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Energiedichte

Definition: eine Energiemenge pro Volumen oder Masseneinheit

Englisch: energy density

Kategorien: Grundbegriffe, physikalische Grundlagen

Formelsymbol: w

Einheit: MJ/m3, MJ/kg, kWh/m3, kWh/kg

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta (G+)

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 25.09.2010; letzte Änderung: 21.10.2018

Der Begriff Energiedichte ist nicht einheitlich definiert. Die folgenden Arten seiner Verwendung sind üblich:

Manchmal wird der Begriff Energiedichte auch sehr unscharf statt Leistungsdichte verwendet. Beispielsweise bedingt die geringe Leistungsdichte der Sonneneinstrahlung (in der Größenordnung von 1 kW/m2) den hohen Flächenbedarf von Anlagen zur Nutzung von Sonnenenergie. Bei aufladbaren Batterien bedeutet eine hohe Energiedichte nicht unbedingt eine hohe Leistungsdichte, und umgekehrt.

Modell-Helikopter
Abbildung 1: Ein Modellflug-Helikopter braucht als Energiespeicher einen Lithium-Ionen-Akkumulator mit hoher gravimetrischer Energiedichte, um genügend Antriebsenergie für eine gewisse Flugzeit zu erreichen und gleichzeitig genügend leicht zu bleiben. Auch die Leistungsdichte muss recht hoch sein.

Wichtigkeit der Energiedichte

Bei Akkumulatoren für Elektroautos und andere Fahrzeuge (allgemeiner bei mobilen Energiespeichern) ist eine hohe gravimetrische Energiedichte sehr wünschenswert, da nur so eine gute Reichweite ohne allzu hohes Gewicht erzielt wird. Gleichzeitig senkt dies tendenziell den Energieaufwand für die Herstellung (graue Energie) und die dabei auftretende Umweltbelastung.

Generell steigt für Energieträger mit geringer Energiedichte der Transportaufwand für eine Menge, die einer bestimmten Energiemenge entspricht. Deswegen wird z. B. Steinkohle eher über weite Strecken transportiert als Braunkohle, und Bioabfälle für eine Biogasanlage müssen näher am Ursprungsort verwertet werden als Biodiesel. Der Transport von energetisch zu nutzender Biomasse könnte optimiert werden durch Verfahren, die dezentral Bio-Rohstoffe mit höherer Energiedichte (z. B. einen “Bio-Slurry”, “Biosyncrude” beim bioliq-Konzept) erzeugen.

Kernbrennstoffe wie Uran haben eine weit höhere Energiedichte als z. B. alle fossilen Energieträger. Deswegen ist hier der Energieaufwand für ihren Transport zum Ort der Nutzung vernachlässigbar. Die mit ihnen erzielbare Leistungsdichte übertrifft diejenige von chemischen Energieträgern nochmals weitaus stärker. Beide Aspekte zusammen ermöglichen die unvergleichliche Wirkung von Kernwaffen (Atombomben).

Siehe auch: Energie, Leistung, Leistungsdichte
sowie andere Artikel in den Kategorien Grundbegriffe, physikalische Grundlagen

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