Als „elektrische Energie“ bezeichnet man Energie, die mittels Strom übertragen oder in elektrischen Feldern gespeichert wird.
Elektrische Energie ist eine der am stärksten nachgefragten Güterarten. Wie jedes Produkt verfügt elektrische Energie über eine Reihe von Eigenschaften, die ihre Fähigkeit charakterisieren, bestimmte Verbraucheranforderungen zu erfüllen: die Aktualität der Stromversorgung, die erforderliche Menge, die Zuverlässigkeit der Stromversorgung und die Qualität des gelieferten Stroms.
Im Laufe der Geschichte war die Gewinnung elektrischer Energie die Hauptursache für den Klimawandel. Heute werden jedoch neue, nachhaltigere Energieerzeugungssysteme entwickelt.
Vorteile der elektrischen Energie
Zu den Hauptvorteilen elektrischer Energie gegenüber anderen Energiequellen zählen:
Einfacher Transport: Elektrische Energie kann über Verteilnetze schnell und effizient über weite Distanzen transportiert werden, ohne dass direkte Schadstoffemissionen entstehen.- Geräuscharm: Im Vergleich zu Verbrennungsmotoren erzeugen Elektrogeräte weniger Lärm und sind daher besser für den Einsatz in der Stadt und in Innenräumen geeignet.
- Keine Emissionen am Nutzungsort: Am Ort des Verbrauchs entstehen keine Abgase, was zu einer besseren Luftqualität in städtischen und geschlossenen Gebieten beiträgt.
- Hohe Vielseitigkeit: Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig, von der Beleuchtung über Heizung und Kühlung bis hin zum Transport und der industriellen Produktion.
- Einfache Umwandlung: Sie kann leicht in andere Energiearten wie Licht, Wärme, mechanische oder chemische Energie umgewandelt werden.
- Möglichkeit der Erzeugung aus erneuerbaren Quellen: Elektrizität kann aus sauberen und nachhaltigen Quellen wie Sonne, Wind, Wasser, Geothermie und Biomasse erzeugt werden.
- Geringere Umweltbelastung (je nach Quelle): Wird er aus erneuerbarer oder nuklearer Energie gewonnen, kann er mit geringem CO₂-Ausstoß bzw. ohne Treibhausgase erzeugt werden.
- Intelligente Speicherung und Verwaltung: Sie kann in Batterien gespeichert und in Kombination mit Technologien wie Smart Grids effizient genutzt werden.
- Automatisierung und Effizienz in industriellen Prozessen: Elektrizität ermöglicht die Entwicklung fortschrittlicher Technologien, künstlicher Intelligenz, Automatisierung und Robotik und treibt so die industrielle Effizienz und die wirtschaftliche Entwicklung voran.
- Förderung des wissenschaftlichen und technologischen Fortschritts: Elektrizität ist für Forschung, Computertechnik, Telekommunikation und Innovation in allen Wissensbereichen von entscheidender Bedeutung.
Nachteile der elektrischen Energie
Trotz seiner vielen Vorteile hat Elektroenergie auch einige Nachteile:
Es handelt sich nicht um eine primäre Energiequelle: Sie muss aus anderen Quellen erzeugt werden, die erneuerbar oder nicht erneuerbar sein können. Die Stromerzeugung ist in vielen Fällen noch immer auf fossile Brennstoffe angewiesen, was den Ausstoß umweltschädlicher Gase mit sich bringt.- Energieverluste bei Transport und Umwandlung: Bei der Erzeugung, Übertragung und Verteilung von Elektrizität kommt es zu Energieverlusten durch den Widerstand in Leitungen und bei der Umwandlung zwischen verschiedenen Energieformen.
- Abhängigkeit von komplexer Infrastruktur: Es bedarf eines stabilen und zuverlässigen Stromnetzes, was hohe Investitionen in Erzeugung, Übertragung und Verteilung sowie laufende Wartung erfordert.
- Anfälligkeit für Stromausfälle und Störungen: Naturereignisse, Netzüberlastungen oder Cyberangriffe können die Stromversorgung unterbrechen und zahlreiche Sektoren beeinträchtigen.
- Gefährdung der menschlichen Sicherheit: Elektrischer Strom kann bei unsachgemäßer Handhabung für Menschen gefährlich sein. Ein Strom über 50 mA gilt als potenziell tödlich.
- Umweltauswirkungen der konventionellen Stromerzeugung: Obwohl Strom selbst bei seiner Nutzung keine Emissionen verursacht, trägt er zum Klimawandel und zur Umweltverschmutzung bei, wenn er in Wärmekraftwerken auf Basis von Kohle, Gas oder Öl erzeugt wird.
- Speicherprobleme: Obwohl es Batterien und Speichersysteme gibt, kann Strom nicht ohne erhebliche Kosten effizient in großem Maßstab gespeichert werden.
- Abhängigkeit von natürlichen Materialien und Ressourcen: Für die Herstellung elektrischer Geräte, Batterien und Übertragungsnetze werden Mineralien wie Lithium, Kupfer und Seltene Erden benötigt, deren Gewinnung ökologische und geopolitische Auswirkungen haben kann.
- Hohe Anschaffungskosten für erneuerbare Energien: Obwohl ihr Betrieb langfristig günstiger ist, erfordert die Installation von Systemen zur Erzeugung erneuerbarer Energien (Solarmodule, Windräder) zunächst erhebliche Investitionen.
Kann das Risiko eines Stromschlags verringert werden?
Dies ist möglich, wenn Maßnahmen ergriffen werden, um den Widerstand des stromdurchflossenen Zweigs zu erhöhen. Eine Möglichkeit zur Erhöhung der elektrischen Sicherheit beim Arbeiten mit elektrischen Anlagen besteht daher in der Verwendung von dielektrischen Matten, Isolierstützen, Handschuhen, Werkzeugen mit isolierenden Griffen usw.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, Geräteteile zu erden, die von Menschen berührt werden können und normalerweise nicht unter Spannung stehen. Bei vorhandener Erdung stellt sich heraus, dass der menschliche Körper parallel zur Erdungselektrode geschaltet ist, deren Widerstand um ein Vielfaches geringer ist als der Widerstand des menschlichen Körpers. Wenn daher die Isolierung zusammenbricht und die Spannung auf das Gerätegehäuse trifft, fließt ein kleiner Strom durch den menschlichen Körper, wenn dieser das Gehäuse berührt, was für Ihre Gesundheit ungefährlich ist.
Andererseits müssen alle aktiven Teile von Maschinen und Mechanismen durch geeignete Abdeckungen geschützt werden.