Azubi Modul 3&4 im Projekt HAKS

1. Was ist Energie?
Und was kann man damit machen?
1
Quelle: Wikipedia: CC BY:SA 3.0 Namensnennung:
AwOiSoAk KaOsIoWa

2. Ablauf des Tages
1. Begrüßung, Einstieg, Papierkram
2. Was ist Energie? Für eine praktisches Verständnis von Energie in unserem Alltag
Werner Müller (Institut Technik und Bildung)
3. Was ist eigentlich Wärme?
4. …und wie funktioniert Dämmung?
Heinfried Becker (energiekonsens)
5. Bauphysik in der eigenen Praxis
Fazit und Videoarbeit
Dazwischen: Pausen
2

3. 3
http://www.nordkurier.de/sites/default/files/styles/artikel_bild_640px/public/dcx/2013/10/23/doc6cdzi4ykn74kk2glee__file6c
dur12ka3a2z17xhky.jpg?itok=uHEY96me
http://www.karriere.de/media/Job/3/PauseN_420_JeanB.-Fotolia.jpg
Kaffee- und Mittagspause
wie vereinbart, aber flexibel
Raucherpausen
nach Bedarf
Kaffee, Tee und andere Getränke sind
kostenlos;
https://t1.ftcdn.net/jpg/00/59/76/26/240_F_59762654_9PdPFs0Zx8fOFPQhfXn0H9WSc2shrm9r.jpg
Hinweise zur Organisation

4. Aufwärmen
Und was wissen Sie bereits über
Energie?
Welche Fragen haben Sie?
4
Bild: Janne Karaste - Eigenes Werk, CC BY-SA 2.0,
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=169278
„Was ist Energie?“ - kleines Video zum Ankommen und Aufwärmen.
(https://www.youtube.com/watch?v=2qFLhKayuyQ)

5. Mensch sein mit Energie – kleine
Geschichte der Energienutzung
Historisch betrachtet nutzen
Menschen zunächst ihre eigene
Muskelkraft (durch Werkzeuge
verstärkt) und Tiere zur
Fortbewegung und zum
Lastentransport.
Mit der Beherrschung des Feuers
folgen Nahrungsmittelzubereitung,
Wärme, Metallverarbeitung, Licht
und wohl auch neue Formen der
Urbarmachung von Land und der
Kriegführung. Quelle: http://www.equitrekking.com/images/uploads/donkeys%20carry%20heavy
%20load_brooke.jpg

6. Erst gegen Ende des Römischen
Reichs (9. Jhd.), als Sklaven knapp
und teuer werden, wird Wasserkraft
als mechanische Energiequelle in
zunehmendem Maße genutzt.
Windmühlen wurden im mittleren
Osten etwa ab dem 10. Jhd. genutzt.
Besonders die Herstellung von Eisen mit Holz führte schon bald zu den ersten
„Energiekrisen“ (für 1 T Eisen wurden ca. 1.000 T Holz benötigt).
Kohle schien hierfür eine gute und dauerhafte Lösung zu sein…
Mehr dazu: http://www.oekosystem-erde.de/html/energiegeschichte.html
Quelle: http://www.bine.info/publikationen/basisenergie/publikation/wasserkraft/ © triolog,
Freiburg
Mensch sein mit Energie – kleine
Geschichte der Energienutzung

7. 7
”Im Jahre 1859 entdeckte
die Menschheit in ihrem
Keller eine riesige
Schatzkiste. Es waren dies
Öl und Gas, fantastisch
billige und leicht nutzbare
Energiequellen. Wir ... taten
das, was jeder tun würde,
der in seinem Keller einen
Schatz entdeckt - nämlich
auf den Putz hauen, und so
haben wir dann mit großem
Vergnügen diesen Schatz
verjubelt.”
(Kenneth E. Boulding,
Wirtschaftsprofessor
University of Colorado, 1978)
Dann kam die industrielle Revolution…
…
Heute verbraucht ein Deutscher rund
132 kW/h pro Tag. Das entspricht der
Leistung von über 75 körperlich
schwer arbeitenden Menschen.
Mensch sein mit Energie – kleine
Geschichte der Energienutzung

8. Was ist Energie?
Physikalisch betrachtet ist Energie die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten.
Wenn ein Auto durch einen Motor angetrieben wird, dann wird
mechanische Arbeit verrichtet.
Hier wird chemische Energie (die im Treibstoff steckt) in
Bewegungsenergie umgewandelt.
Energie kann von einer Art in eine andere umgewandelt werden.
Außerdem weiß man, dass sie nicht verloren geht und auch nicht
geschaffen werden kann.
Das Besondere: Energie zeigt sich erst dann richtig, wenn sich etwas tut,
wenn sie wirkt oder genauer die Umwandlung stattfindet.
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9. Fakt ist:
Ohne Energie ist nichts.
Überhaupt nichts.

