{"id":2933,"date":"2020-12-30T10:33:56","date_gmt":"2020-12-30T09:33:56","guid":{"rendered":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/?p=2933"},"modified":"2021-06-14T15:02:22","modified_gmt":"2021-06-14T13:02:22","slug":"3-4-physikalische-grundlagen-im-energiemanagement","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/3-4-physikalische-grundlagen-im-energiemanagement\/","title":{"rendered":"3.4 Physikalische Grundlagen im Energiemanagement"},"content":{"rendered":"
\n

Um die technische Seite des Energiemanagements verstehen zu k\u00f6nnen, m\u00fcssen ein paar Grundbegriffe aus der Physik erkl\u00e4rt werden. Ein Energieverantwortlicher muss diese Begriffe verstehen und unterscheiden k\u00f6nnen. Nur so kann er den Nutzen von energetischen Massnahmen verstehen und beurteilen.<\/p>\n

3.4.1 Kraft<\/h3>\n

Fast alles in unserem Alltag ben\u00f6tigt in irgend\u00adeiner Form Kraft, sei es, um die T\u00fcr zu \u00f6ffnen, Treppen zu steigen oder den Laptop in seiner \u00ad<\/span>Tasche zu tragen. In der klassischen Mechanik gilt:<\/p>\n

Kraft = Masse mal Beschleunigung<\/strong>
\n<\/p>\n<\/div>\n

<\/div>\n

Mit dieser mechanischen Definition der Kraft sind wir aus dem Alltag vertraut. Wenn wir in einem Auto sitzen und beschleunigen, dr\u00fcckt es uns in den Sitz. Sobald das Auto mit gleichm\u00e4ssiger Geschwindigkeit weiterf\u00e4hrt, versp\u00fcren wir diese Kraft nicht mehr, die Beschleunigung ist gleich null und somit die Kraft auch. Wird das Auto nun gebremst, dr\u00fcckt es uns gegen den Sicherheitsgurt und wir sp\u00fcren die Bremskraft. Auch beim Bremsen sind wir also beschleunigt, jedoch in umgekehrter Richtung. Physikalisch gesprochen, ist etwas immer dann beschleunigt, wenn es seine Geschwindigkeit \u00e4ndert, also schneller oder langsamer wird. Weiter hat etwas eine Geschwindigkeit, wenn es seinen Ort \u00ad\u00e4ndert. Die Distanz l zwischen zwei Orten k\u00f6nnen wir in Metern (m) messen. Wollen wir \u00adwissen, wie lange wir vom einen zum andern Ort ben\u00f6tigen, messen wir die Zeit t, wir z\u00e4hlen z.B. die Sekunden (s). Die Geschwindigkeit sagt also, wie schnell wir den Ort \u00e4ndern k\u00f6nnen:<\/p>\n

Geschwindigkeit = \u00c4nderung des Ortes pro Zeit<\/strong>
\n<\/p>\n

Sinngem\u00e4ss sagt uns die Beschleunigung also, wie schnell sich die Geschwindigkeit \u00e4ndert:<\/p>\n

Beschleunigung = \u00c4nderung der Geschwindigkeit pro Sekunde<\/strong>
\n<\/p>\n

Kr\u00e4fte treten in der Natur und der Technik in vielerlei Formen auf, sei es als Schwerkraft, Reibungskraft, elektromagnetische Kraft oder \u00adeiner beliebigen anderen Form. Berechnet werden sie alle etwas anders, gemessen werden sie aber immer in Newton (N). Folglich k\u00f6nnen Kr\u00e4fte mit\u00adeinander addiert, subtrahiert und verglichen werden.<\/p>\n

