Energie
Energie ist so etwas wie eine Kraft, die etwas bewirken kann. Genau das bedeutet der griechische Ausdruck. In einer Batterie steckt Energie, mit der wir ein Gerät betreiben können. Die Sonne liefert Energie, welche unsere Haut erwärmt. Wenn ein Kind dauernd herumrennt sagen wir: „Es hat viel Energie“. Energie hat also viele verschiedene Arten.
Energie kann sich von einer Art in die andere verwandeln. Aus der elektrischen Energie in der Batterie wird Schallenergie, die aus dem Lautsprecher tönt. Das Kind verwandelt in seinem Bauch die chemische Energie aus der Nahrung in Bewegungsenergie. Jede Energie kann sich in eine andere umwandeln.
Welche Arten der Energie gibt es in der Physik?
Wasser in einem Stausee auf einem Berg oben enthält viel Energie durch seine Lage. Es könnte nämlich herunterfließen und ein Wasserrad antreiben. Die Wissenschaftler nennen das „potentielle“ Energie, sprich: potenzielle Energie. Dies bedeutet so viel wie „mögliche“ Energie.
Wenn das Wasser fließt enthält es auch wieder viel Energie. Die Wissenschaftler nennen das „kinetische“ Energie. Dies ist die Energie der Bewegung. Das Wasser kann ein Wasserrad oder eine Turbine antreiben. Kinetische Energie enthält auch ein fahrendes Auto oder ein Zug. Bei einem Unfall wird sie sehr gut sichtbar.
Die Turbine wiederum kann einen Generator antreiben und elektrischen Strom machen. Dies ist dann die elektrische Energie. Diese kann auch wieder vieles bewirken. Man kann damit Licht machen, einen Motor antreiben und vieles anderes mehr.
Die Sonne liefert Lichtenergie. Sie erwärmt alle Dinge, die dunklen stärker als die hellen. In den Pflanzen bewirkt die Sonne das Wachstum. Dies geschieht in den grünen Pflanzenteilen.
Holz, Kohle oder Erdöl enthalten ebenfalls viel Energie. Man nennt sie chemische Energie. Wenn man diese Stoffe verbrennt, entsteht sehr viel Wärme. Dies ist wiederum eine Form von Energie. Auch das Innere der Erde ist sehr heiß. Dies ist ebenfalls eine Wärmeenergie. Man nennt sie Erdwärme.
Die Atomenergie ist eine besondere Art der chemischen Energie. In einem Atomkraftwerk entsteht Wärmeenergie aus einem Schwermetall, dem Uran. Auch eine Atombombe funktioniert so: Dort verwandelt sich die Energie sehr plötzlich und erzeugt nicht nur Hitze, sondern auch Druck.
Wenn man auf einem Feuer Wasser heiß macht, beginnt es zu dampfen. Wir kennen das aus dem Dampfkochtopf aus dem Herd. Der Dampf strömt dann mit Druck aus dem Ventil und macht ein Pfeifen oder ein Zischen. Druck ist also auch eine Form von Energie.
Wie nutzt der Mensch die verschiedenen Energien?
Der Mensch kann keine Energie herstellen. Energie gibt es im Kosmos, und zwar insgesamt immer gleich viel. Er kann jedoch Energie von einer Art in eine andere umwandeln. Dies geschieht in einem Kraftwerk, aber auch in einer Maschine, einer Lampe, einem Lautsprecher und so weiter.
Der Mensch braucht Wärme, um im Winter angenehm leben zu können. Er verbrennt deshalb Gas, Öl, Kohle oder Holz. Dies nennen wir eine Heizung. Aber auch Ziegel, Backsteine und Glas wird mit viel Wärme hergestellt. Auch zum Backen und zum Kochen braucht es viel Wärmeenergie.
Wir brauchen auch viel Energie für Bewegungen: Benzin bringt ein Auto zum Fahren. Benzin kommt aus Erdöl. Fast gleich ist es beim Flugzeug. Der Mixer hingegen macht die Bewegung aus elektrischer Energie. Die Windmühle nutzt die Kraft des Windes, um die Mahlsteine anzutreiben.