10. Energieträger
Energieträger sind Medien, in denen Energie gespeichert werden kann.
Primäre Energieträger (=Energiespeicher)
•fossile Energieträger wie Erdöl, Kohle, Erdgas
•Kernbrennstoffe wie Uran
•Biomasse (Holz, Palmöl, Mais…)
•Fette, Kohlenhydrate und Proteine in der Nahrung
Energiegehalt von Primärenergieträgern (Beispiele)
•Erdgas: 8,2 kWh/m³ (L-Gas), 11,1 kWh/m³ (H-Gas)
•Benzin: 8,76 kWh/l, Heizöl 11,0 kWh/l
•Pellets: 4,8 kWh/kg
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11. Von der Primärenergie zum Nutzen
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Primärenergie
• Erdgas
• Erdöl
• Kohle (Stein- Braun-)
• Kernenergie
• Erneuerbare:
Wind, Photovoltaik,
Biomasse,
Geothermie,
Wasserkraft
Endenergie
• Strom
• Heizöl
• Benzin, Diesel, Kerosin
• Erdgas
• Brennholz, Pellets
Nutzen
• Transportieren
• Heizen
• Kühlen
• Antreiben
• Beleuchten
• Informations- u.
Kommunikationstechnik (IuK)
• Ernähren
Eigene Grafik Werner Müller
Primärenergie mussPrimärenergie muss
aufbereitet werden, um sieaufbereitet werden, um sie
z.B. als Strom nutzen zuz.B. als Strom nutzen zu
können.können.
Endenergie ist die Energie, die
man als Verbraucher direkt nutzt.
Sie wird durch Umwandlung von
Primärenergie bereitgestellt.

12. Erscheinungsformen von Energie
Man unterscheidet verschiedene Erscheinungsformen von Energie:
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13. Wandlungsverluste
Quelle: Wikipedia CC-by-sa-3.0
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Heute benötigt man für die Erzeugung
einer kWh elektrischen Stroms fast 2,6
kWh Primärenergie (Kohle, Erdgas,
Erdöl).
Aus der Endenergie Strom wird z.B.
die Nutzenergie Licht. Da
konventionelle Glühbirnen nur ca. 5%
des Stroms in Licht umsetzen, werden
am Ende nur 2-4% der ursprünglichen
Primärenergie genutzt – der Rest
verpufft als Wärme.

14. Die Kilowattstunde
Die Einheit mit der wir in Beruf und Alltag am meisten zu tun haben, ist die
kWh.
Doch was heißt das?
Wie viel ist das?
Und was kann man damit machen?
Wie viel Energie kann ein Mensch „erzeugen“?

15. manpower
https://www.youtube.com/watch?v=Tn4N55JL5wI

16. Energiemengen
1 kWh entspricht ca. dem Energiegehalt von
• 250 g Holz, 208 g Pellets
• 85 g Heizöl
• 160 g Schokolade
• 238 g Spaghetti
Oder dem Energiebedarf von
• 7 h Fernsehen
• 5,6 kg Wäsche mit 40° waschen (Energieklasse A)
• 10 l Wasser von 20 auf 100° C erhitzen
• 1 T Masse 367m hoch heben
• 50 h denken.
http://www.bine.info/publikationen/basisenergie/publikation/waerme
pumpen-die-heiztechnik-alternative/

17. Graue Energie
Alle Produkte und Dienstleistungen benötigen Energie (und Rohstoffe) zur
Herstellung, bzw. Bereitstellung. Diese nennt man auch „graue Energie“. Graue
Energie wird auch in Energiebilanzen beim „kumulierten Energieaufwand“
(KEA) berücksichtigt.
Beispiele:
•1 kg Schokolade: 2,5 kWh
•1 Aludose 5 kWh
•1 l Benzin 1,6 kWh
•500 Blatt Kopierpapier chlorfrei gebleicht: 41 kWh; 500 Blatt Kopierpapier
recyclet: 28 kWh
•1 PC: 3.000 kWh (plus 1,5 Tonnen Rohstoffe)
•1 Automobil: ca. 25.000 – 50.000 kWh

18. Energie speichern und transportieren
In Form der Energieträger kann Energie auch gespeichert und
transportiert werden.
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Das Speichermedium bei
Wärmespeichern ist in der
Regel Wasser. Anfallende
Wärme, zum Beispiel von
einer Solaranlage, wird
gespeichert, damit auch
dann warmes Wasser
vorhanden ist, wenn die
Sonne mal nicht scheint.

