Nabil Gad

Elektrische Energie

DOWNLOAD

Downloadauszug aus dem Originaltitel:

Nabil Gad

Bergedorfer® Kopiervorlagen

GrundwissenEnergie5.–10. Klasse

1Nabil Gad: Elektrische Energie© Persen Verlag

Die Induktion Wir benötigen elektrische Energie

Aufgabe 1

a) Erkläre, wie eine Spannung induziert wird (siehe benachbarte

Abbildung).

b) Wodurch kann die induzierte Spannung erhöht werden? Nenne alle

Möglichkeiten.

c) Was passiert, wenn du die Pole des Stabmagneten tauschst?

Aufgabe 2

Vervollständige den Text.

Funktionsweise einer Induktionsschleife

Im benachbarten Bild sieht man eine Induktionsschleife, die __________

______________________ eingelassen ist. Da diese mit Wechsel-

spannung betrieben wird, entsteht ein Magnetfeld. Dieses wird be-

einfl usst, sobald sich _________________________ über der Induktions-

schleife befi ndet. Somit kann mit einer _________________________

festgestellt werden, ob sich ein Fahrzeug über einer _________________________ befi ndet oder nicht.

Beispiele für Induktionsschleifen im Alltag

Ampelsteuerung

In Nebenstraßen soll eine Ampel erst dann _______________ leuchten, wenn ein Fahrzeug sich über

der Induktionsschleife befi ndet.

Rotlichtverstoß

Fährt ein Fahrzeug über Rot,

Schrankensteuerung

Eine Schranke soll automatisch ______________________ und wieder

______________________ werden.

e für Ind

euerung

raßen

uktionsschle

ein Fah

f

gnetfe

_________

_________

ber

t Wech

Dieses wird be

über der In

_____

sel-_____

spannung betr

nfl usst, soba

eife befi

__________

eben wird,

ktionsschle

eht man eine Indu

eingel

e

2Nabil Gad: Elektrische Energie© Persen Verlag

Energieerzeugung Wir benötigen elektrische Energie

Der Dynamo

______________________ kann streng genommen nicht

erzeugt werden. Wenn wir von Erzeugung sprechen, meinen

wir die Umwandlung einer zur Verfügung stehenden

_______________________________ in elektrische Energie.

So wandelt ein Fahrraddynamo die _______________________

_____________________ in elektrische Energie um.

Wie funktioniert der Dynamo?

Ist das Fahrrad in Bewegung, so ______________________ sich

dessen Räder. Diese Drehbewegung wird auf das Antriebsrad

des Dynamos und über eine Achse an den Magneten übertragen.

Durch die ______________________ eines Magnetfeldes durch

eine Spule wird eine Spannung ______________________.

Anschließend wird die elektrische Energie zur Fahrradbeleuchtung

in __________________________________ umgewandelt.

Ein Elektromotor als Generator

Ein Elektromotor wird normalerweise dazu verwendet, um

elektrische Energie in __________________________________

umzuwandeln. Wenn man jedoch nun den Motor von Hand

dreht, so wird dem Motor kinetische Energie zugeführt.

Schließt man an den beiden Kontakten des Motors ein

_____________________________________ an, so kann

man eine Spannung messen, sobald der Motor von Hand ge-

dreht wird. Die zugeführte kinetische Energie wird also in

__________________________________ umgewandelt. Daher

wird der ________________________ dann auch Generator

genannt. Dies wird dann auch durch ein anderes Schaltsymbol

gekennzeichnet.

M

V

G

deln. W

wird dem M

n an

____

enn man jedo

Motor

alerweis

____

h

verw

andelt.

ung

_________

n Elektrom

d die el

__________

__ e

nung _______

ektrische Energi

Magne

eines Magnetfe

___

s Antr

en übe

des

bsrad

rtragen.

