese fünf Teilnetze werden autark betrieben. Auf Grund der unterschiedlichen Beschaffenheiten und Brennwerte kommt es zu keiner Vermischung. Die Gaskessel sind innerhalb der Liefergebiete dementsprechend auf die jeweilige Zusammensetzung des lokalen Gases optimiert.

Erdöl

Erdöl hat einen weltweiten Anteil am Primärenergieverbrauch von über 30 % und ist somit der wichtigste Energieträger überhaupt. Im Jahr 2012 wurden weltweit über 4 Milliarden Tonnen Öl gefördert. Die wichtigsten Förderregionen sind der Nahe Osten, die USA und die GUS-Staaten.

Rohöl ist ein Naturprodukt. Es unterscheidet sich daher je nach Herkunft in einigen Komponenten seiner Zusammensetzung. Öl besteht mindestens zu 80 % aus Kohlenstoff und zu ca. 10 % aus Wasserstoff. Diese beiden Elemente verbinden sich zu vielen verschiedenen Kohlenwasserstoffen, wobei die Gruppe der Alkane am häufigsten auftritt. Schwefel, Sauerstoff und Stickstoff sind in geringen Konzentrationen ebenfalls enthalten.

Erst durch die Weiterverarbeitung des Rohöls, der sogenannten Raffination, werden genormte Produkte wie Benzin oder Heizöl erzeugt. Durch die Normen wird sichergestellt, dass die aus unterschiedlichen Rohölen erzeugten Produkte über gleich bleibende Qualität verfügen.

Erneuerbare Energien

Erneuerbare Energiequellen können sich relativ rasch– in einigen Fällen sofort – selbst regenerieren. Deshalb gelten sie nach menschlichen Maßstäben als unerschöpflich. Zu den erneuerbaren Energiequellen zählen die Sonnen‑ und Windenergie, die Wasserkraft, die Biomasse sowie die Erdwärme und die Meeresenergie. All diesen Energieformen liegen nur drei Primärenergiequellen zu Grunde: die Sonnenenergie, die Erdwärme und die Gravitation.

Erneuerbare-Energien-Gesetz

Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) trat in seiner ersten Fassung am 1.April 2000 in Kraft. Es löste das Stromeinspeisungsgesetz ab. Aufgrund der immer wieder erforderlichen Anpassungen der Förderkonditionen an veränderte Rahmenbedingungen wurde es bis heute sechs Mal novelliert. Die aktuellste Version, die im Januar 2017 in Kraft treten wird, trägt den Namen „Gesetz zur Einführung von Ausschreibungen für Strom aus erneuerbaren Energien und zu weiteren Änderungen des Rechts der erneuerbaren Energien“.

Mit Hilfe des EEG soll die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen wie Sonnenstrahlung, Windkraft, Wasserkraft, Biomasse und Geothermie gefördert werden.

Anlagen, die die Vorgaben des Gesetzes erfüllen, müssen vom Netzbetreiber an das Netz angeschlossen werden und erhalten für einen Zeitraum von 20 Jahren eine garantierte Vergütung für jede bereitgestellte Kilowattstunde Strom. Die Kosten dafür tragen die Stromverbraucher über die EEG-Umlage, die Bestandteil des Strompreises ist. Stromintensive Unternehmen sind von der Umlage befreit, um sie vor Wettbewerbsnachteilen gegenüber ihren internationalen Konkurrenten zu schützen.

Aufgrund seines Erfolgs wurde das EEG-Modell der Einspeisevergütung für Strom aus erneuerbaren Energien weltweit in sehr vielen Ländern übernommen.

Fermenter

Ein Bioreaktor, häufig auch als Fermenter bezeichnet, ist ein Behälter, in dem bestimmte Mikroorganismen, Zellen oder kleine Pflanzen unter möglichst optimalen Bedingungen kultiviert (auch: fermentiert) werden. Der Betrieb eines Bioreaktors ist somit eine Anwendung der Biotechnologie, die biologische Prozesse (Biokonversion, Biokatalyse) in technischen Einrichtungen nutzt bzw. nutzbar macht.

Fossile Energieträger

Fossile oder nicht erneuerbare Energien sind Formen primärer Energie, die sich nach menschlichen Maßstäben nicht mehr regenerieren können. Bei stetigem Konsum ist ihr Vorrat also früher oder später erschöpft. Fossile Brennstoffe sind beispielsweise Erdöl, Erdgas und Kohle. Ihr Energiegehalt besteht zu einem Großteil aus dem in ihnen gespeicherten Kohlenstoff. Bei ihrer Verbrennung wird Kohlendioxid freigesetzt, das als wichtigstes Treibhausgas zur globalen Erwärmung beiträgt. Ziel der Energiewende ist es deshalb zukünftig eine Energieversorgung ohne fossile Energieträger zu realisieren (Dekarbonisierung).

Gasbeschaffenheit

Erdgas ist ein natürlich entstandenes Gemisch aus verschiedenen Gasen. Die Anteile der brennbaren Gase wie z.B. Methan (Hauptbestandteil), Ethan und Butan sowie der nicht brennbaren Gase wie Stickstoff oder Kohlendioxid schwanken von Förderstätte zu Förderstätte. Die Beschaffenheit des Erdgases ist also herkunftsbedingt unterschiedlich. In Deutschland wird je nach Marktgebiet sogenanntes H-Gas (H für high) oder L-Gas (L für low) vertrieben. Die Zusätze Hoch (high) und Niedrig (low) beziehen sich auf den Heizwert, der sich mit der Gasbeschaffenheit zwangsläufig ändert. Um Gasheizungen optimieren zu können, ist die Kenntnis der Gasbeschaffenheit wichtig. Nur dann lässt sich eine schadstoffarme und effiziente Verbrennung des Gases erreichen.

Gaszentrifugen

Eine Gaszentrifuge oder auch Gas-Ultrazentrifuge genannt, ist eine Zentrifuge, die der physikalischen Trennung verschieden schwerer Gase mit Hilfe der Trägheit dient.

Geothermie

Die Geothermie gehört zu den erneuerbaren Energien und beschreibt die technische Nutzung der Erdwärme. Der Temperaturanstieg beträgt durchschnittlich etwa 3 Grad Celsius je 100 Meter Bohrtiefe. Je nach Standort sind auch deutlich davon abweichende Werte möglich Der größte Teil der Wärme hat ihren Ursprung in radioaktiven Zerfallsprozessen im Erdmantel. Es existieren heute zahlreiche unterschiedliche Technologien, um Geothermie zu nutzen. Die Wahl Technik hängt in erster Linie von den geologischen Gegebenheiten am Standort ab.

Globale Erwärmung

Seit Beginn der Industrialisierung ist ein Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur und der Ozeane messbar. Dieser Anstieg wird als globale Erwärmung bezeichnet und geht auf anthropogene Aktivitäten zurück, worüber in der Forschung kein Zweifel mehr besteht. Klimaveränderungen hat es auf unserem Planeten zwar immer gegeben. das besondere an der menschengemachten Erwärmung ist aber ihre enorme Geschwindigkeit. Durch die globale Erwärmung bzw. den Klimawandel entstehen hohe Risiken für die Menschheit und viele Ökosysteme des Planeten. Deshalb ist es das erklärte Ziel der internationalen Staatengemeinschaft die Erwärmung im Jahr 2100 auf deutlich unter 2° Celsius gegenüber der vorindustriellen Zeit zu begrenzen.

Globalstrahlung

Unter Globalstrahlung versteht man die gesamte an der Erdoberfläche auf eine horizontale Empfangsfläche auftreffende Solarstrahlung. Sie setzt sich zusammen aus der auf direktem Weg eintreffenden Solarstrahlung, der Direktstrahlung, und der Diffusstrahlung, welche die Erdoberfläche über Streuung an Wolken, Wasser- und Staubteilchen erreicht.

Golfstrom

Der Golfstrom bezeichnet eine energiereiche, schnelle Meeresströmung, die ihren Ursprung im Golf von Mexiko hat. Im Anschluss an die Straße von Florida (zwischen Florida, den Bahamas und Kuba gelegen) verläuft er entlang der nordamerikanischen Ostküste bis nach Nordeuropa. Er transportiert mehr Wasser als alle Flüsse der Erde zusammen. Die mitgeführte Wärmemenge ist so gigantisch, dass alle Kraftwerke der Welt zusammengenommen nicht ausreichen würden, um sie bereitzustellen. Das nördliche Europa verdankt deshalb dem Golfstrom sein mildes Klima, das in diesen Breitengraden weltweit unvergleichlich.