19. Energie speichern und transportieren
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Elektrische Energie kann man z.B. in Pumpspeicherkraftwerken als
Lageenergie speichern. Bei geringer Stromnachfrage wird Wasser mit elektrischer
Energie in den höher gelegenen Speichersee gepumpt. Wird dann wieder
elektrische Energie benötigt, kann das gespeicherte Wasser zum Antrieb der
Kraftwerksturbinen genutzt werden, um wieder Strom zu gewinnen.
Quelle: bine-info

20. Jetzt wird‘s mal physikalisch
Die SI-Einheit für Energie ist Joule (J).
Andere gebräuchliche Einheiten sind je nach Anwendungsgebiet
Wattsekunde (Ws) oder Voltamperesekunde (VAs).
Auch Newtonmeter (Nm, Einheit für Drehmoment) wird teilweise als
Bezeichnung für Energie benutzt.
Glücklicherweise ist die Umrechnung recht einfach: 1J = 1 Ws = 1 VAs = 1
Nm.
Das entspricht übrigens etwa der Energiemenge, die beim Anheben einer
Schokoladentafel (ca. 100 g) um 1 Meter in dieser gespeichert wird.
Nur die Kalorie (cal) fällt aus dem Schema: 1 cal = 4,186 Ws.
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21. Energieverluste
Wandlungsverluste
Jede Maschine arbeitet mit Energieverlust, d.h. sie nimmt mehr Energie auf, als
sie an nutzbarer Energie abgibt. Ein großer Teil der Verluste ist auf unerwünschte
Effekte, wie Reibung und Wärmeentwicklung zurückzuführen.
In Gebäuden sind es vor allem
Verluste durch Lüftung und
Transmission, also
Wärmetransport durch
Gebäudeteile (Außenwände,
Dach, Fenster etc.).
Quelle: Callux-Projekt

23. Eine neue Energieversorgung
Unsere Energieversorgung befindet sich derzeit im Wandel. Bislang sind die
fossilen Energieträger Kohle, Erdöl und Erdgas die wichtigsten Lieferanten.
Diese werden heute knapper. Der technische Aufwand für ihre Entnahme
und die damit verbundenen Risiken und Eingriffe in die Natur nehmen zu.
Sicher ist: Wollen wir den Klimawandel auf ein einigermaßen erträgliches
Maß begrenzen, müssen wir so viel wie möglich „in der Erde lassen“.
Die wichtigsten Gründe für eine nachhaltigere Energiewirtschaft sind:
•Die Endlichkeit der vorhandenen Ressourcen fossiler Energieträger und die
mit deren Entnahme verbundenen Schäden
•Die Gewährleistung der Energieversorgung
•Die Verhinderung des Klimawandels („Treibhauseffekt“) durch Senkung der
Kohlendioxid (CO2)-Emissionen.

24. Klimawandel…
…wie war das noch mal?
https://www.youtube.com/watch?
v=dMDQzXvEBTE
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25. Strategien für den Wandel
Um einen Wandel der Energieversorgung zu
erreichen, werden im Wesentlichen drei
Strategien verfolgt:
•Verringerung des Energiebedarfs
•Erhöhung der Energieeffizienz
•Verstärkte Nutzung erneuerbarer
Energien.
Sichtbare Beispiele für den beginnenden
Wandel sind Windkraftanlagen und
Photovoltaikpanels auf vielen Dächern.
Quelle: Powerpoint ClipArt

26. Gebäude und Gebäudetechnik sind zentral
Fast 40 Prozent des Energieverbrauchs in Deutschland gehen auf das Konto
des Gebäudesektors. In Privathaushalten benötigen allein Heizung und
Warmwasseraufbereitung 85 Prozent der Energie – hier liegen deshalb auch
große Einsparpotenziale.
Die Bundesregierung strebt an, dass
der Gebäudebestand bis zum Jahr
2050 nahezu klimaneutral wird.
Dafür muss der Bedarf an
Primärenergie
um 80 Prozent gesenkt werden.

27. Effizienz steigern, Verluste senken
Dicke von Baumaterialien bei gleichen
Dämmeigenschaften:
Quelle: eigene
Entwicklung
Werner Müller