3.4.2 Energie und Arbeit<\/h3>\n

Die Energie ist der Schl\u00fcssel zum Leben. Deshalb ist es wichtig, die physikalische Bedeutung dieses Begriffes zu kennen. Mit dem Energiebegriff eng verkn\u00fcpft ist der Begriff der Arbeit. Vom Velofahren her wissen wir, dass es Energie braucht resp. man Arbeit erbringen muss, um beispielsweise dem See entlang von Z\u00fcrich nach Rapperswil zu fahren. Zuerst m\u00fcssen wir beschleunigen, dazu ben\u00f6tigen wir Kraft, um zu treten, und wir legen dabei einen gewissen Weg zur\u00fcck. Um dann nicht langsamer zu werden, m\u00fcssen wir weiter Kraft aufbringen, also weiter treten, bis wir in Rapperswil ankommen. Wenn wir also auf dem Velo arbeiten, dann \u00adbringen wir Kraft f\u00fcr das Treten auf, dadurch drehen sich die R\u00e4der und wir legen deshalb eine Weg\u00adstrecke zur\u00fcck. Diese Kraft dient dem \u00dcber\u00adwinden der Reibung, die uns sonst wieder abbremsen w\u00fcrde. Umgekehrt ist es nicht m\u00f6glich, zu treten und dabei keinen Weg zur\u00fcckzulegen. Tats\u00e4chlich gilt:<\/p>\n

Arbeit = Kraft mal Weg<\/strong>
\nEinheit: Joule J = N \u00b7 m = Nm<\/p>\n

Es ist aber m\u00f6glich, einen Berg hinunterzu\u00adrollen, ohne zu treten. Wir legen also einen Weg zur\u00fcck, ohne Kraft aufbringen zu m\u00fcssen. Mit der Definition der Arbeit finden wir leicht heraus, dass wir nicht arbeiten, was mit unserer Erfahrung nat\u00fcrlich \u00fcbereinstimmt.<\/p>\n

Um uns den Weg von Z\u00fcrich nach Rapperswil zu erleichtern, k\u00f6nnen wir auch ein E-Bike benutzen. Wir m\u00fcssen nun weniger arbeiten, daf\u00fcr erledigt der Elektromotor den Rest der Arbeit. Damit der Elektromotor arbeiten kann, ben\u00f6tigt er elektrische Energie, welche er aus einem Akku bezieht. Ist der Akku leer, h\u00f6rt der Motor auch auf zu arbeiten. Kurz: Ohne Energie keine Arbeit.<\/p>\n

Energie wird physikalisch korrekt als \u00abArbeitsverm\u00f6gen\u00bb bezeichnet. Arbeit als physikalischer Begriff kann als der Nutzen von Energie verstanden werden. Umgekehrt ist Energie \u00abgespeicherte\u00bb oder \u00abpotenzielle\u00bb Arbeit. Eine gewisse Arbeit verbraucht immer eine entsprechende Menge Energie. Die Einheit und der Wert sind gleich, vorausgesetzt, es gibt keine unerw\u00fcnschten Nebeneffekte, was in der realen Welt leider nie der Fall ist. Wird f\u00fcr 100 Joule Arbeit erbracht, so werden dazu 100 Joule Energie ben\u00f6tigt. In der realen Welt entsprechen die 100 Joule Energie dem theoretischen minimalen Energieeinsatz.<\/p>\n

Damit der Akku wieder Energie abgeben kann, muss er zuerst wieder geladen werden. Das heisst, er nimmt \u00fcber ein Netzkabel elektrische Energie auf und speichert diese, um sie sp\u00e4ter wieder abgeben zu k\u00f6nnen. Auch wir Menschen sind nach getaner Arbeit hungrig und brauchen neue Energie, welche wir in Form von Nahrung wieder zu uns nehmen und f\u00fcr den sp\u00e4teren Gebrauch speichern. Die zugef\u00fchrte Energie ist im Akku wie auch im K\u00f6rper chemisch gebunden.<\/p>\n

Was passiert nun mit der Energie, welche wir bei einer Velofahrt verbrauchen? Mit der Energie, welche zu Beginn der Fahrt f\u00fcr die Beschleunigung ben\u00f6tigt wurde, ist es noch am ehesten sp\u00fcrbar: am Ende der Fahrt werden damit die Bremskl\u00f6tze aufgeheizt. Diese werden beim Bremsen warm. Auch mit der restlichen Energie wird die Umgebung aufgeheizt (Reibung verursacht W\u00e4rme), sodass theoretisch die Bewohner neben dem Veloweg von einer ganz leicht \u00adh\u00f6heren Lufttemperatur profitieren k\u00f6nnen. Nur bleibt der Temperaturanstieg so klein, dass niemand ihn sp\u00fcrt, und so erhalten wir auch keinen Dank daf\u00fcr.<\/p>\n