Gondel (Windenergieanlage)

Grundlast

Als Grundlast wird die Leistung bezeichnet, die rund um die Uhr in einem Energiesystem bereitgestellt werden muss. Sie markiert also die niedrigste Nachfrage im Tagesablauf, die nicht unterschritten wird. Dieser Zeitpunkt liegt verständlicherweise meistens in der Nacht, da dann der überwiegende Teil der Menschen schläft. Geschäfte, Büros und private Haushalte benötigen dementsprechend deutlich weniger Energie, und auch der Bedarf in der industriellen Produktion ist geringer.

Neben der Grundlast bezeichnen die Mittellast und der Spitzenlast zwei weitere Ebenen, nach der die nachgefragte Leistung unterteilt wird.

Grundlastfähigkeit

Als Grundlastfähigkeit wird die Fähigkeit eines Kraftwerks bzw. von Kraftwerkstypen zur dauerhaften und zuverlässigen Bereitstellung von elektrischer Energie bezeichnet.

Halbleiter

Ein Halbleiter ist ein Material, dessen ursprünglich geringe elektrische Leitfähigkeit (Konduktivität) in Abhängigkeit von anderen Faktoren wie beispielsweise Temperatur, Helligkeit und Verunreinigungen zunehmen kann. Dazu zählt beispielsweise das für Solarzellen von Photovoltaikmodulen verwendete Silizium ist ein Halbleiter: Unter Sonneneinstrahlung wird es elektrisch leitfähig.

Halbwertszeit

Die Halbwertszeit oder Halbwertzeit (abgekürzt HWZ) ist die Zeitspanne, nach der eine mit der Zeit abnehmende Größe die Hälfte des anfänglichen Werts (oder, in Medizin und Pharmakologie, die Hälfte des Höchstwertes) erreicht. Bei Wachstum spricht man analog von Verdoppelungszeit oder (in der Biologie) von Generationszeit.

Halogenierung

Als Halogenierung wird in der Chemie die Überführung eines Elementes oder einer Verbindung in ein Halogenid, eine salzartige oder kovalent aufgebaute Verbindung mit einem Halogen, bezeichnet.

Heizwert

Der Heizwert gibt bei einem Brennstoff die Wärmemenge an, die bei Verbrennung entsteht, Dabei wird die Kondensationswärme nicht berücksichtigt.

Intended Nationally Determined Contribution (INDC)

Die so genannten „beabsichtigten, national festgelegte Beiträge“ (INDC) sind ein wichtiges Instrument der Klimadiplomatie. Die Länder legen darin ihre Klimaschutzziele selbständig fest und reichen diese beim UN-Klimasekretariat ein. Kern des Ansatzes ist die Annahme, dass selbstgesteckte Klimaziele national auf eine höhere Akzeptanz stoßen als von außen verordnete. Nach der Klimaschutzkonferenz von Paris 2015 hat man das „intended“ (beabsichtigt) aus der Bezeichnung gestrichen, so dass man nun von NDCs spricht. Da die vorgelegten Einsparziele in Summe bei weitem noch nicht ausreichen, um die global gesteckten Ziele zu erreichen, haben die Länder vereinbart alle fünf Jahre überarbeitete, ehrgeizigere NDCs vorzulegen.

Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)
Zwischenstaatlicher Ausschuss für Klimaänderungen

Der IPCC ist eine zwischenstaatliche Institution mit Sitz in Genf. Er hat die Aufgabe den wissenschaftlichen Stand der Forschung zum Klimawandel regelmäßig in sogenannten Sachstandsberichten für die politischen Entscheidungsträger der 195 Mitglieder zusammenzutragen. Die Sachstandsberichte beinhalten neben den naturwissenschaftlichen Grundlagen auch die Folgen und Risiken des Klimawandels sowie mögliche Minderungs- und Anpassungsstrategien. Aktuell liegt der 5. IPCC-Sachstandsbericht (AR5) vor. Die Veröffentlichung des Nachfolgers wird nicht vor 2021 stattfinden.

Isotop

Als Isotope bezeichnet man Atomarten, deren Atomkerne gleich viele Protonen, aber unterschiedlich viele Neutronen enthalten. Sie haben die gleiche Ordnungszahl, stellen daher das gleiche Element dar, weisen aber verschiedene Massenzahlen auf; es gibt also Sauerstoffisotope, Eisenisotope usw. Die Isotope eines Elements verhalten sich chemisch fast identisch.

Kältemittel

Ein Kältemittel ist ein Fluid, das als Arbeitsmittel z.B. in Kühlschränken oder Wärmepumpen zur Wärmeübertragung eingesetzt wird. Es zeichnet sich durch einen niedrigen Siedepunkt aus, so dass es bereits bei niedrigem Druck und niedriger Temperatur verdampft (Wärme aufnimmt). Bei höherem Druck und höherer Temperatur gibt es die Wärme wieder ab. Um den Kreislaufprozess einer technischen Anlage immer wieder durchlaufen zu können, muss es thermisch und chemisch stabil sein. Da viele Kältemittel ein sehr hohes Treibhausgaspotenzial aufweisen, haben Leckagen in den Anlagen negativen Einfluss auf das Klima und sind unbedingt zu vermeiden.

Kernfusion

Bei der Kernfusion verschmelzen zwei Atomkerne zu einem neuen. Kernfusions-reaktionen können sowohl Energie freisetzen als auch benötigen. Eine Freisetzung tritt nur bei der Kernfusion leichter Elemente wie beispielsweise Wasserstoff auf.

Ist der neue Kern leichter als die beiden ursprünglichen Atomkerne zusammen, wird nach der von Einstein formulierten Gleichwertigkeit von Masse und Energie (E= m x c2) die Massendifferenz in Energie umgewandelt. Im Inneren unserer Sonne (und aller anderen selbstleuchtenden Sterne) findet eine kontinuierliche Kernfusion statt. Darin liegt die Ursache, solch gewaltige Energiemengen in das All abzustrahlen. Die Wasserstofffusion ist Gegenstand intensiver Forschung, um Lösungswege für die Energieprobleme der Menschheit zu finden.

Kettenreaktion

Eine Kettenreaktion ist eine physikalische oder chemische Umwandlung (Reaktion), die aus gleichartigen, einander bedingenden Teilreaktionen besteht. Dabei ist ein Produkt einer Einzelreaktion Ausgangsprodukt (Reaktant, Edukt) für eine Folgereaktion. Die Reaktionskette kann linear oder verzweigt sein.

Kipp-Elemente

Die massenhafte Freisetzung von Treibhausgasen hat Einfluss auf das Klima der Erde. Als Kipp-Elemente bezeichnet man Teile des Gesamtsystems Erde, die durch externe Einflüsse ihre Stabilität verlieren und einen neuen Zustand einnehmen können. Bei Überschreitung eines kritischen Punktes, können diese Systeme kippen und sich die ursächlichen Veränderungen sogar noch selbst verstärken. Beispiele für Kippelemente sind die Freisetzung von Methan aus schmelzenden Permafrostböden oder die Aufwärmung von dunklen Wasser- oder Landmassen, die vorher mit Eis und Schnee bedeckt waren und die Sonnenstrahlung in diesem Zustand noch reflektierten.

Kinetische Energie

Die kinetische Energie (von griechisch kinesis = Bewegung) oder auch Bewegungsenergie oder selten Geschwindigkeitsenergie ist die Energie, die ein Objekt aufgrund seiner Bewegung enthält. Sie entspricht der Arbeit, die aufgewendet werden muss, um das Objekt aus der Ruhe in die momentane Bewegung zu versetzen. Sie hängt von der Masse und der Geschwindigkeit des bewegten Körpers ab

Klima

Der Begriff Klima beschreibt den Mittelwert aller meteorologischen Vorgänge an einem bestimmten Ort. Werte wie Temperaturen, Niederschläge, Windstärke und -richtung oder Sonnenstunden müssen über mindestens 30 Jahre erfasst und ausgewertet werden, um belastbare Aussagen zum Klima eines Ortes treffen zu können. Umgangssprachlich wird Klima oft mit dem Begriff Wetter gleichgesetzt, der sich aber nur auf den momentanen Zustand der Atmosphäre bezieht.