3Nabil Gad: Elektrische Energie© Persen Verlag

Windenergie Wir benötigen elektrische Energie

Geschichte der Windenergie

Die ______________________ des Windes wurde schon vor 4000 Jahren genutzt, als die Ägypter die

ersten Segelschiffe entwickelten. Später wurde die __________________________ auch für den Antrieb

von Windmühlen genutzt. Mit ihnen wurde Korn gemahlen, Holz gesägt, gehämmert / geschmiedet und

Wasser gepumpt.

Erst im Laufe des 20. Jahrhunderts wurden die __________________________ durch Maschinen ver-

drängt, die mit elektrischer Energie angetrieben wurden.

Entstehung der heutigen Windenergieanlagen

Die heutigen _________________________________ entstanden aufgrund

der Ölkrise in den 1970er-Jahren. Dadurch wurde es notwendig, auch andere

Möglichkeiten der „_________________________________“ stärker zu

berücksichtigen.

Den Wind optimal nutzen

Mit den Messinstrumenten der Windenergieanlage werden die

______________________ und die

ermittelt. Dementsprechend wird die

gedreht und der richtige Winkel der ______________________ eingestellt.

Das Getriebe besteht aus vielen Zahnrädern. Dreht sich das Rotorblatt

mit 20 Umdrehungen pro Minute (mit großer Drehkraft), sorgt das Getriebe dafür, dass daraus 1 500 Um-

drehungen pro Minute (mit geringer Drehkraft) werden, die an den ______________________ übertra-

gen werden. Der Generator wandelt dann die __________________________________ in

__________________________________ um.

Sicherheit geht vor

Zum Schutz vor ______________________ und bei Wartungsarbeiten wird die Bremse betätigt, sodass

sich die Rotorblätter nicht mehr drehen können.

mdrehun

en pro Minu

. De

aus v

gen pro Minu

e (m

nkel der

elen Z

e

____

erden diet den Mess

___________

mittelt. Dem

al nutze

nstrumenten

en

r W

_____

e es n

____

wendig, auc

_“ stärk

aufgrund

h ander

4Nabil Gad: Elektrische Energie© Persen Verlag

Wasserenergie Wir benötigen elektrische Energie

Aufgabe 1

Laufwasserkraftwerke stellen elektrische Energie zur

Verfügung. Eine Wehranlage staut dafür das

______________________ eines Flusses. Dadurch

entsteht ein Höhenunterschied zwischen Oberwasser

und _____________________________,

der für den nötigen ______________________ der

Kaplanturbinen sorgt.

Aufgabe 2

Bei einem Laufwasserkraftwerk mit einer Fallhöhe von 12 m beträgt die maximale Durchfl ussmenge

1 800 m3 pro Sekunde.

a) Berechne die Energiemenge, die dem Kraftwerk in einer Sekunde zugeführt wird.

b) Welcher Leistung entspricht das?

c) Der Kraftwerksbetreiber gibt an, dass die Leistung des Kraftwerks 195 MW beträgt.

Berechne den Wirkungsgrad des Kraftwerkes.

Aufgabe 3

In _______________________________________ wird Wasser

aus dem Stausee über ____________________________ zu den

(Pelton)turbinen befördert. Normalerweise arbeiten Speicherkraft-

werke nicht im Dauerbetrieb wie Laufwasserkraftwerke. Sie werden

nur dann betrieben, wenn besonders _______________ elektrische

Energie benötigt wird.

g

t an

sgrad d

die Leistung

werk

d.

enge

elche

er K

istung entsp cht da

m Kraftwerk

e von

n eine

2 m beträgt die max

5Nabil Gad: Elektrische Energie© Persen Verlag

Thermische Kraftwerke (1) Wir benötigen elektrische Energie

Kohlekraftwerk

1) Durch das Verbrennen der _______________ wird chemische Energie in ______________________

________________ umgewandelt, die das Wasser zu _________________________ werden lässt.

2) Der Wasserdampf lässt die ______________________ rotieren (kinetische Energie) und wird

anschließend zum Kondensator weitergeleitet, der den Wasserdampf abkühlt und ihn zu

________________ werden lässt. Dieses Wasser wird dann wieder zum Kessel _________________

und der Vorgang wiederholt sich erneut.