Nun k\u00f6nnen wir sehr grundlegende und wichtige Zusammenh\u00e4nge erahnen. Energie kann in verschiedenen Formen auftreten (mecha\u00adnische Arbeit, W\u00e4rme, chemisch gebundene Energie, elektrische Energie usw.). Energie muss von irgend\u00adwoher kommen und wird in eine andere Energieform umgewandelt. Tendenziell hat die Energie die Neigung, sich in W\u00e4rme zu verwandeln. Und diese W\u00e4rme hat die Tendenz, sich zu \u00abverteilen\u00bb, beispielsweise W\u00e4rme, die durch Reibung entsteht. W\u00e4rmezufuhr f\u00fchrt zu einer Erh\u00f6hung der Temperatur. Wenn aber die Verteilung der Energie resp. W\u00e4rme so stark wird, dass der Temperaturanstieg nur noch sehr klein ist, dann n\u00fctzt diese Energie nichts mehr. Wir sagen, sie ist verloren, dabei ist sie noch vorhanden, aber eben nicht mehr sp\u00fcrbar und nicht mehr nutzbar. So gesehen, gibt es wertvolle und wertlose Energieformen. Solange wir aus einer Energieform Nutzen ziehen k\u00f6nnen, hat sie f\u00fcr uns einen Wert, und wir sind bereit, daf\u00fcr zu bezahlen. Beispielsweise kaufen wir Heiz\u00f6l oder Erdgas, um unser Haus zu beheizen, und wir bezahlen f\u00fcr elektrische Energie, um alle unsere elektrischen Ger\u00e4te zu betreiben. All diese hochwertige Energie wandeln wir letztlich in W\u00e4rme um, die sich bis zur absoluten Nutz\u00adlosigkeit verteilt. Die Energie ist noch da, f\u00fcr uns aber nicht mehr nutzbar und deshalb wertlos. Dieser \u00abEnergieverlust\u00bb durch W\u00e4rmeverteilung wird Dissipation genannt.<\/p>\n

Diese Zusammenh\u00e4nge sind im ersten Hauptsatz der Thermodynamik wie folgt definiert, der so f\u00fcr einen station\u00e4ren Fall gilt:<\/p>\n

Die Summe aller einem System zu- und ab\u00adgef\u00fchrten Energie ist null.<\/strong><\/p>\n

Energie kann offenbar nicht verbraucht, sondern nur umgewandelt werden. Damit wird es auch unm\u00f6glich (und scheinbar unsinnig), Energie zu sparen. Und dennoch wissen wir, dass der sogenannte Energieverbrauch eines der grossen Probleme der Menschheit darstellt. Dem Problem kommen wir insofern auf die Spur, wenn wir uns vergegenw\u00e4rtigen, dass wir laufend Formen hochwertiger Energie in nicht mehr nutzbare Abw\u00e4rme umwandeln.<\/p>\n

Der obige Hauptsatz kann auch wie folgt umgeschrieben werden:<\/p>\n

Energie kann nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden, geht aber nie verloren.<\/strong><\/p>\n

Energie wird in der Masseinheit Joule (J) ge\u00admessen, wobei ein Joule die Energiemenge ist, die es braucht, um mit der Kraft von einem Newton einen Meter zur\u00fcckzulegen: 1 Joule = 1 Newton \u00b7 Meter (1 J = 1 N \u00b7 m). Ein Joule ist dabei eine sehr kleine Energiemenge, weshalb meistens das Kilojoule (kJ) genutzt wird (das Tausend\u00adfache eines Joules) oder das Megajoule (MJ), das Millionenfache eines Joules. Eine weitere h\u00e4ufige und handliche Gr\u00f6sse, mit der Energie gemessen wird, ist die Kilowattstunde, abgek\u00fcrzt kWh. Die Kilowattstunde kennen wir von unserer Stromrechnung, die wir regelm\u00e4ssig bezahlen m\u00fcssen. Strom ist bei der Rechnung allerdings das falsche Wort. Wir bezahlen nicht Strom, sondern Energie, eben die Kilowattstunden. Unsere Stromrechnung ist in Tat und Wahrheit eine Energierechnung. Aus Joule (Ws) werden Kilowattstunden mit der Umrechnung: 1 kWh = 1000 (f\u00fcr Kilo) \u00b7 1 W \u00b7 3600 s = 3\u2019600\u2019000 Ws (= J) = 3600 kJ = 3,6 MJ (Megajoule), oder kurz:<\/p>\n

