Volumetrische Energiedichte

Rechner und Formeln zur Berechnung der volumetrischen Energiedichte

Volumetrische Energiedichte Rechner

Energiedichte pro Volumen berechnen

Berechnet die volumetrische Energiedichte (Energie pro Volumen). Wichtiger Parameter für Energiespeicher, Treibstoffe und Speichersysteme.

J/m³
J
m³
Resultat
Energiedichte:
Energie:
Volumen:

Beispielrechnung

Beispiel: Benzintank
Aufgabe:

Ein Benzintank mit 50 Litern (0,05 m³) Inhalt speichert 1.760.000.000 J Energie. Wie hoch ist die volumetrische Energiedichte?

Gegeben:
  • Volumen V = 50 L = 0,05 m³
  • Energie E = 1.760.000.000 J = 1,76 GJ
  • Gesucht: Volumetrische Energiedichte w
Lösung:
\[w = \frac{E}{V}\]
\[w = \frac{1{.}760{.}000{.}000 \text{ J}}{0{,}05 \text{ m³}}\]
\[w = 35{.}200{.}000{.}000 \text{ J/m³} = 35{,}2 \text{ GJ/m³}\]
Praktische Anwendungen
Energiespeicher: Batterien, Kondensatoren, Druckluftspeicher
Treibstoffe: Benzin, Diesel, Wasserstoff, Erdgas
Speichersysteme: Pumpspeicher, Druckluft, thermische Speicher
Typische Energiedichten
Treibstoffe
  • Benzin: 32 GJ/m³
  • Diesel: 36 GJ/m³
  • Erdgas: 36 MJ/m³
Batterien
  • Li-Ion: 1,8 GJ/m³
  • Blei-Akku: 0,17 GJ/m³
  • Kondensator: 0,01 GJ/m³

Formeln zur volumetrischen Energiedichte

Die volumetrische Energiedichte ist ein Maß für die Energie pro Raumvolumen eines Stoffes. SI-Einheit: Joule pro Kubikmeter (J/m³). Wichtiger Parameter für Speichersysteme und Platzbeschränkungen.

Energiedichte berechnen

Grundformel für volumetrische Energiedichte aus Energie und Volumen.

\[\displaystyle w = \frac{E}{V}\]
w = Energiedichte [J/m³]
Energie berechnen

Umstellung zur Berechnung der gespeicherten Energie.

\[\displaystyle E = w \times V\]
E = Energie [J]
Volumen berechnen

Umstellung zur Berechnung des benötigten Volumens.

\[\displaystyle V = \frac{E}{w}\]
V = Volumen [m³]
Wichtige Hinweise
  • Volumetrische Energiedichte ist wichtig für Platzbeschränkungen (Volumen zählt)
  • Unterscheidung zwischen theoretischer und praktischer Energiedichte
  • Brennstoffe haben typischerweise höhere Energiedichten als Batterien
  • Wichtiger Faktor für Speicherdesign und Transporteffizienz

Detaillierte Beschreibung der volumetrischen Energiedichte

Definition und Bedeutung

Mit dieser Funktion wird die volumetrische Energiedichte berechnet. Die volumetrische Energiedichte ist ein Maß für die Energie pro Raumvolumen eines Stoffes (SI-Einheit: Joule pro Kubikmeter).

Bedienungshinweise

Zur Berechnung wählen Sie mit den Radiobuttons den Wert aus der berechnet werden soll. Dann tragen Sie den entsprechenden Wert ein und klicken den Button 'Rechnen'.

Anwendungsbereiche

Energiespeicher

Batterien, Kondensatoren, Druckluftspeicher, Schwungradspeicher. Bewertung der Speicherkapazität pro Volumeneinheit.

Treibstoffe

Benzin, Diesel, Wasserstoff, Erdgas, Biomasse. Vergleich verschiedener Energieträger für Transport und Lagerung.

Speichersysteme

Pumpspeicher, Druckluft, thermische Speicher, Wasserstofftanks. Dimensionierung von Energiespeicheranlagen.

Energiedichten im Vergleich

Die volumetrische Energiedichte variiert stark zwischen verschiedenen Energieträgern und bestimmt deren Eignung für raumkritische Anwendungen:

Sehr hoch (>10 GJ/m³)

Diesel: 36 GJ/m³
Benzin: 32 GJ/m³
Heizöl: 37 GJ/m³

Mittel (0,1-10 GJ/m³)

Li-Ion Akku: 1,8 GJ/m³
Wasserstoff (700 bar): 5,6 GJ/m³
Holz: 10 GJ/m³

Niedrig (<0,1 GJ/m³)

Blei-Akku: 0,17 GJ/m³
Kondensatoren: 0,01 GJ/m³
Erdgas (1 bar): 0,036 GJ/m³

Fazit: Flüssige Brennstoffe haben die höchsten volumetrischen Energiedichten, aber Batterien können Energie direkt elektrisch abgeben!


Weitere Physik Funktionen

Arbeit, Leistung und Zeit • Arbeit und Weg • Drehmoment • Druck, Kraft und Fläche • Gewichtskraft • Leistung, Kraft, Weg und Zeit • PS in kW umrechnen • PS in hp umrechnen • Schiefe Ebene • Wirkungsgrad • Zentrifugalkraft • Gravimetrische Energiedichte • Kinetische Energie • Volumetrische Energiedichte • Bahngeschwindigkeit • Beschleunigung nach Distanz • Beschleunigung nach Zeit • Geschwindigkeit, Weg und Zeit • Kreisbewegung • Winkelgeschwindigkeit • Fallgeschwindigkeit • Schalldruckpegel, Pacal und Dezibel • Schallgeschwindigkeit, Mach-Zahl • Schallgeschwindigkeit, Temperatur • Temperatur in der Atmosphäre • Getriebeübersetzung • Riemenlänge • Brechungswinkel