Energiedichte

Energiedichte bezeichnet die Energiemenge, die in einer bestimmten Einheit eines Materials oder Systems gespeichert ist. Sie lässt sich vor allem in zwei Größenordnungen angeben: spezifische Energiedichte, gemessen pro Masse, und volumetrische Energiedichte, gemessen pro Volumen.

Die gängigsten Einheiten sind spezifische Energiedichte in J/kg oder Wh/kg sowie volumetrische Energiedichte in J/L oder Wh/L. Die Energiedichte hängt von der Art des Speichers ab: chemische Energiedichte bezieht sich auf chemische Bindungen, während physikalische Speicher wie Superkondensatoren andere Eigenschaften aufweisen.

Typische Werte: Benzin besitzt eine hohe spezifische Energiedichte von etwa 46 MJ/kg und eine volumetrische von rund 34–36 MJ/L. Diesel liegt in ähnlichen Bereichen. Lithium-Ionen-Batterien erreichen typischerweise 150–250 Wh/kg, was etwa 0,15–0,25 kWh pro Kilogramm entspricht, und eine volumetrische Energiedichte von ungefähr 500–700 Wh/L. Wasserstoff hat eine hohe Energiedichte pro Masse (~120–142 MJ/kg), weist jedoch eine geringe volumetrische Dichte bei Gasform auf (je nach Druck einige MJ/L).

Die Energiedichte beeinflusst Reichweite, Gewicht und Kosten von Energiespeichern. Hohe spezifische Energiedichte bedeutet leichteres Gewicht, hohe volumetrische Energiedichte ermöglicht kompaktere Speicher. In der Praxis gilt oft ein Kompromiss zwischen Energiedichte, Leistungsfähigkeit, Kosten und Sicherheit; Batterien liefern gute Energiedichte bei moderater Leistung, während fossile Kraftstoffe hohe Energiedichte, aber Umwelt- und Emissionsaspekte mit sich bringen.

Messgrößen: Energiedichte wird üblicherweise als Wh/kg oder Wh/L angegeben, ergänzt durch MJ/kg bzw. MJ/L in wissenschaftlichen Kontexten.