1 kWh = 3,6 MJ<\/strong><\/p>\n

Das alte Mass, um die Energie oder Arbeit zu messen, ist die Kalorie. Im Alltag kennen wir dieses Mass nur noch durch die Angaben der enthaltenen Kalorien (cal) in Lebensmitteln. Es gilt:<\/p>\n

1 cal = 4,18 J bzw. 1 kcal = 4,18 kJ<\/strong><\/p>\n

3.4.3 Leistung<\/h3>\n

Nach der Energie (und der Arbeit) f\u00fchren wir nun noch den Begriff der Leistung ein. Wie die Masse und das Gewicht, so werden auch die Leistung und die Energie oft verwechselt oder einander gleichgestellt. Dabei besteht wohl ein Zusammenhang, die Begriffe bedeuten aber nicht dasselbe. Der Zusammenhang ist die Zeit. Die Leistung sagt, wie schnell wir die Energie verbrauchen bzw. eine Arbeit erledigen. Wir k\u00f6nnen eine Arbeit schnell oder langsam erledigen, die Arbeit bleibt dieselbe, die Leistung ist aber eine andere. Wir k\u00f6nnen nicht arbeiten, ohne zu leisten, oder umgekehrt. Wichtig ist immer zu wissen, ob uns interessiert, wie schnell etwas erledigt wird, das entspricht der Leistung, oder ob wir wissen wollen, was erledigt wird, das entspricht dann der Arbeit bzw. Energie. Die Leistung ist folgendermassen definiert:<\/p>\n

Leistung P = Energie E pro Zeiteinheit t<\/strong>
\nEinheit: Watt = Joule pro Sekunde
\n\"\"<\/p>\n

Ein Watt ist eine sehr kleine Leistung. Schon beim Sitzen setzt unser K\u00f6rper ann\u00e4hernd 100 Watt um, die er in Form von W\u00e4rme abgibt. Beim Velofahren sind es je nach Geschwindigkeit (und Steigung) bis zu 500 Watt. In der Technik werden deshalb Leistungen meist in Kilowatt (1 kW = 1000 W) angegeben (vergleiche Gramm g und Kilogramm kg).<\/p>\n

Weil das Kilowatt (kW) eine \u00abhandliche\u00bb Gr\u00f6s\u00adse ist, wird auch Energie oft unter Verwendung dieser Einheit, kombiniert mit einer Zeit, verwendet. Als Zeit ist die Stunde (h) geeignet, es ergibt sich die Kilowattstunde (kWh) f\u00fcr \u00adEnergie.<\/p>\n

Ebenfalls eine Leistungseinheit, allerdings eine veraltete, ist die Pferdest\u00e4rke (PS, 1 PS = 0,736 kW). Diese Einheit kennen wir nur noch aus der Autowerbung.<\/p>\n

3.4.4 Zusammenhang zwischen Energie und Leistung<\/h3>\n

Aus<\/strong> \"\"
\nwird<\/strong> \"\"<\/p>\n

Der Zusammenhang zwischen Energie und Leistung soll hier noch mit einem Beispiel erl\u00e4utert und vertieft werden. Betrachten wir einen Raclette-\u00adOfen und die Uhr des Kochherdes. Der Raclette-Ofen hat eine Leistung von 1000 W = 1 kW. Er wird 8-mal im Jahr w\u00e4hrend je 1 Stunde und 6 Minuten eingeschaltet. Die Uhr des Kochherdes (eine elektronische Digitaluhr mit Leuchtdiodenanzeige) verbraucht 2 Watt Leistung. Da sie aber nicht mit einer Spannung von 230 V aus der Steckdose betrieben werden kann, wird noch ein Netzteil ben\u00f6tigt, welches die Netzspannung zu Kleinspannung wandelt. Dieses ist nur preislich optimiert und hat deswegen eine Verlustleistung von 8 Watt, sodass der Kochherd das ganze Jahr \u00fcber 10 Watt aus dem Netz bezieht. Welches der beiden Ger\u00e4te braucht mehr Energie?<\/p>\n

Raclette-Ofen: 8 mal 1 Stunde 6 Minuten sind 8 mal 1,1 h = 8,8 h<\/span>
\nEnergie = Leistung \u00b7 Zeit = 1 kW \u00b7 8,8 h = 8,8 kWh<\/span>
\nUhr vom Herd: Die Uhr l\u00e4uft das ganze Jahr: 365 Tage \u00e0 24 h gibt 8760 h.
\nEnergie = 10 W \u00b7 8760 h = 87\u2019600 Wh = 87,6 kWh<\/span><\/p>\n