3) Der ____________________ wandelt die kinetische Energie der Turbine in _____________________

________________ um.

4) Der Kühlturm leitet in den ______________________ fortlaufend Wasser. Dieses wird im Konden-

sator zu Wasserdampf und geht zurück an den ______________________. Dieser kühlt den

Wasserdampf an seinen Betonwänden ab, welcher dann wieder größtenteils zu ________________

wird, das dann wieder zum Kondensator geleitet wird. Die Dampfmenge, die nicht kondensiert werden

kann, wird beispielsweise durch Flusswasser ergänzt.

5) Die ______________________, die bei der Verbrennung entstehen, werden gefi ltert und anschlie-

ßend über den Kamin nach außen geblasen.

______

________

ltur

ng wiederh

__________

rden läs

olt sic

_______

geleitet, der de

es W

er zu _____

____ otiere

en W

he Ene

____

e in _

________

2) Der Wasser

anschließ

rbrenne

_______ um

ampf lä

n der ___

Ko

6Nabil Gad: Elektrische Energie© Persen Verlag

Thermische Kraftwerke (2) Wir benötigen elektrische Energie

Kernkraftwerk / Atomkraftwerk (AKW)

Der wesentliche Unterschied zum Kohlekraftwerk ist die Art und Weise, wie ________________ erzeugt

wird. Die ____________________________________ entsteht nicht wie beim Kohlekraftwerk durch das

______________________________________, sondern durch den Kernspaltungsprozess. Es wird also

nicht wie beim Kohlekraftwerk die ______________________, sondern die Kernenergie genutzt.

Dadurch entsteht auch kein ___________ , das in die Umwelt geleitet wird.

Jedoch entstehen radioaktiv kontaminierte Abfälle und es besteht das Risiko eines GAUs. Im Reaktor

wird mit den Regelstäben das Ausmaß der Kernreaktion in den ______________________________

und somit die Menge des erzeugten Dampfes gesteuert.

Energiemix Deutschland

In Deutschland (Stand 2010) stammt die elektrische Energie zu etwa 60 % aus fossilen Brennstoffen

(wie z. B. Kohle, ______________________ oder ______________________), zu etwa 30 % aus

Kernenergie und zu etwa 10 % aus erneuerbaren Energien (wie z. B. Wind, ______________________,

______________________ oder Abfällen).

es G

_______

7Nabil Gad: Elektrische Energie© Persen Verlag

Sonnenenergie Wir benötigen elektrische Energie

Solarthermie

Bei der Solarthermie erwärmt die _________________ ein fl üssiges Medium (beispielsweise

Wasser-Glykol-Gemisch) im Kollektor, welches durch den _______________________________

geleitet wird und somit das Brauchwasser erwärmt. Sollte es nicht die gewünschte __________________

erreicht haben, so wird das durch den Kollektor vorgewärmte

Brauchwasser durch das ________________________

zusätzlich erhitzt und somit auf die gewünschte

Temperatur gebracht. Bei der Solarthermie wird also

entweder ausschließlich oder ergänzend die

______________________________________ der

Sonne zur Erwärmung des Wassers verwendet.

Photovoltaik

Bei der Photovoltaikanlage wandeln die Solarzellen die

_______________________________ der Sonne in elektrische

Energie um – und zwar in Form von Gleichstrom.

Damit unsere netzbetriebenen Haushaltsgeräte laufen, brau-

chen wir jedoch ______________________. Die Umwandlung

des ______________________ in Wechselstrom übernimmt

dabei der Wechselrichter. Die gesamte umgewandelte Energie wird ins _________________________

-_________________ eingespeist und ist über den __________________________ ablesbar. Der

Bezugszähler zeigt die Energiemenge an, die bisher insgesamt für den Betrieb aller elektrischen

Geräte benötigt wurde.

