Wie werden Atomkerne in Kernkraftwerken gespalten und wie wird die entstehende thermische Energie genutzt?

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Wie werden Atomkerne in Kernkraftwerken gespalten und wie wird die entstehende thermische Energie genutzt?

Antwort

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Können moderne Kernkraftwerke Energie aus vorhandenem Atommüll gewinnen?

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In Kernkraftwerken erfolgt die Spaltung von Atomkernen durch einen Prozess, der als Kernspaltung bezeichnet wird. Dabei wird ein schwerer Atomkern, meist Uran-235 oder Plutonium-239, durch den Beschuss mit Neutronen instabil und zerfällt in zwei leichtere Kerne, sogenannte Spaltprodukte. Dieser Prozess setzt eine erhebliche Menge an Energie in Form von Wärme frei. Die entstehende thermische Energie wird genutzt, um Wasser zu erhitzen und in Dampf umzuwandeln. Dieser Dampf treibt dann Turbinen an, die mit Generatoren verbunden sind, um elektrische Energie zu erzeugen. Der gesamte Prozess umfasst mehrere Schritte: 1. **Kernspaltung**: Neutronen treffen auf die Atomkerne, die sich daraufhin spalten. 2. **Wärmeübertragung**: Die bei der Spaltung freigesetzte Wärme wird an ein Kühlmittel (meist Wasser) übertragen. 3. **Dampferzeugung**: Das erhitzte Wasser wird in Dampf umgewandelt. 4. **Stromerzeugung**: Der Dampf treibt Turbinen an, die elektrische Generatoren in Bewegung setzen. 5. **Kondensation**: Der Dampf wird anschließend in einem Kondensator wieder in Wasser umgewandelt, um den Kreislauf zu schließen. Durch diesen Prozess wird die in den Atomkernen gespeicherte Energie in elektrische Energie umgewandelt, die dann ins Stromnetz eingespeist werden kann.

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Ja, moderne Kernkraftwerkstechnologien können aus vorhandenem Atommüll noch Energie gewinnen. Insbesondere sogenannte „Schnelle Brüter“ (Fast Breeder Reactors) und „Tr... [mehr]

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Ja, moderne Kernkraftwerkstechnologien können aus vorhandenem Atommüll noch Energie gewinnen. Insbesondere sogenannte „Schnelle Brüter“ (Fast Breeder Reactors) und „Transmutationsreaktoren“ sind dafür entwickelt worden, um abgebrannte Brennelemente (also Atommüll) weiter zu nutzen. Diese Reaktoren können langlebige radioaktive Isotope, die im herkömmlichen Atommüll enthalten sind, als Brennstoff verwenden und daraus erneut Energie gewinnen. Dabei werden die gefährlichsten Bestandteile des Atommülls teilweise in weniger problematische Stoffe umgewandelt und die Menge sowie die Halbwertszeit des verbleibenden Mülls reduziert. Einige Beispiele für solche Technologien sind: - **Schnelle Brüter**: Sie können Plutonium und andere Aktiniden aus abgebrannten Brennelementen nutzen. - **Generation IV-Reaktoren**: Neue Reaktortypen, wie der Flüssigsalzreaktor oder der Blei-gekühlte schnelle Reaktor, sind darauf ausgelegt, Atommüll als Brennstoff zu verwenden. Allerdings sind diese Technologien noch nicht weit verbreitet und befinden sich teilweise noch in der Entwicklungs- oder Demonstrationsphase. In Ländern wie Russland und China laufen bereits einige schnelle Brüter im kommerziellen Betrieb. Weitere Informationen findest du z.B. bei der [World Nuclear Association](https://www.world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/nuclear-wastes/transmutation-of-nuclear-waste.aspx).

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400 TWh steht für 400 Terawattstunden. Das ist eine Maßeinheit für Energie. 1 Terawattstunde (TWh) entspricht 1 Billion Wattstunden (1.000.000.000.000 Wh) oder 1 Milliarde Kilowattstun... [mehr]

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400 TWh steht für 400 Terawattstunden. Das ist eine Maßeinheit für Energie. 1 Terawattstunde (TWh) entspricht 1 Billion Wattstunden (1.000.000.000.000 Wh) oder 1 Milliarde Kilowattstunden (1.000.000.000 kWh). 400 TWh ist also eine sehr große Energiemenge. Zum Vergleich: Der gesamte Stromverbrauch in Deutschland lag 2023 bei etwa 500 TWh. 400 TWh entspricht also fast dem jährlichen Stromverbrauch eines großen Industrielandes. Wenn du wissen möchtest, wofür diese Zahl steht oder in welchem Zusammenhang sie genannt wird, stelle bitte eine präzisere Frage.