Die Uhr vom Herd braucht etwa 10-mal mehr Energie, trotz ihrer sehr kleinen Leistung!<\/p>\n

Die Energieeinheit Kilowattstunden (kWh) ist tats\u00e4chlich sehr praktisch. In die Basiseinheit der Energie Joule umgerechnet ergibt sich: 8,8 kWh = 8,8 \u00b7 1000 W \u00b7 3600 s = 31\u2019680\u2019000 J resp. 31\u2019680 kJ resp. 31,68 MJ.<\/p>\n

Da ein Joule eine sehr kleine Energieeinheit ist, rechnet man Kilowattstunden meist direkt in Megajoule (MJ) um. Der Umrechnungsfaktor betr\u00e4gt 3,6 MJ\/kWh (siehe oben).<\/p>\n

Auf unserer Stromrechnung, die ja eine Energierechnung ist, werden uns die Kilowatt\u00adstun\u00adden in Rechnung gestellt. Je nach Produkt (Solar-, Wasser-, Atomstrom oder einem \u00adanderen Strommix) und der Tageszeit variieren die Energiepreise. F\u00fcr eine Kilowattstunde bezahlen wir etwa CHF 0.15. Ein Joule kostet nach der obigen Umrechnung also CHF 0.000000040. Das Joule ist f\u00fcr die Rechnung also v\u00f6llig ungeeignet. Das Megajoule mit CHF 0.040 w\u00e4re schon wesentlich handlicher. Aber wir sind uns die Kilowattstunde gewohnt, und wenn wir die Zahlen anschauen, macht es auch Sinn.<\/p>\n

Die Energie (f\u00fcr den \u00abAlltag\u00bb meist in kWh angegeben und auch so verrechnet) und die Leistung (meist in kW) m\u00fcssen strikt getrennt betrachtet werden. Eine grosse Leistung heisst noch nicht zwingend viel Energie, eine kleine Leistung, welche aber lange Zeit eingeschaltet bleibt, kann viel Energie bedeuten.<\/p>\n

Oft hat ein Ger\u00e4t eine variable Leistung (z.B. ein Fotokopierer, welcher eine Heizung mit viel Leistung hat, die aber nur zum Aufheizen ben\u00f6tigt wird). Beim Kopieren ben\u00f6tigt der \u00adFotokopierer Leistung f\u00fcr den mechanischen Papiertransport und das Licht, w\u00e4hrend der Stillstandszeit (im eingeschalteten, kopierbereiten Zustand, im Stand-by) eine tiefe Leistung, zum Warmhalten der Fixierrolle. Vielleicht hat er noch eine Energiesparfunktion. Dann wird die Fixierrolle nur auf einer tieferen Temperatur gehalten, die Stand-by-Leistung ist noch tiefer (daf\u00fcr muss vor dem n\u00e4chsten Kopieren eine kurze Zeit gewartet werden). Die Aufheizleistung bleibt dieselbe, der Energieverbrauch kann dank der Energiesparfunktion aber wesentlich sinken, da die meisten Kopierer w\u00e4hrend der meisten Zeit im Stand-by-Betrieb stehen. Die Leistungsangabe auf dem Typenschild des Kopierers hilft uns nicht zum Berechnen seines Energieverbrauches. Der Energieverbrauch ist die durchschnittliche Leistung mal die Betriebszeit (oder mathematisch das Integral der Momentanleistung \u00fcber die Zeit). Die durchschnittliche Leistung h\u00e4ngt dabei vom Gebrauch des Kopierers ab (intensiv oder selten gebraucht, mit Gebrauch der Energiespartaste etc.) und muss in der Praxis ge\u00admessen werden.<\/p>\n