Solarthermische Kraftwerke

Bei solarthermischen Kraftwerken wird der __________________________, der zum Antrieb der Turbine

benötigt wird, mithilfe von __________________________________ erzeugt. Es werden keine fossilen

Brennstoffe benötigt und somit entsteht kein Kohlenstoffdioxid (CO2).

Heizungs-vorlauf

Kollek

tor Heizsystem

Brauchwasserspeicher

Frischwasser(kalt)

Heizungs-rücklauf

Steckdose

_____

ähler zeigt

ötigt w

ter. D

____ eingesp

die En

___ in

e gesa

eist

geräte la

__. Die Umwa

elstro

en, bra

ndlu

ergie um –

Damit unsere n

en wir jedoc

_____

und zwar in

etzbetrieb

andeln die

___________ d

m vo

olarzellen

Heizvo

Heizunrückla

8Nabil Gad: Elektrische Energie© Persen Verlag

Lösungen

Nab

il G

ad: G

rund

wis

sen

Ene

rgie

©

Per

sen

Ver

lag

Die

Indu

ktio

n W

ir b

enö

tig

en e

lekt

risc

he

En

erg

ie

Au

fgab

e 1

a)

Erk

läre

, wie

ein

e S

pann

ung

indu

zier

t wird

(si

ehe

bena

chba

rte

Abb

ildun

g).

b)

Wod

urch

kan

n di

e in

duzi

erte

Spa

nnun

g er

höht

wer

den?

Nen

ne a

lle

Mög

lichk

eite

n.

c)

Was

pas

sier

t, w

enn

du d

ie P

ole

des

Sta

bmag

nete

n ta

usch

st?

Au

fgab

e 2

Ver

volls

tänd

ige

den

Text

.

Fu

nkt

ion

swei

se e

iner

Ind

ukt

ion

ssch

leif

e

Im b

enac

hbar

ten

Bild

sie

ht m

an e

ine

Indu

ktio

nssc

hlei

fe, d

ie _

____

____

_

____

____

____

____

____

__ e

inge

lass

en is

t. D

a di

ese

mit

Wec

hsel

-

span

nung

bet

riebe

n w

ird, e

ntst

eht e

in M

agne

tfeld

. Die

ses

wird

be-

einfl

uss

t, so

bald

sic

h __

____

____

____

____

____

___

über

der

Indu

ktio

ns-

schl

eife

befi

nde

t. S

omit

kann

mit

eine

r __

____

____

____

____

____

___

fest

gest

ellt

wer

den,

ob

sich

ein

Fah

rzeu

g üb

er e

iner

___

____

____

____

____

____

__ b

efi n

det o

der

nich

t.

Bei

spie

le f

ür

Ind

ukt

ion

ssch

leif

en im

Allt

ag

Am

pel

steu

eru

ng

In N

eben

stra

ßen

sol

l ein

e A

mpe

l ers

t dan

n __

____

____

____

_ le

ucht

en, w

enn

ein

Fahr

zeug

sic

h üb

er

der

Indu

ktio

nssc

hlei

fe b

efi n

det.

Ro

tlic

htv

erst

oß

Fäh

rt e

in F

ahrz

eug

über

Rot

,

Sch

ran

ken

steu

eru

ng

Ein

e S

chra

nke

soll

auto

mat

isch

___

____

____

____

____

___

und

wie

der

____

____

____

____

____

__ w

erde

n.

in d

en

Bo

den

ein

Fah

rzeu

g

Mes

svo

rric

htu

ng

Ind

ukt

ion

ssch

leif

e

grü

n

so s

oll

auto

mat

isch

ein

Fo

to

gem

ach

t w

erd

en.

geö

ffn

et

ges

chlo

ssen

Ein

e S

pan

nu

ng

wir

d in

du

zier

t, in

dem

ein

Mag

net

in e

iner

Sp

ule

bew

egt

wir

d.

