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| Lexikon | Wärmeäquivalent (Q = 4,1868) | |
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| Hintergrund | In der Physik wurden früher für die verschiedenen Formen der Energie der Mechanik, der Wärme und Elektrizität unterschiedlichen Maßeinheiten definiert, z.B. für Wärme die Einheit Kalorie (cal): | ||||||||||||||||||||||||
Definition: |
1 Kalorie (1 cal) ist die Wärmeenergie, die benötigt wird, um 1 Gramm Wasser um 1 ° Celsius zu erwärmen. Zur exakten Definition: siehe z.B. Wikipedia |
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| 1 cal = 4,1868 J |
Der britische Physiker James Prescott Joule (1818-1889) hat mit einer komplizierten Messvorrichtung sehr genau ermittelt, wieviel mechanische Energie in einer Wärmemenge von 1 Kalorie steckt. Ihm zu Ehren wurde dann die international verbindliche Energieeinheit mit "Joule (J) bezeichnet. Seit 1956 wurde die Internationale Kalorie auf 4,1868 Joule festgelegt. |
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| Q = 4,1868 |
Der Umrechnungsfaktor Q = 4,1868 wird oft mit "Wärmeäqivalent" bezeichnet. Er wird immer dann verwendet, wenn eine veraltete über die Kalorie definierte Energieeinheit in die international verbindliche Einheit Joule (J) umgerechnet wird. Im Kontext der Agenda 21 sind das die Steinkohle- bzw. Öleinheit. |
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| Definition: Steinkohleeinheit (SKE) |
1 SKE ist die Wärmeenergie, die in einem durchschnittlichen Kilogramm Steinkohle steckt: 1 SKE = 7000 kcal. | ||||||||||||||||||||||||
| 1 SKE = 7Q MJ 1 SKE = 29,3076 MJ 1 MtSKE = 29,3076 PJ 1 GtSKE = 29,3076 EJ |
Umrechnung: 7000 kcal = 7000 • Q kJ = 7Q MJ = 29307,6 kJ = 29,3076 MJ Die Umrechnung von "Millionen Tonnen Steinkohleeinheiten" (MtSKE) ergibt sich aus Erweitern mit der Potenz 106 • 103 = 109: 29,3076 MJ • 109 = 29,3076 106 J • 109 = 29,3076 1015 J = 29,3076 PJ Die Umrechnung von "Milliarden Tonnen Steinkohleeinheiten" (GtSKE) ergibt sich aus noch einmal Erweitern mit 103: 29,3076 1015 J • 103 = 29,3076 • 1018J = 29,3076 EJ |
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| Definition: Öleinheit (Oe) |
1 OE ist die Wärmeenergie, die in einem durchschnittlichen Kilogramm Erdöl steckt: 1 OE = 10.000 kcal. | ||||||||||||||||||||||||
| 1 OE = 10Q MJ 1 OE = 41,868 MJ 1 MtOE = 41,868 PJ 1 GtOE = 41,868 EJ |
Umrechnung: 10.000 kcal = 10.000 • Q kJ = 10Q MJ = 41,868 MJ Die Umrechnung von "Millionen Tonnen Öleinheiten" (MtOE) bzw. "Milliarden Tonnen Öleinheiten" (GtOE) ergibt sich wie bei Steinkohleinheiten (s.o.) durch Erweitern mit Zehnerpotenzen. |
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| Definition: Kilowattstunde (kWh) 1 kWh = 3,6 MJ 1 TWh = 3,6 PJ |
Die "Kilowattstunde" (kWh) ist die wohl im Alltag bekannteste Energieeinheit (z.B. Stromverbrauch in Privathaushalten), sie ist jedoch nicht definiert über das Wärmeäquivalent, sondern direkt abgeleitet aus Joule: 1 Watt = 1 Joule pro Sekunde (1 W = 1 J/s), also mit 1h = 3600s: 1 Wh = 1 W • 3600s = 1000 J/s • 3600s = 3.600 J = 3,6 kJ 1 kWh = 103 Wh = 103 • 3.6 kJ = 3,6 MJ |