Elektrischer Strom ist eine sehr günstige Art der Energie: In der Lampe wird sie zu Licht, im Lautsprecher zu Schall, im Mixer zu Bewegung. Roboter in der Industrie brauchen Strom, um Teile von Autos zusammenzusetzen. Auch die Herstellung von Aluminium braucht sehr viel Strom.
Gibt es immer genug von jeder Art der Energie?
Die Sonne scheint jeden Tag. Auf Millionen von Jahren hinaus gibt es also genug Sonnenenergie. Man nennt das deshalb auch eine „erneuerbare Energie“. Die Wasserkraft nennt man deshalb auch eine erneuerbare Energie: Die Sonne lässt Meerwasser verdunsten. Dieses sammelt sich in den Wolken und regnet wieder herab.
Die Erdwärme gehört ebenfalls zu den erneuerbaren Energien. Sie erneuert sich zwar nicht wirklich, aber es hat sehr, sehr viel davon. Wenn der Mensch etwas davon braucht, ist es so wenig, dass man es gar nicht messen kann.
Holz gehört ebenfalls zu den erneuerbaren Energien. Man nennt es auch einen „nachwachsenden Rohstoff“. Man kann aus einem Wald immer nur so viel Holz herausholen, wie wieder nachwächst. Man nennt dies eine „nachhaltige Bewirtschaftung.
Kohle, Erdöl und Erdgas gibt es nur eine bestimmte Menge. Sie sind vor vielen Millionen Jahren entstanden. Tote Pflanzen wurden vom Meer überschwemmt und mit Erde zugedeckt. In langer, langer Zeit wurden daraus Kohle, Erdöl und Erdgas, die sogenannten fossilen Brennstoffe. Sollten die Menschen einmal alles davon aus der Erde geholt haben, ist es weg.
In Europa und Nordamerika haben die Menschen schon viel davon abgebaut. Heute gewinnt man viel Erdöl zum Beispiel in Saudi-Arabien und im Iran. Das sind Länder mit Herrschern, die mit Gewalt regieren. Diese Länder haben viel Geld wegen des Erdöls und können das Geld für ihre Zwecke einsetzen.
Die Wissenschaftler stellen zwar verschiedene Berechnungen an, aber klar ist so viel: Wenn wir weiter so viel Öl und Gas verbrauchen wie jetzt, reicht es nicht mehr für ein ganzes Jahrhundert. Dann sind die Vorräte für alle Zeiten aufgebraucht. Man nennt sie auch die „Nicht-erneuerbaren Energie-Quellen“.
Welche Probleme gibt es mit Nicht-erneuerbaren Energie-Quellen?
In den Jahren nach 1800 kam es zur Industriellen Revolution. Die Menschen haben große Fabriken gebaut und können seitdem viel mehr Dinge herstellen. Statt Holz oder Holzkohle verbrennen sie in der Industrie meistens Kohle, Erdöl oder Erdgas.
Das diese Energie-Quellen ausgehen, ist jedoch nicht das einzige Problem: In Kohle, Öl und Gas steckt sehr viel Kohlenstoff. Bei der Verbrennung entsteht daraus Kohlendioxid, man nennt es auch CO2, sprich: Ce-o-zwei. Davon gibt es immer mehr in der Luft. Deshalb steigen die Temperaturen auf der ganzen Welt an. Man nennt das die „globale Klimaerwärmung“. Deutschland hat deshalb bereits viele Kohlekraftwerke stillgelegt.
Auch Atomenergie ist nicht „erneuerbar“. Dafür braucht man Uran oder andere Stoffe, die man aus der Erde gewinnt. In den Atomkraftwerken entstehen atomare Abfälle. Diese geben starke Strahlungen ab. Man sieht diese Strahlungen zwar nicht, aber sie machen alle Lebewesen krank oder töten sie sogar. Die atomaren Abfälle werden an bestimmten Orten auf der Welt gelagert, auch in Deutschland und der Schweiz. Die Wissenschaftler suchen immer noch nach einer sicheren Lagerstätte.
Zudem ist die Atomenergie sehr gefährlich. Im Jahr 1986 explodierte ein Atomkraftwerk im russischen Tschernobyl. Im Jahr 2011 zerstörte ein Tsunami das Kernkraftwerk im japanischen Fukushima, sprich: Fukuschima. Beide Gegenden darf man heute wegen der Strahlung nicht mehr betreten.