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Der Brennwert von 1 kg Propan beträgt etwa **13,98 kWh** (Kilowattstunden) oder **50,4 MJ** (Megajoule). Der Brennwert gibt an, wie viel Energie bei der vollständigen Verbrennung einschlie&... [mehr]

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Der Brennwert von 1 kg Propan beträgt etwa **13,98 kWh** (Kilowattstunden) oder **50,4 MJ** (Megajoule). Der Brennwert gibt an, wie viel Energie bei der vollständigen Verbrennung einschließlich der Kondensation des im Abgas enthaltenen Wasserdampfs freigesetzt wird.

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Die Wirtschaftlichkeit von erneuerbaren Energien beschreibt, wie kosteneffizient und wettbewerbsfähig Technologien wie Windkraft, Solarenergie, Wasserkraft oder Biomasse im Vergleich zu fossilen... [mehr]

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Die Wirtschaftlichkeit von erneuerbaren Energien beschreibt, wie kosteneffizient und wettbewerbsfähig Technologien wie Windkraft, Solarenergie, Wasserkraft oder Biomasse im Vergleich zu fossilen Energieträgern (z.B. Kohle, Gas, Öl) sind. In den letzten Jahren haben sich die Kosten für erneuerbare Energien deutlich reduziert. Besonders Photovoltaik (Solarstrom) und Windenergie an Land gehören heute in vielen Regionen der Welt zu den günstigsten Formen der Stromerzeugung. Laut der Internationalen Agentur für Erneuerbare Energien (IRENA) sind die Stromgestehungskosten (LCOE) für neue Solar- und Windkraftwerke oft niedriger als für neue fossile Kraftwerke. Wichtige Faktoren für die Wirtschaftlichkeit: 1. **Investitionskosten**: Die Anfangsinvestitionen für Anlagen sind bei erneuerbaren Energien oft hoch, aber die Betriebskosten sind niedrig, da keine Brennstoffe benötigt werden. 2. **Betriebs- und Wartungskosten**: Diese sind bei Wind- und Solaranlagen vergleichsweise gering. 3. **Lebensdauer**: Moderne Anlagen haben eine Lebensdauer von 20 bis 30 Jahren. 4. **Förderungen und politische Rahmenbedingungen**: Subventionen, Einspeisevergütungen oder CO₂-Preise beeinflussen die Wirtschaftlichkeit stark. 5. **Netzintegration**: Kosten für Speicher oder Netzausbau können die Wirtschaftlichkeit beeinflussen, da erneuerbare Energien wetterabhängig sind. Fazit: Erneuerbare Energien sind heute in vielen Fällen wirtschaftlicher als fossile Energien, insbesondere wenn man externe Kosten wie Umweltschäden und CO₂-Emissionen berücksichtigt. Die Wirtschaftlichkeit verbessert sich weiter durch technologische Fortschritte, Skaleneffekte und politische Unterstützung. Weitere Informationen findest du z.B. bei der [Internationalen Agentur für Erneuerbare Energien (IRENA)](https://www.irena.org/) oder beim [Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz](https://www.bmwk.de/).

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Ob sich Photovoltaik (PV) lohnt, hängt von mehreren Faktoren ab: 1. **Stromverbrauch**: Je mehr Strom du selbst verbrauchst, desto mehr profitierst du von einer eigenen PV-Anlage, da du weniger... [mehr]

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Ob sich Photovoltaik (PV) lohnt, hängt von mehreren Faktoren ab: 1. **Stromverbrauch**: Je mehr Strom du selbst verbrauchst, desto mehr profitierst du von einer eigenen PV-Anlage, da du weniger teuren Netzstrom kaufen musst. 2. **Dachausrichtung und -neigung**: Ein nach Süden ausgerichtetes Dach mit wenig Verschattung ist ideal. Auch Ost-West-Ausrichtungen können sinnvoll sein. 3. **Investitionskosten**: Die Preise für PV-Anlagen sind in den letzten Jahren gesunken. Förderungen und günstige Kredite (z.B. von der KfW) können die Investition zusätzlich erleichtern. 4. **Einspeisevergütung**: Für den ins Netz eingespeisten Strom erhältst du eine Vergütung, die allerdings in den letzten Jahren gesunken ist. Der Eigenverbrauch ist meist wirtschaftlicher. 5. **Strompreis-Entwicklung**: Steigende Strompreise machen die Eigenversorgung attraktiver. 6. **Speicherlösung**: Ein Stromspeicher erhöht den Eigenverbrauchsanteil, ist aber mit zusätzlichen Kosten verbunden. **Fazit:** In vielen Fällen lohnt sich Photovoltaik finanziell, besonders wenn du einen hohen Eigenverbrauch hast und die Anlage optimal installiert werden kann. Zusätzlich leistest du einen Beitrag zum Klimaschutz. Eine individuelle Wirtschaftlichkeitsberechnung durch einen Fachbetrieb ist empfehlenswert. Weitere Informationen findest du z.B. bei der [Verbraucherzentrale](https://www.verbraucherzentrale.de/wissen/energie/erneuerbare-energien/photovoltaik-lohnt-sich-das-ueberhaupt-10809) oder beim [Bundesverband Solarwirtschaft](https://www.solarwirtschaft.de/).

