Der Energiebegriff - Die Zukunft Unserer Energieversorgung - page 32

besitzt im Prinzip einen maximalen Wirkungsgrad η max ≈ (siehe( 2.24 ) ). Jedoch wird ein
Teil der thermischen Energie nicht in Form von Wärmestrahlung abgegeben, sondern geht
durch Wärmeleitung und Wärmekonvektion an die Umgebung verloren. Der erzielbare
Wirkungsgrad beträgt daher nur
η el ≈ ,
und daraus folgt für den Gesamtwirkungsgrad einer Glühbirne
η = η Str η el ≈ ,⋅,= ,.
Dieser geringe Wirkungsgrad reduziert sich noch weiter, wenn man die Temperatur mit-
hilfe chemischer Reaktionen erzeugt, wie es bei einer Kerze geschieht. Wegen der geringen
Temperatur und der größeren Verluste bei der Wandlung von chemischer in thermische
Energie besitzt eine Kerze für Beleuchtungszwecke nur einen Wirkungsgrad
η = η Str η el ≈ ,⋅,= ,.
Entscheidend höherer Wirkungsgrade für die Beleuchtung lassen sich nur erzielen, wenn
die primäre Energie nicht in eine breite Strahlungsverteilung gewandelt wird, sondern se-
lektiv in die Strahlung mit einer oder nur wenigen Wellenlängen, die im Empfindlich-
keitsbereich des menschlichen Auges liegen. Dies ist das Prinzip der Leuchtstoffröhren .
Mithilfe elektrischer Energie werden schnelle Elektronen in einem Gasvolumen erzeugt,
deren kinetische Energie durch Stöße mit den Gasatomen diese zur Emission von elek-
tromagnetischer Strahlungsenergie veranlassen. Vorteilhat ist es, wenn die Wellenlängen
dieser Strahlung im oder unterhalb (also im Ultravioletten) des Sehbereichs liegen. Durch
eine Fluoreszenzbeschichtung der Glaswand des Gasvolumens kann auch die ultraviolette
Strahlung in den sichtbaren Bereich verschoben werden. Wegen des Gesetzes der Energie-
erhaltung (siehe ( 2.40 ) ) funktioniert diese Methode jedoch nicht mit Wellenlängen ober-
halb des sichtbaren Wellenlängenbereichs. Mit derartigen Leuchtstoffröhren werden Wir-
kungsgrade
η ≈ ,
erreicht. Im Handel findet man sie unter der Bezeichnung „ Energiesparlampe “.
2.4 Der Nutzungsgrad und der Versorgungsgrad
Wir haben uns bisher mit den physikalischen Grundlagen der Energiewandlung beschäf-
tigt. Sie bilden das Fundament, auf dem unsere Energieversorgung aufgebaut ist. Die
Versorgung mit Energie setzt sich zusammen aus einer langen und vielgliedrigen Versor-
gungskette , die bei der Primärenergie beginnt und bei der Nutzenergie endet. Dazwischen
liegen viele Wandlungs- und auch andere Prozesse, von denen jeder im Allgemeinen den