Klimasimulation

Klimaforscher entwickeln hochkomplexe Modelle, um Zusammenhänge im Klimasystem aufzeigen und zukünftige Klimaentwicklungen abschätzen zu können. Um durch die Veränderung bestimmter Rahmenbedingungen, wie zum Beispiel der Erhöhung des Ausstoßes von Klimagasen, unterschiedliche Szenarien erzeugen zu können, werden Großrechner eingesetzt. Sie ermögliches Klimasimulationen, mit deren Hilfe im Umkehrschluss erforderliche Maßnahmen formuliert werden können, um vorgegebene Klimaziele, wie die Begrenzung der globalen Erwärmung, erreichen zu können.

Klimawandel

Klimawandel kann sich auf die Veränderung des Klimas an einem Ort, aber auch des gesamten Planeten beziehen. Er kann durch natürliche oder menschliche Einflüsse hervorgerufen werden. Ein natürlicher Klimawandel ist beispielsweise auf Veränderungen der Sonnenaktivität oder durch eine Veränderung der Neigung der Erdachse zurückzuführen. Der anthropogene (menschengemachte) Klimawandel hat seine Ursache in der massenhaften Freisetzung von Klimagasen, die eine Erwärmung unserer Atmosphäre verursachen.

Klimazone

Eine Klimazone zeichnet sich durch einheitliche klimatische Verhältnisse aus. Man unterteilt die Erde in fünf verschiedene Klimazonen, die sowohl auf der Nordhalbkugel als auch auf der Südhalbkugel auftreten: polar, subpolar, gemäßigt, subtropisch und tropisch. Diese Einteilung orientiert sich an den geografischen Breitengraden und ist hauptsächlich durch die unterschiedliche Intensität der Sonneneinstrahlung bedingt. Deutschland liegt in der gemäßigten Klimazone auf der Nordhalbkugel.

Kohle

Wie der Name vermuten lässt, besteht Kohle hauptsächlich aus dem Element Kohlenstoff (C). Kohle findet sich auf jedem Kontinent der Erde und wird hauptsächlich zur Verstromung genutzt. Aufgrund des hohen Kohlenstoffanteils setzt ihre Verbrennung auch sehr viel Kohlendioxid frei. Damit zählt sie zu den klimaschädlichsten Energieträgern überhaupt.

Entstanden ist sie durch den Prozess der Inkohlung. Während der biochemischen Inkohlung wird zunächst abgestorbenes Pflanzenmaterial unter Luftabschluss durch Mikroorganismen zu Torf umgewandelt. Nehmen im Laufe der Jahrmillionen durch Sedimentablagerung und Absenkung der Druck und die Temperatur (Erdwärme) zu, beginnt die geochemische Inkohlung. Der Gehalt an Wasser sinkt dabei kontinuierlich und der relative Gehalt an Kohlenstoff nimmt stetig zu. So wird im Laufe der Zeit unter günstigen Bedingungen Torf zu Braunkohle, dann zu Steinkohle und letztlich zu Anthrazit oder sogar zu Graphit (100% C).

Kohlekraftwerk

Ein Kohlekraftwerk ist ein Wärmekraftwerk, das mit dem Brennstoff Kohle betrieben wird. In der Feuerung wird die in der Kohle gespeicherte chemische Energie in Wärme umgewandelt und zur Dampferzeugung genutzt. Der sehr heiße, unter hohem Druck stehende Dampf wird dann durch eine Turbine geleitet. Die thermische Energie des Dampfes wird dabei zur Bewegungsenergie (Rotation) des Turbinenläufers. Der mit der Turbine verbundene Generator wandelt diese Energie letztlich in elektrische Energie um. In einem Kondensator wird der entspannte Dampf wieder verflüssigt. Die Speisewasserpumpe fördert es wieder zur Dampferzeugung in den Kessel und der Kreislauf beginnt von neuem. Sind geeignete Wärmeabnehmer in der Nähe des Kraftwerks vorhanden, kann die anfallende Wärme auch in ein Wärmenetz eingespeist werden.

Kohlendioxid (CO₂)

Kohlendioxid ist eine Verbindung aus Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (O) mit der chemischen Summenformel CO2. Es bildet sich bei der Verbrennung, wenn der in der Luft enthaltene Sauerstoff mit dem in fossilen Brennstoffen enthaltenem Kohlenstoff reagiert. Kohlendioxid ist neben Wasserdampf das wichtigste Treibhausgas (THG) in der Erdatmosphäre. Angesichts der vom Menschen seit Beginn der industriellen Revolution an die Atmosphäre abgegebenen, riesigen Mengen ist dieses Gas die Hauptursache für die menschengemachte Erderwärmung.

Kohlendioxid-Senke (CO2-Senke)

Die Kohlendioxid-Senke ist ein natürliches Reservoir, das Kohlendioxid aufnimmt und durch chemische oder biochemische Reaktionen zurückhält. Auf diese Weise trägt zu einer Reduzierung der Gesamtkonzentration von CO2 in der Atmosphäre bei. Die wichtigsten CO2-Senken sind die Meere, Wälder und Böden wie beispielsweise Torfmoore oder Humus. Weitere CO2-Senken sind Kohle‑, Öl‑ und Erdgasvorkommen, Methanhydratlagerstätten am Meeresboden und auch Gesteine wie Karbonate, die alle das Ergebnis äußerst langwieriger Sedimentierungsprozesse sind. Das Gegenteil einer Senke ist eine Quelle, die somit CO2 an die Umgebung abgibt.

Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)

Bei der Kraft-Wärme-Kopplung wird gleichzeitig Strom und Wärme bereitgestellt, was die Effizienz der Brennstoffnutzung stark erhöht. KWK-Anlagen werden meist dezentral errichtet und idealerweise auf den Wärmebedarf der zu versorgenden Objekte ausgelegt. So wird sichergestellt, dass die Anlage viele Stunden im Jahr voll ausgelastet betrieben werden kann. Der produzierte Strom kann ins Netz eingespeist werden und wird in Deutschland nach dem KWK-Gesetz vergütet. Die Wärme wird durch Wärmetauscher dem Kühlwasser, dem Motoröl und dem Abgas der Anlage entzogen und kann zu Heizzwecken oder zur Warmwassererzeugung vor Ort genutzt werden.

Kyoto-Protokoll

Das „Protokoll von Kyoto zum Rahmenübereinkommen der Vereinten Nationen über Klimaänderungen“ (Kyoto-Protokoll) dient dem Ziel der Emissionsreduzierung von sechs Treibhausgasen. Das Kyoto-Protokoll wurde 1997 verabschiedet und trat 2005 in Kraft. Damit verpflichteten sich 38 Industriestaaten – allerdings mit Ausnahme der Vereinigten Staaten –, ihren Treibhausgasausstoß innerhalb der Periode von 2008 bis 2012 um 5,2% gegenüber dem Stand von 1990 zu reduzieren.

Lageenergie

Die Lageenergie oder auch potenzielle Energie eines Körpers hängt von drei Faktoren ab. Der erste beschreibt die Masse m des Körpers in Kilogramm, der zweite den Ortsfaktor g, auch Fallbeschleunigung genannt.

Der mittlere Ortsfaktor auf der Erde beträgt 9,81 m/s2. Das heißt, dass ein frei fallender Körper bei vernachlässigbarem Luftwiderstand pro Sekunde seine Geschwindigkeit um 9,81 m/s erhöht. Diese beiden Größen miteinander multipliziert (m x g) ergeben die Gewichtskraft (FG) des Körpers in Newton (N).

Der dritte Faktor mit Einfluss auf die Lageenergie ist die Höhe h über dem Nullpunkt in Metern. Die Höhe der Lageenergie oder auch das Potenzial eines Körpers berechnet sich aus der Gewichtskraft FG mal der Höhe h. Die Einheit ist wie bei allen Energieformen das Joule.

Die Lageenergie entspricht in ihrem Betrag also genau der Arbeit, die wir zum Hochheben des Körpers auf die gewünschte Höhe leisten müssen. Nach dem Energieerhaltungssatz ist die aufgewendete Hubarbeit im Körper als Lageenergie gespeichert und wird beim Herunterfallen auf die Ausgangshöhe wieder frei.