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Kohle gilt als eine der am wenigsten nachhaltigen Energiequellen. Hier sind die wichtigsten Gründe: 1. **Endliche Ressource:** Kohle ist ein fossiler Brennstoff und somit nicht erneuerbar. Die w... [mehr]

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Kohle gilt als eine der am wenigsten nachhaltigen Energiequellen. Hier sind die wichtigsten Gründe: 1. **Endliche Ressource:** Kohle ist ein fossiler Brennstoff und somit nicht erneuerbar. Die weltweiten Vorräte sind begrenzt und werden durch den Abbau stetig verringert. 2. **Hohe CO₂-Emissionen:** Bei der Verbrennung von Kohle wird besonders viel Kohlendioxid (CO₂) freigesetzt. Das trägt erheblich zum Klimawandel bei. 3. **Weitere Schadstoffe:** Neben CO₂ entstehen auch Schwefeldioxid, Stickoxide, Feinstaub und Quecksilber, die Luft, Wasser und Böden belasten und die Gesundheit gefährden. 4. **Umweltschäden durch Abbau:** Der Kohleabbau (z.B. Tagebau) zerstört Landschaften, Ökosysteme und kann Grundwasser verschmutzen. 5. **Geringe Energieeffizienz:** Im Vergleich zu modernen erneuerbaren Energien ist die Energieausbeute von Kohle gering und mit hohen Verlusten verbunden. Fazit: Kohle ist weder ökologisch noch ökonomisch nachhaltig. Nachhaltige Alternativen sind erneuerbare Energien wie Wind-, Solar- oder Wasserkraft.

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Um Holz von Raummeter (rm) oder Kubikmeter (m³) in Energie (kWh) umzurechnen, benötigst du folgende Informationen: 1. **Holzart** (z. B. Buche, Fichte, Eiche), da der Energiegehalt variiert... [mehr]

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Um Holz von Raummeter (rm) oder Kubikmeter (m³) in Energie (kWh) umzurechnen, benötigst du folgende Informationen: 1. **Holzart** (z. B. Buche, Fichte, Eiche), da der Energiegehalt variiert. 2. **Feuchtegehalt** des Holzes (frisch, lufttrocken, ofentrocken). **Beispielrechnung für lufttrockenes Buchenholz:** - **Energiegehalt lufttrockenes Buchenholz:** ca. 4,0 kWh pro kg - **Dichte lufttrockenes Buchenholz:** ca. 700 kg/m³ **Schritt 1: Masse berechnen** - 1 m³ Buchenholz ≈ 700 kg **Schritt 2: Energie berechnen** - 700 kg × 4,0 kWh/kg = 2.800 kWh pro m³ **Raummeter zu Kubikmeter:** - 1 Raummeter (rm) = 1 m³ gestapeltes Holz (inkl. Zwischenräume) - 1 rm entspricht etwa 0,7 m³ reines Holz (ohne Zwischenräume) **Energiegehalt pro Raummeter:** - 0,7 m³ × 2.800 kWh/m³ = 1.960 kWh pro Raummeter **Zusammenfassung (für lufttrockenes Buchenholz):** - **1 m³ Holz ≈ 2.800 kWh** - **1 Raummeter ≈ 1.960 kWh** **Wichtige Hinweise:** - Werte variieren je nach Holzart und Feuchtegehalt. - Für andere Holzarten oder Feuchtegrade gibt es entsprechende Tabellen, z. B. beim [Bundesverband Brennholzhandel und Brennholzproduktion](https://www.brennholz-deutschland.de/energiegehalt-holz.html). **Formel allgemein:** > Energie (kWh) = Volumen (m³) × Dichte (kg/m³) × Heizwert (kWh/kg) **Beispiel für Fichte (lufttrocken):** - Dichte: ca. 450 kg/m³ - Heizwert: ca. 4,4 kWh/kg - Energie: 450 × 4,4 = 1.980 kWh/m³ **Fazit:** Um Holz in kWh umzurechnen, multipliziere das Volumen (m³ oder rm) mit der Dichte und dem Heizwert der jeweiligen Holzart. Tabellen mit typischen Werten findest du z. B. [hier](https://www.brennholz-deutschland.de/energiegehalt-holz.html).