Bew

egt

man

den

Sta

bm

agn

eten

sch

nel

ler

du

rch

die

Sp

ule

od

er e

rhö

ht

man

die

Win

du

ng

szah

len

, so

erh

öh

t si

ch a

uch

die

ind

uzi

erte

Sp

ann

un

g.

Du

rch

die

Än

der

un

g d

er P

ola

ritä

t d

er M

agn

etp

ole

än

der

t si

ch a

uch

die

Po

lari

tät

der

Sp

ann

un

g.

Nab

il G

ad: G

rund

wis

sen

Ene

rgie

©

Per

sen

Ver

lag

2

Ene

rgie

erze

ugun

g W

ir b

enö

tig

en e

lekt

risc

he

En

erg

ie

Der

Dyn

amo

____

____

____

____

____

__ k

ann

stre

ng g

enom

men

nic

ht

erze

ugt w

erde

n. W

enn

wir

von

Erz

eugu

ng s

prec

hen,

mei

nen

wir

die

Um

wan

dlun

g ei

ner

zur V

erfü

gung

ste

hend

en

____

____

____

____

____

____

____

___

in e

lekt

risch

e E

nerg

ie.

So

wan

delt

ein

Fahr

radd

ynam

o di

e __

____

____

____

____

____

_

____

____

____

____

____

_ in

ele

ktris

che

Ene

rgie

um

.

Wie

fu

nkt

ion

iert

der

Dyn

amo

?

Ist d

as F

ahrr

ad in

Bew

egun

g, s

o __

____

____

____

____

____

sic

h

dess

en R

äder

. Die

se D

rehb

eweg

ung

wird

auf

das

Ant

riebs

rad

des

Dyn

amos

und

übe

r ei

ne A

chse

an

den

Mag

nete

n üb

ertr

agen

.

Dur

ch d

ie _

____

____

____

____

____

_ ei

nes

Mag

netfe

ldes

dur

ch

eine

Spu

le w

ird e

ine

Spa

nnun

g __

____

____

____

____

____

.

Ans

chlie

ßen

d w

ird d

ie e

lekt

risch

e E

nerg

ie z

ur F

ahrr

adbe

leuc

htun

g

in _

____

____

____

____

____

____

____

____

_ um

gew

ande

lt.

Ein

Ele

ktro

mo

tor

als

Gen

erat

or

Ein

Ele

ktro

mot

or w

ird n

orm

aler

wei

se d

azu

verw

ende

t, um

elek

tris

che

Ene

rgie

in _

____

____

____

____

____

____

____

____

_

umzu

wan

deln

. Wen

n m

an je

doch

nun

den

Mot

or v

on H

and

dreh

t, so

wird

dem

Mot

or k

inet

isch

e E

nerg

ie z

ugef

ührt

.

Sch

ließ

t man

an

den

beid

en K

onta

kten

des

Mot

ors

ein

____

____

____

____

____

____

____

____

____

_ an

, so

kann

man

ein

e S

pann

ung

mes

sen,

sob

ald

der

Mot

or v

on H

and

ge-

dreh

t wird

. Die

zug

efüh

rte

kine

tisch

e E

nerg

ie w

ird a

lso

in

____

____

____

____

____

____

____

____

__ u

mge

wan

delt.

Dah

er

wird

der

___

____

____

____

____

____

_ da

nn a

uch

Gen

erat

or

gena

nnt.

Die

s w

ird d

ann

auch

dur

ch e

in a

nder

es S

chal

tsym

bol

geke

nnze

ichn

et.