Lastprofil

Ein Lastprofil ist ein Diagramm, das den zeitlichen Verlauf (horizontale x-Achse) einer nachgefragten Leistung (vertikale y-Achse) über einen frei wählbaren Zeitraum darstellt. Dieses Profil zeigt, zu welcher Tages- oder Jahreszeit die abgenommene Leistung am höchsten oder am niedrigsten ist. Danach lässt sich die nachgefragte Strom- oder Gasleistung in die sogenannte Grundlast, die Mittellast und die nur selten nachgefragte Spitzenlast einteilen.

Lastprofile ermöglichen der Energiewirtschaft die Planung für kurzfristige Einsätze und langfristige Kapazitäten.

Die Kenntnis des eigenen Lastprofils ist auch für Unternehmen von wirtschaftlicher Bedeutung, da die langfristig planbare Grundlast günstiger eingekauft werden kann. Flexibel und damit eher kurzfristig eingekaufte Energiemengen verursachen dagegen höhere Kosten, da auf Seiten der Energielieferanten keine vorausschauende Planung möglich ist.

Lichtquant (Photon)

Jegliche elektromagnetische Strahlung ist in Lichtquanten (Photonen) unterteilt. Ein Photon ist dabei die kleinste, unteilbare Energiemenge einer elektromagnetischen Strahlung einer bestimmten Frequenz. Ein Photon besitzt keine Masse und bewegt sich im Vakuum mit Lichtgeschwindigkeit fort.

Maissilage

Die Maissilage ist eine Silage aus der ganzen Maispflanze, die als Grundfutter für Wiederkäuer und als Substrat für die Biogaserzeugung eingesetzt wird. Als Corn-Cob-Mix (CCM), ein Futtermittel, das nur die Körner der Pflanze enthält, wird Maissilage auch in der Schweinemast verwendet

Massendefekt

Als Massendefekt (auch Massenverlust) bezeichnet man in der Kernphysik das Massenäquivalent der Bindungsenergie des Atomkerns. Er äußert sich als Differenz zwischen der Summe der Massen aller Nukleonen (Protonen und Neutronen) und der tatsächlich gemessenen (stets kleineren) Masse des Kerns.

Massenerhaltungssatz

Der Massenerhaltungssatz besagt, dass die Masse der Ausgangsstoffe (Edukte) vor einer chemischen Reaktion gleich der Masse der bei der Reaktion entstehenden Produkte ist. Die Gesamtmasse aller beteiligten Stoffe bleibt bei einer chemischen Reaktion in einem geschlossenen System dementsprechend unverändert.

Mechanische Energie

Mechanische Energie ist die Fähigkeit eines Körpers, aufgrund seiner Lage oder seiner Bewegung mechanische Arbeit zu verrichten, Wärme abzugeben oder Licht auszusenden. Spezielle Formen mechanischer Energie sind die potenzielle Energie und die kinetische Energie. Ihre Einheit ist das Joule [J].

Mechanische Energie, Lageenergie (Potentielle Energie), Bewegungsenergie (kinetische Energie)

Mechanische Energie kann in Form von Lageenergie oder Bewegungsenergie vorliegen. Wird ein Körper angehoben, speichert er die geleistete Hubarbeit als Lageenergie (Potentielle Energie). Auch elastische Körper speichern potentielle Energie, wenn sie verformt werden. Beispielsweise speichert ein ausgezogener Bogen die aufgewendete Spannarbeit und überträgt sie auf den Pfeil, sobald die Sehne losgelassen wird und sich der Bogen entspannt. Ein beschleunigter Körper speichert die aufgewendete Beschleunigungsarbeit in Bewegungsenergie (kinetische Energie). Mechanische Energie kann von einem Körper auf andere übertragen und in andere Energieformen gewandelt werden. Ihre Einheit ist das Joule [J].

Medium

Als Medium wird in der Physik und Chemie ein Stoff oder eine Substanz bezeichnet, die Träger bestimmter physikalischer und chemischer Vorgänge sind. Ein Beispiel für ein Medium ist die Wärmeübertragungsflüssigkeit in einer Solarthermieanlage: Sie nimmt die Wärme an Punkt A (dem Absorber) auf und transportiert sie zu Punkt B (z.B. den Wärmetauscher).

Methan (CH₄)

Methan ist eine chemische Verbindung der Elemente Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H) mit der Summenformel CH4. Es ist der Hauptbestandteil von Erdgas. Methan entsteht auf natürlichem Weg z.B. in Deponien, beim Reisanbau und durch Ausdünstungen von Rindern. Dieses Gas kommt nur in sehr geringen Mengen in der Atmosphäre vor, spielt aber eine wichtige Rolle bei der Verstärkung des Treibhauseffekts. Seine Fähigkeit zur Absorption von Infrarotstrahlung ist mehr als zwanzig Mal stärker als die von CO2.

Methanisierung

Bei der Methanisierung reagieren Kohlenstoffmonoxid (CO) oder Kohlendioxid (CO2) mit Wasserstoff zu Methan und Wasser.

Dieser Prozess ist im Rahmen der Energiewende von Interesse. Denn bei der Biogasproduktion besteht ungefähr die Hälfte des Gases aus CO2. Wird das Biogas zu Erdgasqualität aufbereitet und in das Erdgasnetz eingespeist, muss das Kohlendioxid abgetrennt werden. Anschließend liegt es als Ausgangsstoff für die Methanisierung vor.

Verwendet man in räumlicher Nähe zu der Biogasanlage Überschussstrom in einer Elektrolyse zur Zerlegung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff (sogenanntes Power-to-Gas-Verfahren), erhält man mit dem Wasserstoff auch den zweiten erforderlichen Ausgangsstoff für die Methanisierung.

Mit der Methanisierung bzw. der Herstellung von Methan und der folgenden Einspeisung in das Erdgasnetz kann die bestehende Infrastruktur genutzt werden. Der Einsatz von reinem Wasserstoff aus dem Power-to-Gas-Verfahren hingegen erfordert Investitionen in den Aufbau einer entsprechenden Infrastruktur.

Nachhaltigkeit/Nachhaltige Entwicklung

Unter Nachhaltigkeit versteht man eine Wirtschaftsweise, die die Ressourcen eines Systems verantwortungsvoll einsetzt, um langfristig die Stabilität zu erreichen, damit es auch von nachfolgenden Generationen noch genutzt werden kann.

Der Begriff Nachhaltigkeit taucht erstmals 1713 in einem Buch zur Forstwirtschaft auf und beschreibt schon damals die Handlungsprämisse nicht mehr Holz einzuschlagen, als wieder nachwachsen kann. Eine nachhaltige Entwicklung zeichnet sich dadurch aus, dass sie gleichzeitig und gleichberechtigt drei Ziele verfolgt: ökonomische, ökologische und soziale Nachhaltigkeit.

Nachtspeicherheizung

Eine Nachtspeicherheizung ist ein mit elektrischem Strom betriebenes Heizsystem. Sie wurde in der Mitte des letzten Jahrhunderts verstärkt eingesetzt, um Kraftwerke besser auszulasten und so die Wirtschaftlichkeit des Betriebs zu erhöhen. Zu diesem Zweck wurde ein verbilligter Nachttarif für Strom eingeführt. Wie der Name schon sagt, zieht die Nachtspeicherheizung hauptsächlich nachts den verbilligten Strom aus dem Netz. Sie heizt damit einen Wasserspeicher auf, der das Objekt dann mit Heizwärme und/oder Warmwasser versorgt.

Die Energieeinsparverordnung von 2009 legte fest, dass nach dem Jahr 2019 keine Nachtspeicherheizungen mehr betrieben werden dürfen. Als Grund galten die schlechte Primärenergiebilanz und die daraus resultierenden Emissionen eines auf Strom basierenden Heizsystems. Dieses Verbot wurde zwischenzeitlich wieder aufgehoben, da Nachtspeicherheizungen auch einen Beitrag zur Glättung von Angebot und Nachfrage von unstetig erzeugtem, regenerativem Strom leisten können. Das Konzept, überschüssigen Strom zu Heizzwecken zu verwenden, ist auch unter dem Namen Power-to-Heat bekannt. Vor dem Hintergrund, dass in Zukunft keine fossilen Energieträger mehr genutzt werden sollen und die Biomasse diese Lücke nicht füllen wird, kann von einer starken Zunahme der Bedeutung von Strom als Wärmequelle ausgegangen werden.

