Energieumwandlung ist der Prozess der Umwandlung von Energie von einer Form in eine andere. Dieser Prozess findet ständig statt, sowohl in der Welt als auch in den Menschen. Wenn Menschen Nahrung zu sich nehmen, nutzt der Körper die chemische Energie in den Bindungen der Nahrung und wandelt sie in mechanische Energie, eine neue Form chemischer Energie oder thermische Energie um. Die Energieumwandlung ist ein wichtiges Konzept in der Anwendung der physikalischen Wissenschaften. Die Fähigkeit, Energie umzuwandeln, automatisiert, beleuchtet, unterhält und erwärmt die Welt auf erstaunliche Weise.
Das Konzept der Energiewende lässt sich in einer Reihe gemeinsamer Aktivitäten veranschaulichen. Ein Motor, wie der Motor in einem Auto, wandelt die chemische Energie von Gas und Sauerstoff in die mechanische Energie der Motorbewegung um. Eine Glühbirne wandelt die chemische Energie der Glühbirne in elektromagnetische Strahlung oder Licht um. Windmühlen nutzen die Energie des Windes und wandeln sie bei der Bewegung der Turbinenblätter in mechanische Energie um, die dann in elektrische Energie umgewandelt wird. Sonnenkollektoren verwandeln Licht in Strom.
Die Energieumwandlung kann auch mit potentieller Energie erklärt werden, der gespeicherten Energie eines Systems, die in kinetische Energie, die Bewegungsenergie, umgewandelt werden kann. Zum Beispiel soll eine Achterbahn, die auf einem Hügel sitzt, potentielle Energie haben. Diese potentielle Energie ist die Gravitation, die gewonnen wird, wenn sich die Achterbahn den Hügel hinaufbewegt. Sobald die Achterbahn beginnt, den Hügel hinunterzufahren, wird die Schwerkraft ausgeübt und die potentielle Energie in die kinetische Energie des sich bewegenden Autos umgewandelt. Bei Energieumwandlungen wird potentielle Energie oft in kinetische Energie und wieder zurück in potentielle Energie umgewandelt.
Bei jeder Art von Energieumwandlung geht ein Teil der Energie an die Umwelt verloren. Als Folge dieses Verlustes ist keine Maschine jemals zu 100 % effizient. Üblicherweise geht ein Teil der Energie, die bei der Energieumwandlung verloren geht, als Wärme verloren. Dies kann in der Praxis beobachtet werden, indem man die Wärmeabstrahlung eines Computers, eines Autos oder einer anderen Art von Maschine, die eine Zeit lang verwendet wurde, notiert.
Die Fähigkeit einer Maschine oder Anlage, zwischen Energieformen umzuwandeln, wird als „Energieumwandlungswirkungsgrad“ bezeichnet. Alle Systeme haben unterschiedliche Wirkungsgrade der Energieumwandlung. Wasserturbinen haben beispielsweise einen extrem hohen Energieumwandlungswirkungsgrad von fast 90 %, während Verbrennungsmotoren einen Umwandlungswirkungsgrad von 10 bis 50 % haben. Ingenieurwissenschaften und Physik sind ständig auf der Suche nach Systemen, die eine hohe Energieumwandlungseffizienz erreichen können.