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2 Physikalische und technische Grundlagen
2 Physikalische und technische Grundlagen
In diesem Kapitel werden zunächst physikalische Aspekte ausgeführt, die im Unterricht entweder
gar nicht oder nicht in in der Tiefe behandelt werden. Im Anschluss daran werden insbesondere
Themen behandelt, die mit dem Energietransport, der Speicherung und dem Prognostizieren des Bedarfs
zu tun haben. Auf diesen Abschnitt folgen Inhalte zur Energieerzeugung und zur Kraftwerkstechnik.
Der letzte Teil dieses Kapitels beschäftigt sich schließlich mit der Energieversorgung in
Augsburg und gliedert damit die in den vorhergehenden Abschnitten diskutierten Teilaspekte in
einen Gesamtkontext ein.
2.1 Grundlegendes zur Physik
Im Folgenden werden einige Grundlagen der Thermodynamik zusammengefasst. Es wird allerdings
kein Anspruch auf Vollständigkeit erhoben, da dies den Rahmen sprengen würde. Hier sollen nur
die Aspekte behandelt werden, die unmittelbar mit der anschließend ausgeführten Energietechnik zu
tun haben.
2.1.1 Energieformen und Energieumwandlungsketten
Man kann die verschiedenen Energieformen in vier Klassen einteilen, die alle ineinander umwandelbar
sind und die mechanische, elektrische, chemische und thermische Energie einschließen. Unter
mechanischer Energie kann man die Formen kinetische und potentielle Energie zusammenfassen.
Die elektrische Energie ist ein Überbegriff für die elektromagnetische, die magnetische, und
die „eigentliche“ elektrische Energie. In der Energietechnik finden sich eine Vielzahl von Umwandlungsketten,
die aus einer Folge von verschiedenen Energieformen bestehen. Ein Beispiel für eine
für Kraftwerke typische Energieumwandlungskette wäre Folgendes: Chemische Energie wird durch
Verbrennung in Thermische Energie überführt. Diese wird in einer Wärmekraftmaschine in mechanische
Energie umgewandelt, aus der durch Induktion elektrische Energie
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resultiert.
Bei keinem Energieumwandlungsprozess geht Energie verloren. Allerdings treten Energieformen
auf, die nicht genutzt werden können. Durch den Quotienten von Energie der gewünschten Energieform
nach der Umwandlung E Soll zu gesamter umzuwandelnder Energie E Ges wird der sogenannte
Umwandlungswirkungsgrad η Um festgelegt: 20
η Um
= E Soll
E Ges
.
18 Zahoransky, 2010, S. 17
19 Zahoransky, 2010, S. 5
20 Zahoransky, 2010, S. 17
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