Nachzerfallswärme

Mit Nachzerfallswärme, manchmal auch Nachwärme genannt, bezeichnet man in der Kernreaktor-Technik die Zerfallswärmeleistung, die nach dem Beenden der Kernspaltungsreaktion in den Brennelementen noch neu entsteht. Die Nachzerfallswärme kommt dadurch zustande, dass die vorhandenen, kurzlebigen Spaltprodukte radioaktiv zerfallen.

Neutron

Ein Neutron (n) ist ein neutral geladenes Elementarteilchen, das in den Atomkernen aller Elemente mit Ausnahme des Wasserstoffs vorkommt.

Nichtregierungsorganisation (NGO)

Eine Nichtregierungsorganisation bezeichnet nicht gewinnorientierte, zivilgesellschaftliche Gruppen, die weder vom Staat noch von internationalen Institutionen abhängig ist. In der Regel wird sie aus privaten Mitteln finanziert. Es existieren unterschiedliche Varianten von NGOs: humanitäre Organisationen (gemeinnützige und Entwicklungs-NGOs), Interessenverbände (einschließlich politischer und wirtschaftlicher Lobbyorganisationen) und Gruppen mit allgemeinen Zielsetzungen (mit breiterem Tätigkeitsfeld, häufig als Kombination der anderen erwähnten Typen).

Ökobilanz

Eine Lebenszyklusanalyse (auch bekannt als Ökobilanz oder englisch Life Cycle Assessment bzw. LCA) ist eine systematische Analyse der Umweltwirkungen von Produkten während des gesamten Lebensweges („von der Wiege bis zur Bahre“).

Organische Trockenmasse

Die organische Masse eines Nahrungs- oder Futtermittels ist der Anteil an der Trockenmasse, der nach Abzug der Rohasche übrig bleibt.

Organisches Polymer

Organische Polymere sind aus erneuerbaren Ressourcen wie Pflanzen (z.B. Algen) oder tierischen Stoffen hergestellte Kunststoffe. Da sie biologisch abbaubar sind, können sie beispielsweise aus Erdöl hergestellte Verpackungen wie Einwegplastikbeutel ersetzen. Aufgrund dieser Eigenschaft werden sie auch als „Biopolymere“ bezeichnet.

Parts per billion (ppb)

Der englische Ausdruck parts per billion (ppb, zu Deutsch „Teile pro Milliarde“) steht für die Zahl 10−9 (also ein Milliardstel) und wird manchmal im Zusammenhang mit relativen Mengenangaben benutzt, also für die Angabe derjenigen Gehaltsgrößen, die Anteile sind.

Parts per million (ppm)

Der englische Ausdruck parts per million (abgekürzt ppm, wörtlich übersetzt „Anteile pro Million“) steht für die Zahl 10−6 (also ein Millionstel).

Parts per trillion (ppt)

Der englische Ausdruck parts per trillion (abgekürzt ppt, wörtlich übersetzt „Anteile pro Billion“) steht für die Zahl 10−12 (also ein Billionstel).

Peakleistung

Photovoltaikmodule haben bezogen auf die einfallende Sonnenstrahlung einen Wirkungsgrad von 8 % und bis 25 % und dies wird vom Hersteller durch die Angabe der Peakleistung in den technischen Daten des Moduls ausgewiesen. Der jährliche Solarertrag errechnet sich dann durch das Produkt der jährlichen spezifischen Sonneneinstrahlung je Quadratmeter und der Peakleistung des Solarmodules.

Pferdestärke (PS)

Die Pferdestärke (PS) ist eine veraltete Einheit der Leistung. Eingeführt wurde sie vom Schotten James Watt, der damit die Leistungsfähigkeit seiner Dampfmaschine veranschaulichen wollte.

Damals wurden Pferde zur Entwässerung von Kohlegruben eingesetzt. Diese Aufgabe übernahmen auch die Dampfmaschinen. Um den Grubenbesitzern deutlich zu machen, wie viele Pferde die Maschine ersetzen kann, erfand er die Einheit Pferdestärke.

In Deutschland ist die Angabe PS insbesondere zur Leistungsangabe von Autos noch gebräuchlich, wurde aber durch die Einheit Watt ersetzt. Ein PS entspricht einer Leistung von 0,74 Kilowatt (kW).

Photosynthese

Die Photosynthese ist der wichtigste biochemische Prozess auf unserem Planeten. Dabei entstehen aus Wasser und Kohlendioxid mit Hilfe des Sonnenlichts Glucose und als Abfallprodukt Sauerstoff. Glucose ist ein Traubenzucker und wird von der Pflanze z.B. in Stärke umgewandelt.

Auf diese Weise versorgt die Photosynthese Pflanzen mit Energie und bildet so die Grundlage für nahezu alle Ökosysteme auf der Erde. Sie hat über Jahrmillionen dafür gesorgt, dass unsere Atmosphäre mit Sauerstoff angereichert wurde. Nur so haben sich die Menschen und andere Sauerstoff atmende Organismen überhaupt entwickeln können.

Photovoltaik

Photovoltaik beschreibt die direkte Wandlung von Sonnenlicht (Photonen) mithilfe des photoelektrischen Effekts in Gleichstrom. Vor der Einspeisung in das Stromnetz muss der erzeugte Gleichstrom deshalb noch in einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt werden. Aufgrunf technisch großer Fortschritte der Photovoltaik in den vergangenen Jahren, konnten die Stromgestehungskosten deutlich gesenkt werden.

Photovoltaikzelle (Solarzelle)

Eine Photovoltaiktelle ist eine elektronische Komponente zur Umwandlung der Energie des Sonnenlichts in Strom (Photovoltaik). Mehrere Solarzellen bilden gemeinsam ein sogenanntes Solarmodul. Heute gibt es sehr viele verschiedene Zelltypen. Silizium ist das mit Abstand am häufigsten eingesetzte Material als Halbleiter.

Power-to-Gas Verfahren

Das Power-to-Gas-Verfahren ermöglicht es, überschüssigen Strom indirekt zu speichern. Mittels Elektrolyse kann er genutzt werden, um Wasserstoff bzw. Methan zu erzeugen. Das so erzeugte Gas kann dann im Gasnetz eingespeichert und bei Bedarf wieder zu Strom- und Wärme umgewandelt werden. Deshalb hat das Power-to-Gas-Verfahren Potenziale, zur Lösung der Probleme der Energiewende beizutragen, die einen Umbau der deutschen Energieversorgung erfordert. Unterschiede zwischen Angebot und Nachfrage nach Strom konnten früher relativ mühelos durch die Regelung fossiler Kraftwerke ausgeglichen werden. Durch den Ausbau von Wind- und Sonnenenergie wird dieser Ausgleich erschwert, da Angebot und Nachfrage zeitlich nicht unbedingt zusammenfallen.

Power-to-Heat

Power-to-Heat kann mit „Strom in Wärme wandeln“ übersetzt werden. Dabei geht es um eine der Technologien, mit deren Hilfe zukünftige Stromüberschüsse sinnvoll genutzt werden sollen. Wenn die Produktion der Erneuerbare-Energie-Anlagen und der restliche Kraftwerkspark oberhalb der momentanen Nachfrage liegt, muss der Strom auf irgendeine Weise abgeführt oder die Anlagen teilweise heruntergefahren werden. Bei Power-to-Heat wird der überschüssige Strom mittels einer Wärmepumpe oder einer Elektroheizung in Wärme umgewandelt. Er kann dann zu Heizzwecken oder zur Wassererwärmung verwendet werden. Aus energetischen Gesichtspunkten scheint die Wandlung der hochwertigen Energieform Strom in die minderwertige Energieform Wärme wenig vernünftig, aus systemischer Sicht mit Blick auf das zukünftige Energieversorgungssystem allerdings schon.

Primärenergie

Als Primärenergie werden ale Energiequellen bezeichnet, die keinen Umwandlungsprozess durchlaufen haben und in ihrem ursprünglichen Zustand vorliegen. Beispiele hierfür sind unter anderem Rohöl, Erdgas und Sonnenlicht.