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Die Einheit Kilowattstunde (kWh) ist eine Maßeinheit für Energie. Sie gibt an, wie viel Energie verbraucht oder erzeugt wird, wenn eine Leistung von einem Kilowatt (1 kW = 1.000 Watt) ü... [mehr]

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Die Einheit Kilowattstunde (kWh) ist eine Maßeinheit für Energie. Sie gibt an, wie viel Energie verbraucht oder erzeugt wird, wenn eine Leistung von einem Kilowatt (1 kW = 1.000 Watt) über die Dauer von einer Stunde (1 h = 3.600 Sekunden) umgesetzt wird. Mathematisch entspricht 1 kWh: 1 kWh = 1 kW × 1 h = 1.000 Watt × 3.600 Sekunden = 3.600.000 Wattsekunden = 3,6 Megajoule (MJ) Die Kilowattstunde wird häufig verwendet, um den Energieverbrauch von elektrischen Geräten oder den Stromverbrauch in Haushalten anzugeben.

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Die Nutzung der Energie von Blitzen ist technisch äußerst schwierig und bisher nicht wirtschaftlich realisiert worden. Blitze enthalten zwar enorme Energiemengen (ein einzelner Blitz kann b... [mehr]

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Die Nutzung der Energie von Blitzen ist technisch äußerst schwierig und bisher nicht wirtschaftlich realisiert worden. Blitze enthalten zwar enorme Energiemengen (ein einzelner Blitz kann bis zu 1 Milliarde Joule freisetzen), aber es gibt mehrere große Herausforderungen: 1. **Unvorhersehbarkeit:** Blitze treten unregelmäßig und an unterschiedlichen Orten auf, was eine gezielte „Ernte“ erschwert. 2. **Extrem kurze Dauer:** Die Entladung eines Blitzes dauert nur wenige Millisekunden, sodass die Energie extrem schnell und in sehr hoher Leistung freigesetzt wird. 3. **Technische Speicherung:** Es gibt bisher keine praktikablen Technologien, um diese enorme Energiemenge in so kurzer Zeit sicher zu speichern und nutzbar zu machen. 4. **Gefährlichkeit:** Das Einfangen und Umleiten von Blitzen ist mit erheblichen Risiken verbunden. Es gab und gibt immer wieder Forschungsprojekte und Experimente, etwa mit Blitzableitern, die mit großen Kondensatoren verbunden werden, um einen Teil der Energie zu speichern. Diese Versuche zeigen aber, dass der Aufwand und die Kosten in keinem Verhältnis zum möglichen Nutzen stehen. **Fazit:** Aktuell gibt es keine wirtschaftlich sinnvolle oder technisch ausgereifte Möglichkeit, die Energie von Blitzen im großen Stil zu nutzen. Die Forschung beschäftigt sich weiterhin mit dem Thema, aber andere erneuerbare Energiequellen wie Solar- oder Windenergie sind deutlich praktikabler. Weitere Informationen findest du z.B. bei [Spektrum.de](https://www.spektrum.de/frage/kann-man-die-energie-eines-blitzes-nutzen/1163702) oder [Quarks.de](https://www.quarks.de/technik/energie/kann-man-die-energie-von-blitzen-nutzen/).

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Der Energiegehalt von 1 m³ Erdgas hängt vom Brennwert des Gases ab, der je nach Zusammensetzung und Herkunft leicht variieren kann. In Deutschland liegt der Brennwert von Erdgas (H-Gas, also... [mehr]

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Der Energiegehalt von 1 m³ Erdgas hängt vom Brennwert des Gases ab, der je nach Zusammensetzung und Herkunft leicht variieren kann. In Deutschland liegt der Brennwert von Erdgas (H-Gas, also hochkalorisches Gas) typischerweise zwischen **10 und 12 kWh pro Kubikmeter (m³)**. Ein häufig verwendeter Durchschnittswert ist: **1 m³ Erdgas ≈ 10 kWh** Für eine genaue Umrechnung solltest du den exakten Brennwert deines Gasversorgers verwenden, der auf deiner Gasrechnung angegeben ist. **Wichtig:** - **kW** (Kilowatt) ist eine Leistungseinheit (Energie pro Zeit). - **kWh** (Kilowattstunde) ist eine Energieeinheit. Wenn du wissen möchtest, wie viel Energie in 1 m³ Gas steckt, ist die Angabe in **kWh** korrekt. Die Umrechnung in **kW** ist nur möglich, wenn du zusätzlich die Zeit angibst, in der das Gas verbraucht wird.