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| Terawattstunde (TWh) 1 TWh = 3,6 PJ 1 MtSKE = 7Q /3,6 TWh 1 MtOE = 10Q /3,6 TWh |
Für den Stromverbrauch von Ländern wird meist die "Terawattstunde (TWh) verwendet: 1 TWh = 1 Billion Wattstunden = 1 Milliarde Kilowattstunden 1 TWh = 1012 Wh = 1012 • 3.6 kJ = 3,6 PJ Die Terawattstunde wird hier ergänzend aufgeführt zwecks Umrechnung von MtSKE bzw. MtOE in TWh (s.u. 2.Beispiel) |
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Zehnerpotenzen
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Da die Basiseinheit 1 Joule eine sehr geringe Energiemenge darstellt, müssten übliche Energieverbräuche in der Energiewirtschaft mit sehr viel Nullen ausgedrückt werden. In Technik und Wissenschaft werden deshalb Abkürzungen für Zehnerpotenzen (Präfixe) verwendet, die dann eine handliche Kurzschreibweise ermöglichen, die auch bei den Umrechnungen oben verwendet wird. Mittels der Maßeinheit Petajoule (PJ) bzw. Exajoule (EJ) werden große Energiemengen erfasst, z.B. der Primärenergieverbrauch (PEV) von Ländern, Regionen und weltweit. Statt dieser durch das SI-System offiziell vorgeschriebenen Einheiten werden aber immer noch die früher üblichen Steinkohle- bzw. Öleinheiten verwendet. Das Wärmeäquivalent Q = 4,1868 ist dann der Basisfaktor der Umrechnungen, wie oben beschrieben. Dazu zwei Beispiele: |
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| "Million tons of oil equivalent" (Mtoe) 1 Mtoe = 10Q PJ 1 Mtoe = 41,868 PJ |
Primärenergieverbrauch (PEV): Die oft zitierte Datensammlung Statistical Review of World Energy, jährlich publiziert vom Energiekonzern BP, verwendet die Einheit "Million tons of oil equivalent" (Mtoe), z.B. Deutschland 2018: 323, 9 Mtoe = 323,9 • 10Q PJ = 13.561 PJ = 13,561 EJ |
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| MtSKE/TWh = 7Q /3,6 1 MtSKE = 8,141 TWh |
Der Anteil von fossilen Energieträgern bei der Stromerzeugung wird oft in "Millionen Tonnen Steinkohleeinheiten" (MtSKE) angegeben. Da der Stromverbrauch eines Landes meist in Terawattstunden (TWh) angegeben wird, ist die Umrechnung von Interesse. Mit den Angaben oben folgt: 1 MtSKE = 7Q PJ und 1 TWh = 3,6 PJ also: MtSKE/TWh = 7Q/3,6 = 8,141 Beispiel: Deutschland 2018: Anteil der Braunkohle: 45,5 MtSKE = 45,5 • 7Q/3,6 TWh = 45,5 • 8,141 TWh = 370,4 TWh. Achtung: Die aus dieser Primärenergie erzeugte Strommenge beträgt nur ca. 1/3, d.h. ca 2/3 des Energiegehalts der Braunkohle gehen bei der Verstromung als Abwärme verloren, falls diese nicht wenigstens teilweise als Fernheizung genutzt wird. |
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| MtOE/TWh = 10Q /3,6 1 MtOE = 11,63 TWh |
Wird der Anteil von fossilen Energieträgern bei der Stromerzeugung in "Millionen Tonnen Öleinheiten" (MtOE) angegeben, folgt analog zu MtSKE: MtOE/TWh = 10Q/3,6 = 11,63 |
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| Stand: |
Energie Joule Kalorie SI-System |  
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