Primärenergieverbrauch

Der Primärenergieverbrauch lässt sich für einen einzelnen Prozess oder auch für eine ganze Volkswirtschaft bestimmen. Er wird aus dem Endenergieverbrauch und den bei der Umwandlung und Übertragung auftretenden Wärmeverlusten berechnet. Verbraucht der Endnutzer eine Kilowattstunde Strom, muss dafür beispielsweise in einem Kohlekraftwerk mit einem elektrischen Wirkungsgrad von 40 % schon Kohle mit einem Energiegehalt von 2,5 kWh eingesetzt werden. Bezieht man noch Übertragungsverluste (Umwandlung von Strom in Wärme) von 10% mit ein, steigt der erforderliche Primärenergieverbrauch im Kraftwerk bereits auf 2,75 kWh. Nach dem Energieerhaltungssatz wird Energie allerdings nicht verbraucht, sondern stets in andere Formen umgewandelt. Der Begriff (Primär)Energieverbrauch ist deshalb irreführend.

Proton

Ein Proton (p) ist ein positiv geladenes Elementarteilchen. Es ist, wie ein Neutron auch, ein Bestandteil des Atomkerns. Die starken Wechselwirkungen zwischen Protonen und Neutronen sorgen dafür, dass Atomkerne sehr stabil sind.

Reserve (Vorkommen)

Reserven sind die Vorkommen eines Rohstoffs, die sicher nachgewiesen sind und mit der heutigen Technologie auch gewinnbringend gefördert werden können. Eine Veränderung des Rohstoffpreises oder eine Weiterentwicklung der Fördertechnik hat also Auswirkungen auf die Größe der Reserven hat.

Ressource (Vorkommen)

Ressourcen sind im Gegensatz dazu Vorkommen, die noch nicht verlässlich bestätigt werden konnten oder zurzeit noch nicht wirtschaftlich gewonnen werden können. Im letzten Fall bestimmen also die zukünftigen Preis- und Technologieentwicklungen, ob und wann Ressourcen zu Reserven werden.

Rotor (Windenergieanlage)

Schwarzer Strahler

In der Realität gibt es keinen schwarzen Strahler. Es handelt sich dabei um eine idealisierte Modellvorstellung der Thermodynamik, die als theoretische Grundlage für die Untersuchung elektromagnetischer Strahlung dient. Ein schwarzer Strahler vereint dabei folgende Eigenschaften:
• Er absorbiert jegliche, einfallende elektromagnetische Strahlung restlos.
• Die von ihm ausgehende Wärmestrahlung hängt ausschließlich von seiner Temperatur ab. Somit gibt er mehr Strahlung ab, als jeder andere Körper gleicher Temperatur.

Sekundärenergieträger

Energieträger, die in der dargebotenen Form in der Natur nicht vorkommen. Sie werden durch Umwandlungsprozesse aus Primärenergieträgern (Biomasse, Erdgas, Kohle) hergestellt. Ein Beispiel für einen Sekundärenergieträger ist Wasserstoff.

Silizium

Das Halbmetall Silizium (Si) ist nach dem Sauerstoff das zweithäufigste Element auf unserem Planeten. Es wird aufgrund seiner Eigenschaft als Halbleiter in vielen technischen Anwendungen genutzt. So ist Silizium beispielsweise der wichtigste Grundstoff zur Herstellung von Solarzellen.

Smart Grid

Smart Grid lässt sich mit „intelligentes Stromnetz“ übersetzen. Umschrieben wird damit eine technologische Lösung, die helfen soll, die zukünftigen Herausforderungen der Energiewende zu bewältigen. Eine wachsende Zahl von Erzeugungsanlagen, die zudem fluktuierend Strom produzieren, erfordert ebenso wie der angestrebte Verzicht auf fossile Energien eine neuartige Vernetzung von Angebot und Nachfrage. Der Ausbau der Netzinfrastruktur, die Flexibilisierung der Nachfrage sowie der Aufbau einer Speicherinfrastruktur sind weitere zentrale Herausforderungen der Energiewende. Außerdem wachsen durch den Ausbau von Kraft-Wärme-Kopplung, Elektromobilität und Technologien wie Power-to-Heat oder Power-to-Gas ursprünglich getrennte Energiesysteme (Strom, Wärme, Mobilität) zu einem komplexen Gesamtsystem zusammen.

Das Smart Grid soll das Zusammenspiel all dieser Technologien und Akteure durch fortschreitende Vernetzung und innovative Lösungen effizient steuern und überwachen.

Solarenergie

Mit Solarenergie oder Sonnenenergie wird die Energie der Sonnenstrahlung bezeichnet, die durch den Einsatz technischer Anlagen für den Menschen vielfältig nutzbar ist. Beispiele dafür sind die Photovoltaik, mit deren Hilfe Strom sowie Solarthermie, durch die Wärme bereitgestellt wird.

Solarkollektor

Ein Solarkollektor ist eine Anlage zur Aufnahme von Sonnenenergie. In Deutschland bezeichnet der Begriff zumeist eine thermische Nutzung (Solarthermie), während ein Photovoltaik-Modul Strom erzeugt. Das wichtigste Bauelement eines Solarkollektors ist der Absorber, der die Sonnenstrahlung in Wärme umwandelt. Er wird von einem Wärmeträger durchflossen, der die aufgenommene Wärme abtransportiert und der gewünschten Nutzung zuführt. Solarkollektoren (z.B. Flach- oder Vakuumröhrenkollektoren), die zur Warmwassererzeugung oder zur Unterstützung der Heizungsanlage genutzt werden, weisen eine Vielzahl unterschiedlicher Bauformen auf.

Solarthermie

Unter Solarthermie versteht man die Nutzung der Sonnenwärme. In Solarkollektoren wird die Sonnenstrahlung in Wärme umgewandelt und dann für die Warmwasserbereitung oder zur Unterstützung der Heizungsanlage eingesetzt. Solarthermie zählt zu den erneuerbaren Energien, da ihre Nutzung keine Emissionen freisetzt.

Solarzelle

Speisewasser

Als Speisewasser wird Wasser bezeichnet, das in einem Speisewasserbehälter vorgehalten wird und kontinuierlich einem Dampferzeuger zugespeist wird. Große Mengen von Speisewasser werden in Dampfkraftwerken benötigt. Der Dampfkessel erzeugt Wasserdampf, der zum Beheizen, für verfahrenstechnische Prozesse oder zum Antrieb einer Dampfturbine bzw. Dampfmaschine genutzt wird.

Standardverbrennungsenthalpie

Auch die Verbrennung ist eine chemische Reaktion. Die Reaktionsenthalpie der Verbrennungsreaktion bzw. die Standardverbrennungsenthalpie eines Stoffes ist die Enthalpieänderung, die auftritt, wenn ein Stoff unter Sauerstoff-Überschuss (Sauerstoff-Überdruck) und Standardbedingungen (mittlerer Luftdruck der Atmosphäre auf Meereshöhe: 101,325 kPa und Standardtemperatur bei chemischen Prozessen: 25 °C) vollständig verbrennt. 

Strahlungsintensität

Die Strahlungsintensität nimmt mit dem Quadrat der Entfernung zwischen aussendendem und empfangendem Himmelskörper ab. Entferne ich mich also nur 1000 km von der Strahlungsquelle, ist die Intensität der Strahlung schon auf ein Millionstel (1000 x 1000) gesunken.

Stromgestehungskosten

Die Stromgestehungskosten werden in ct/kWh oder €/MWh angegeben. Um sie für eine Erzeugungsanlage zu ermitteln, muss man alle entstehenden Kosten (z.B. für Brennstoff, Kapital, Löhne) in einem Zeitraum durch die im gleichen Zeitraum erzeugte Strommenge teilen. Die Stromgestehungskosten sind eine wichtige Größe zum Vergleich der Wirtschaftlichkeit verschiedener Stromerzeugungstechnologien.

Stromeinspeisungsgesetz

Das Stromeinspeisungsgesetz, das juristisch abgekürzt StromEinspG und im Langnamen „Gesetz über die Einspeisung von Strom aus erneuerbaren Energien in das öffentliche Netz“ heißt, trat zum Jahresbeginn 1991 in Kraft. Es verpflichtete die großen Stromversorger, den Strom aus erneuerbaren Quellen wie Wasser-, Wind- oder Solarenergie von kleinen Anlagenbetreibern zu einem festen Satz je Kilowattstunde zu vergüten. Zuvor hatten die großen Energieversorgungsunternehmen ihre Marktmacht ausgenutzt und den Strom nicht einmal zum Preis ihrer eigenen Stromgestehungskosten abgenommen. Bemerkenswert ist die Tatsache, dass die Gesetzesinitiative gemeinsam von einem CSU- und einem Grünen-Politiker ausging. Im Jahr 2000 wurde der Gesetzestext von der rot-grünen Regierung ergänzt und in Erneuerbare-Energien-Gesetz umbenannt.