3.4.5 Energie und Entropie<\/h3>\n

Was bedeutet der Energieerhaltungssatz f\u00fcr unser Leben? Energie kann offenbar nicht verbraucht, sondern nur umgewandelt werden. \u00adDamit wird es auch unm\u00f6glich (und scheinbar unsinnig), Energie zu sparen. Und dennoch \u00adwissen wir, dass der sogenannte Energieverbrauch eines der grossen Probleme der Menschheit darstellt. Dem Problem kommen wir auf die Spur, wenn wir eine weitere Erkenntnis aus der Velo\u00adtour am Z\u00fcrichsee betrachten: Die \u00adEnergie hat die \u00adTendenz, sich zu verteilen. Alle \u00adEnergie wird zuletzt in W\u00e4rme umgewandelt. Und diese W\u00e4rme verteilt sich resp. fliesst zu tieferen Temperaturen, bis der Temperaturanstieg nicht mehr nutzbar ist. Es entsteht aus einer Energiequelle, in der die Energie in konzentrierter, nutzbarer Form gespeichert ist, nicht nutzbare, verteilte Ab\u00adw\u00e4rme. Die Qualit\u00e4t beziehungsweise der sogenannte Ordnungszustand nimmt ab. Und diese Entwicklung kann nicht r\u00fcckg\u00e4ngig gemacht werden. Aus dem Temperaturanstieg von weniger als \u00adeinem Millionstel Grad Celsius entlang der Velo\u00adstrecke kann man keine Getreide\u00adriegel mehr herstellen. Der Prozess ist also irreversibel. Das Analoge gilt beispielsweise f\u00fcr Farben: Solange sie wohlgeordnet sind, sind sie nutzbar. Werden sie aber vermischt (die Unordnung nimmt zu), so k\u00f6nnen sie nicht mehr \u00abentmischt\u00bb werden, oder aber es braucht \u00adeinen enormen Aufwand. Offensichtlich besteht eine starke und unumkehrbare Tendenz zur Un\u00adordnung.<\/p>\n

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik beschreibt diese Zusammenh\u00e4nge vereinfacht wie folgt:<\/p>\n

Die Unordnung nimmt immer zu.<\/p>\n

Anstelle von Energie sparen m\u00fcsste es also \u00adheissen: Ordnung halten.In der Thermodynamik nennt man diese \u00abUnordnung\u00bb Entropie. Die Entropie (Formelzeichen S) kann nur gr\u00f6sser werden oder allenfalls gleich bleiben. Vorg\u00e4nge ohne Entropie\u00adzunahme w\u00e4ren umkehrbar (reversible Prozesse), in der Praxis aber gibt es sie so nicht. Je weniger ein Vorgang umkehrbar ist, desto gr\u00f6s\u00adser ist die Entropiezunahme. Auch Temperatur kann als Ordnung betrachtet werden: Je h\u00f6her die Temperatur, desto h\u00f6her die Ordnung. Deshalb gilt auch:<\/p>\n

W\u00e4rme fliesst immer von h\u00f6herer zu nied\u00adrigerer Temperatur, nie umgekehrt.<\/p>\n

Wenn ein Haus mit Heiz\u00f6l geheizt wird, so wird diesem Haus Energie in sehr geordneter, konzentrierter Form (als Heiz\u00f6l resp. als chemisch gebundener Energie) zugef\u00fchrt. Im Heiz\u00adkessel wird das \u00d6l verbrannt, das heisst in W\u00e4rme umgewandelt. Dabei entsteht eine Flamme, \u00adwelche 1000 \u00b0C bis 1300 \u00b0C heiss wird. Auch so ist die Energie noch sehr konzentriert (was man gut sp\u00fcren k\u00f6nnte, wenn man die Hand in die Flamme hielte). F\u00fcr die Heizung mit Radiatoren wird die W\u00e4rme der Flamme an Wasser \u00fcbertragen, welches auf max. 50 \u00b0C (fr\u00fcher bis max. 80 \u00b0C) erw\u00e4rmt wird. Nun verbrennt man sich die Hand schon nicht mehr. Mit diesem Wasser wird die Stube (resp. die Raumluft) auf 22 \u00b0C geheizt, was sich sch\u00f6n wohlig anf\u00fchlt. Leider ist kein Haus ideal isoliert. Die W\u00e4rme geht mehr oder weniger rasch an die Umgebung ver\u00adloren. Diese Umgebung wird dadurch zwar aufgeheizt, aber nur so schwach, dass h\u00f6chstens in Stadtzentren (z.B. Z\u00fcrich-City) die Aussenluft etwa 1 \u00b0C w\u00e4rmer wird und entsprechend etwas weniger Schnee ger\u00e4umt werden muss, ansonsten ist die Temperaturzunahme nicht mehr sp\u00fcrbar. Man kann mit der Umgebungsw\u00e4rme, auch wenn sie ganz leicht erh\u00f6ht ist, das Nachbarhaus nicht mehr heizen, ausser es wird ein technischer Trick namens W\u00e4rmepumpe angewendet. Dazu muss ein Teil hochwertige, eben wieder stark geordnete Energie (in Form von Strom oder eventuell Brennstoff) zugef\u00fchrt werden.<\/p>\n