Stromspeicherung

Der Stromspeicherung kommt im Rahmen der Energiewende eine zentrale Bedeutung zu, da Angebot und Nachfrage zeitlich in Einklang gebracht werden müssen. Dies ist aufgrund der fluktuierenden Erzeugung von Sonnen- und Windstrom technisch und wirtschaftlich nicht einfach umsetzbar. Herkömmliche Stromspeicher wie Batterien und Akkus, die den Strom chemisch speichern, sind, wie auch Spulen und Kondensatoren, die den Strom direkt speichern können, für einen großtechnischen Einsatz zu teuer. Deshalb versucht man, den Strom indirekt zu speichern, indem man ihn in eine andere Energieform umwandelt. Ein Beispiel für indirekte Stromspeicherung ist das Pumpspeicherkraftwerk, bei dem Wasser unter Einsatz des überschüssigen Stroms in ein höher gelegenes Becken gepumpt wird. Bei Bedarf kann man es dann durch eine Turbine abfließen lassen und dabei wieder Strom erzeugen. Auch das Power-to-Gas-Verfahren basiert auf dem Prinzip der indirekten Stromspeicherung.

Subduktionszone

Die äußere Hülle unserer Erde ist nicht homogen. Sie ist in verschiedene Kontinentalplatten unterteilt, die nicht fest mit dem Erdmantel verbunden sind, sondern auf ihm „schwimmen“ und ihre Positionen im Laufe der Zeit verändern (Plattentektonik). Stoßen zwei dieser Platten zusammen, wird die schwerere unter die andere gedrückt und im Erdmantel wieder aufgeschmolzen. Diese sogenannten Subduktionszonen sind erdbebengefährdet, da die gegenläufigen Bewegungsrichtungen der Kontinentalplatten gewaltige Spannungen im Untergrund aufbauen können. Vulkanismus ist in Subduktionszonen ebenfalls häufig zu beobachten.

Substrat

Substrate oder Biogassubstrate sind organische Rohstoffe, die in einer Biogasanlage zur Gewinnung von Biogas vergoren werden. Biogassubstrat ist auf Grund des hohen Wassergehaltes nicht für eine thermische Nutzung geeignet.

System

Der Begriff System hat hier nicht allgemeine Bedeutung, sondern konkret auf ein sogenanntes thermodynamisches System. Dieses System kann ein Glas, ein Autoreifen, ein Kochtopf oder ein ganzer Planet sein. Skizziert man den zu betrachtenden Gegenstand und zieht eine Linie darum, markiert man zugleich die Systemgrenze. Sie trennt unseren Gegenstand (also das System) vom gesamten Rest, der sogenannten Umgebung. Gibt es keinerlei Austausch mit der Umgebung, handelt es sich um ein abgeschlossenes oder isoliertes System. In diesem Fall ist der innere Zustand des Systems der Untersuchungsgegenstand. Beschreiben lässt es sich anhand von Zustandsgrößen (wie z.B. Temperatur, Druck, Volumen, Masse, Wärme).

Können Energieströme (Wärme und/oder Arbeit) die Systemgrenze passieren, liegt immer noch ein geschlossenes System vor, wenn die Masse außerhalb (oder innerhalb) des Systems bleibt. Wenn zusätzlich auch Masse über die Systemgrenze mit der Umgebung ausgetauscht werden kann, spricht man von einem offenen System.

In diesem Fall lässt sich der innere Zustand ebenso beschreiben wie auch die Wechselwirkungen mit der Umgebung. Nach Aufstellung einer Bilanz über Eingänge und Ausgänge lassen sich Änderungen innerhalb des Systems im zeitlichen Verlauf (z.B. Energiegehalt, Masse, Temperatur oder Druck) genau ablesen.

Die Definition eines Systems dient also in der Thermodynamik, ähnlich dem Freischneiden in der Mechanik, der Vereinfachung und Veranschaulichung von komplizierten Sachverhalten.

Thermohaline Zirkulation

Text

Treibhauseffekt

Der Treibhauseffekt macht das Leben auf der Erde in der uns bekannten Form erst möglich. Ohne den Treibhauseffekt läge die mittlere Temperatur auf der Erde mit -18°C weit unter dem Gefrierpunkt. Von der Sonne gelangt kurzwellige Strahlung zur Erde. Diese Strahlung kann die Atmosphäre nahezu ungehindert durchdringen. Die Sonnenstrahlung wird dann teilweise absorbiert. Die dadurch erwärmte Materie strahlt ihrerseits langwellige Infrarotstrahlung ab. Für diese langwellige Strahlung ist die Atmosphäre hingegen nicht so durchlässig wie für die kurzwellige. Ein Teil der Rückstrahlung wird von Gasen wie Wasserdampf, Kohlendioxid (CO2) und Ozon (O3) zurückgehalten und trägt zur Erwärmung der Atmosphäre bei. Doch seit der industriellen Revolution Mitte des 19. Jahrhunderts wurden durch menschliches Handeln zusätlich große Mengen an Treibhausgasen freigesetzt. Dadurch wärmt sich unsere Atmosphäre mit Auswirkungen auf das Klima der Erde (globale Erwärmung) weiter auf.

Treibhauspotential

Das(relative) Treibhauspotential (auch Treibhauspotenzial; englisch Global warming potential, greenhouse warming potential, GWP) oder CO2-Äquivalent einer chemischen Verbindung ist eine Maßzahl für ihren relativen Beitrag zum Treibhauseffekt, also ihre mittlere Erwärmungswirkung der Erdatmosphäre über einen bestimmten Zeitraum (in der Regel 100 Jahre). Sie gibt damit an, wie viel eine festgelegte Masse eines Treibhausgases im Vergleich zur entsprechenden Menge CO2 zur globalen Erwärmung beiträgt.

Treibhausgas (THG)

Treibhausgas kann das aufgrund seiner Eigenschaften zur Erwärmung der Erdatmosphäre beitragen, da es Infrarotstrahlung absorbiert und zur Erde zurückstrahlt. Treibhausgase sind einerseits natürlichen Ursprungs wie Wasserdampf, Kohlendioxid (CO2), Distickstoffoxid (Lachgas; N2O), Methan (CH4) oder Ozon (O3). Zum zweiten werden durch menschliche Aktivitäten zusätzlich zu den natürlichen Vorkommen erhebliche Mengen dieser Gase emittiert. Darüber hinaus gibt es auch synthetische Treibhausgase wie die sogenannten F-Gase, benannt nach dem in ihnen enthaltenen Fluor (F). Sie sind extrem stabil und langlebig und deshalb auch enorm klimawirksam. Schwefelhexafluorid (SF6), das beispielsweise als Isoliergas in Hochspannungsanlagen eingesetzt wird, hat ein Treibhauspotenzial, das 23.900 Mal so hoch ist wie das von CO2.

Turm (Windenergieanlage)

Verschiebbare Lasten

Der Anteil erneuerbaren Stroms steigt in Deutschland kontinuierlich an. Wenn in Zukunft keine fossilen Energieträger zur Stromerzeugung mehr genutzt werden, erfordert die schwankende Bereitstellung von Wind- und Solarstrom neben dem Aufbau von Speicherkapazitäten auch eine Flexibilisierung der Stromnachfrage. Dabei müssen die zeitlich verschiebbaren Lasten, die den flexiblen Teil der Stromnachfrage ausmachen, genau zu identifizieren sein. Ein Lastmanagementsystem soll helfen, eine zeitliche Verschiebung des Verbrauchs von Spitzenlastzeiten in Schwachlastzeiten und somit eine Glättung der Stromnachfrage zu erzielen. Die Unternehmen könnten Kosten einsparen, da die Stromversorger geringere Spitzenlastkapazitäten bereithalten müssen. Die Spitzenlast würde bei einem erfolgreichen Lastmanagement insgesamt niedriger ausfallen. Das Konzept der verschiebbaren Lasten ist zunächst vor allem für Unternehmen mit stromintensiven Produktionsprozessen, mit zunehmender Vernetzung und Digitalisierung von Interesse. Aber auch für Haushalte können profitieren. Dort stellen beispielsweise der Betrieb von Kühlschränken und Wärmepumpen verschiebbare Lasten dar.

Vollbenutzungsstundenzahl

Die Vollbenutzungsstundenzahl ist die Anzahl der Stunden pro Jahr die eine Anlage effektiv in Betrieb ist. Sie ist Grundlage vieler Auslegungsverfahren.

Vorkommen

Die Vorräte an fossilen Energieträgern sind begrenzt. Wie viele Jahre man einen ausgewählten fossilen Energieträger noch nutzen kann, hängt von zwei Faktoren ab: einerseits davon, welche Mengen noch in der Erdkruste vorhanden sind, und andererseits von der aktuellen Höhe und der zukünftigen Entwicklung des Verbrauchs dieses Rohstoffs. Die noch vorhandenen Vorräte werden in Reserven und Ressourcen unterteilt.

Wärmedämmung

Durch Wärmedämmung verringert man die Durchlässigkeit beispielsweise einer Wand oder eines Rohres für Wärme. Die Isolierung vermindert also Wärmeverluste an die Umgebung. Bei Gebäuden führt eine gute Wärmedämmung zur Senkung des Brennstoffbedarfs und der Heizkosten bei gleichzeitiger Erhöhung der Energieeffizienz.

Wärmegestehungskosten

Der Wärmepreis (oder auch Wärmegestehungskosten) ist eine wirtschaftliche Kennzahl zur Bewertung von Heizungs- und anderen Wärmeversorgungsanlagen. Er steht für den über die Lebensdauer konstanten Preis, der von einem Nutzer für die bereitgestellte Wärme zu verlangen wäre, damit der Kapitalwert der Investition gerade null ergäbe. Ab diesem Preis wäre die Investition wirtschaftlich positiv zu bewerten.

Wärmepumpe

Eine Wärmepumpe entnimmt Wärme auf einem niedrigen Niveau aus der Umgebung (Erdreich oder Luft). Dabei verdampft ein Kältemittel bei geringem Druck, das danach mit Hilfe von Strom verdichtet wird. Während dieses Vorgangs erhöht sich die Temperatur des Mediums, so dass es über einen Wärmetauscher thermische Energie an einen Heizkreislauf abgeben kann. Das Medium in der Wärmepumpe wird danach entspannt und durchläuft die Anlage erneut. Je stärker die Verdichtung ist, desto höher sind das Temperaturniveau des Heizwassers und die Stromrechnung.

Wasserenergie, Wasserkraft

Die Wasserkraft wird schon sehr lange von Menschen genutzt. Sie ist eine der erneuerbaren Energien. Wasserkraftmaschinen wandeln potenzielle Energie (Höhenunterschiede) oder kinetische Energie (Fließgeschwindigkeit) in mechanische oder elektrische Energie um. Bekannte Bauformen sind das Wasserrad oder Turbinen. Wasserräder wurden schon lange vor der Elektrifizierung zum Antrieb von Mühlen oder Pumpwerken genutzt. In Deutschland ist das Potenzial der Wasserkraft bereits weitgehend ausgeschöpft.

Wasserstoff

Wasserstoff (H) ist das am häufigsten vorkommende Element im Universum. Es ist das Element mit der geringsten Dichte und enthält in seiner häufigsten Form nur ein Elektron und ein Proton. Im Periodensystem der Elemente hat es daher die Ordnungszahl 1. Wasserstoff gilt als einer der Energieträger bzw. Energiespeicher der Zukunft. Für seine Isolierung ist elektrischer Strom notwendig (Elektrolyse). Stammt dieser Strom aus erneuerbaren Quellen (z.B. Wind, Sonne, Wasser), verursacht die Nutzung von Wasserstoff (z.B. in einer Brennstoffzelle) keine Emissionen.

Wetter

Als Wetter bezeichnet man den aktuellen Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort. Es wird durch die Zustandsgrößen Strahlungsintensität, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck und Windstärke bestimmt. Es kann sich - im Gegensatz zum Klima eines Ortes - sehr schnell ändern.

Windenergie, Windkraft

Windenergie wird seit langer Zeit vom Menschen genutzt. In früheren Zeiten wurde der Wind zur Bereitstellung mechanischer Energie (z.B. Windmühle) oder auch zu Transportzwecken (Segelschiff) genutzt. Heutzutage wird Windkraft weltweit in Windenergieanlagen zur Wandlung der kinetischen Energie von Luftströmungen in elektrischen Strom genutzt.

Windenergieanlage

Eine Windenergieanlage wandelt die Strömungsenergie des Windes in elektrischen Strom um. Große technische in den letzten Jahren sind dafür verwantwortlich, dass die Anlagen immer höher und leistungsstärker wurden. Windkraftanlagen werden überall auf der Welt genutzt. Ist ihr Standort an Land, spricht man von onshore-Windkraftanlagen. Bei der Errichtung in flachen Küstengewässern der Meere nennt man sie offshore-Anlagen. Eine Windenergieanlage besteht aus folgenden Komponenten:

Gondel

Die Gondel ist auf dem Turm drehbar gelagert, um sie entsprechen der Windrichtung ausrichten zu können. In der Gondel ist die gesamte Ausrüstung zur Stromerzeugung enthalten. Über den Antriebsstrang sind Getriebe (falls vorhanden) und Generator mit dem Rotor verbunden.

Rotor

Der Rotor besteht aus der Nabe und den Rotorblättern. Er wandelt die Windenergie in mechanische Energie um, die über den Antriebsstrang in den Generator gelangt. Die Rotorblätter bestehen aus kohlefaserverstärkten Kunststoffen, damit sie die enormen Kräfte unbeschadet aufnehmen können.

Turm

Der Turm trägt die Gondel mit den Rotorblättern und muss den auftretenden Kräften entsprechend stabil ausgelegt sein. Meist besteht er aus Beton oder Stahl, vereinzelt werden auch Gittertürme verwendet.

Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad einer Energiewandlung ist gleichbedeutend mit dem Verhältnis der resultierenden Nutzenergie zur ursprünglich eingesetzten Energiemenge. Erzeugt ein Dampfkraftwerk aus 10 kWh Kohle (was etwas mehr als ein kg Steinkohle erfordert) eine Strommenge von 4 kWh, hat es einen elektrischen Wirkungsgrad von 0,4 bzw. 40%. Je höher der Wirkungsgrad eines Prozesses ist, desto effizienter wird die eingesetzte Energie genutzt. Da aber jeder reale Prozess verlustbehaftet ist, ist der Wirkungsgrad immer kleiner eins.

Wirtschaftlichkeit

Die Wirtschaftlichkeit bemisst sich in der Finanzbuchhaltung aus dem Verhältnis von Ertrag zu Aufwand bzw. in der Kostenrechnung aus dem Verhältnis Erlöse zu Kosten. Beträgt das Verhältnis der genannten Größen eins, ist der Betrieb (beispielsweise einer Anlage) kostendeckend. Ist der Wert größer eins, arbeitet der Betrieb wirtschaftlich. Ein unwirtschaftlicher Betrieb verursacht dementsprechend Verluste und ist ohne weiteren Mittelzufluss auf Dauer nicht aufrecht zu erhalten. Er ist im ökonomischen Sinne nicht sinnvoll. Investitionen werden daher in der Regel nur getätigt, wenn ein wirtschaftlicher Betrieb sehr wahrscheinlich ist. Gegenwärtig noch nicht wirtschaftliche Technologien können durch die Gewährung von Fördermitteln die Schwelle zur Wirtschaftlichkeit erreichen und so in der Praxis erprobt und weiterentwickelt werden.

Witterung

Die Witterung beschreibt das Wetter an einem bestimmten Ort über eine Dauer von einigen Tagen bis hin zu einer Jahreszeit. Siehe auch Klima.

Yellowcake

Yellowcake (englisch „Gelbkuchen“ oder „gelber Kuchen“) ist ein pulverförmiges Gemisch von Uranverbindungen. Der Name stammt von der ursprünglich gelben Farbe des Pulvers aus früheren Herstellungsverfahren. Aufgrund der heute verwendeten höheren Temperaturen bei der Aufbereitung von Uranerz ist moderner Yellowcake tatsächlich eher braun bis schwarz.