Die wesentliche Gr\u00f6sse aus Sicht der \u00adPhysik ist deswegen nicht die Energie, sondern die \u00adEntropie. Je weniger Entropiezunahme wir verursachen, desto geringer wird unser \u00abEnergieproblem\u00bb. Alle Massnahmen zur Energieeinsparung haben letztlich eine Verringerung der Entropiezunahme zu Folge, oder sie sind nicht wirklich wirksam. Umgekehrt heisst das, dass die Entropiezunahme verringert werden sollte, das heisst, es sollte Unordnung vermieden werden.<\/p>\n

Analog dazu kann auch der Verbrauch von Rohstoffen als Entropieproduktion verstanden werden. Entweder die Rohstoffe werden in \u00adimmer kleineren Teilen immer gleichm\u00e4ssiger \u00fcber die ganze Welt verteilt, bis sie nicht mehr wieder zur\u00fcckgewonnen werden k\u00f6nnen (z.B. \u00adKupfer, das in immer d\u00fcnnere Dr\u00e4hte gezogen wird und immer mehr verteilt wird). Oder Rohstoffe werden \u00abverbraucht\u00bb, indem sie in andere Stoffe umgewandelt werden, die z.B. dann nicht mehr nutzbar sind (z.B. die Nutzung von D\u00fcnge\u00admitteln). Vorhanden sind diese Stoffe aber immer noch, nur eben nahm die \u00abUnordnung\u00bb stark zu.<\/p>\n

Exergie und Anergie<\/h4>\n

Heute wird Energie oft in Exergie und \u00adAnergie unterteilt. Unter Exergie wird der Teil einer W\u00e4rme\u00admenge verstanden, der mittels eines idealen thermodynamischen Kreisprozesses in mechanische Energie umgewandelt werden kann. Dann gilt der Carnot-Wirkungsgrad, der umso h\u00f6her ist, umso gr\u00f6sser der Unterschied zwischen oberer und unterer \u00adSystemtemperatur im Kreisprozess ist. Anergie ist dann der rest\u00adliche Teil der Energie, der gem\u00e4ss dem Carnot-\u00adWirkungs\u00adgrad nicht umgewandelt werden kann. Vereinfacht wird oft gesagt, Exergie sei der nutzbare, Anergie dann der nicht nutzbare Teil von Energie. Sowohl aus physikalischer Sicht wie auch praktisch ist diese Unterteilung allerdings fraglich und willk\u00fcrlich. Sie h\u00e4ngt stark von den Randbedingungen ab (z.B. eben von den Temperaturen im System) und von der gew\u00fcnschten Nutzungsart der Energie. Will man z.B. heizen, k\u00fchlen oder Licht erzeugen? Je nachdem ist die Nutzbarkeit einer bestimmten Energiemenge auf einem bestimmten Temperaturniveau ganz unterschiedlich.<\/p>\n

Viel zielf\u00fchrender ist es, wenn die Begriffe Energie und Entropie verstanden werden. Damit kann immer physikalisch korrekt nach optimalen L\u00f6sungen gesucht werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Um die technische Seite des Energiemanagements verstehen zu k\u00f6nnen, m\u00fcssen ein paar Grundbegriffe aus der Physik erkl\u00e4rt werden. Ein Energieverantwortlicher muss diese Begriffe verstehen und unterscheiden k\u00f6nnen. Nur so kann er den Nutzen von energetischen Massnahmen verstehen und beurteilen. 3.4.1 Kraft Fast alles in unserem Alltag ben\u00f6tigt in irgend\u00adeiner Form Kraft, sei es, um die […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[5],"tags":[],"class_list":["post-2933","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-grundlagen"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2933","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2933"}],"version-history":[{"count":7,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2933\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":3270,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2933\/revisions\/3270"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2933"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2933"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2933"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}