M V G

En

erg

ie

En

erg

iefo

rm

kin

etis

che

En

erg

ie

dre

hen

Bew

egu

ng

ind

uzi

ert

Str

ahlu

ng

sen

erg

ie

kin

etis

che

En

erg

ie

Sp

ann

un

gsm

essg

erät

elek

tris

che

En

erg

ie

Mo

tor

Na

bil

Ga

d:

Sp

ezi

fi sch

e E

lekt

risc

he

En

erg

ie©

Pe

rse

n V

erl

ag

Na

bil

Ga

d:

Sp

ezi

fi sch

e E

lekt

risc

he

En

erg

ie©

Pe

rse

n V

erl

ag

e

Nen

et

e al

le

ule

die

ind

uzi

ert

Sp

auch

die

Po

lari

tät

cht

um dreh

Sch

ließ

____

____

_

man

ein

e

d

Spa

nnun

g

dreh

t wird

. Die

z

____

____

____

__

der

____

__

nt.D

ektr

is

zuw

an

____

__

ird d

ann

auch

hnet

.

M

he

Ele

ktri

sc

ner

gie

_ Wie

fu

Ist d

as F

a

dess

en R

äd

Dyn

amos

u

Dur

ch d

ie__

___

le w

ird e

in

hlie

ßen

d

_

nu

d di

e el

ektr

isc

____

____

__S

trah

lun

g

or

als

Gen

erat

o

wird

nor

mal

erw

n__

___

n je

doch

nun

den

kine

tisch

e E

nerg

Kon

taktkin

et n de

s M

ot

____

____

__ a

n, s

o ka

n

ald

der

Mot

or v

on H

and

Ene

rgie

wird

t

9Nabil Gad: Elektrische Energie© Persen Verlag

Lösungen

Nab

il G

ad: G

rund

wis

sen

Ene

rgie

©

Per

sen

Ver

lag

Win

dene

rgie

W

ir b

enö

tig

en e

lekt

risc

he

En

erg

ie

Ges

chic

hte

der

Win

den

erg

ie

Die

___

____

____

____

____

___

des

Win

des

wur

de s

chon

vor

400

0 Ja

hren

gen

utzt

, als

die

Ägy

pter

die

erst

en S

egel

schi

ffe e

ntw

icke

lten.

Spä

ter

wur

de d

ie _

____

____

____

____

____

____

_ au

ch fü

r de

n A

ntrie

b

von

Win

dmüh

len

genu

tzt.

Mit

ihne

n w

urde

Kor

n ge

mah

len,

Hol

z ge

sägt

, geh

ämm

ert /

ges

chm

iede

t und

Was

ser

gepu

mpt

.

Ers

t im

Lau

fe d

es 2

0. J

ahrh

unde

rts

wur

den

die

____

____

____

____

____

____

__ d

urch

Mas

chin

en v

er-

drän

gt, d

ie m

it el

ektr

isch

er E

nerg

ie a

nget

riebe

n w

urde

n.

En

tste

hu

ng

der

heu

tig

en W

ind

ener

gie

anla

gen

Die

heu

tigen

___

____

____

____

____

____

____

____

__ e

ntst

ande

n au

fgru

nd

der

Ölk

rise

in d

en 1

970e

r-Ja

hren

. Dad

urch

wur

de e

s no

twen

dig,

auc

h an

dere

Mög

lichk

eite

n de

r „_

____

____

____

____

____

____

____

____

“ st

ärke

r zu

berü

cksi

chtig

en.

Den

Win

d o

pti

mal

nu

tzen

Mit

den

Mes

sins

trum

ente

n de

r Win

dene

rgie

anla

ge w

erde

n di

e

____

____

____

____

____

__ u

nd d

ie

erm

ittel

t. D

emen

tspr

eche

nd w

ird d

ie

gedr

eht u

nd d

er r

icht

ige

Win

kel d

er _

____

____

____

____

____

_ ei

nges

tellt

.

Das

Get

riebe

bes

teht

aus

vie

len

Zah

nräd

ern.

Dre

ht s

ich

das

Rot

orbl

att

mit

20 U

mdr

ehun

gen

pro

Min

ute

(mit

groß

er D

rehk

raft)

, sor

gt d

as G

etrie

be d

afür

, das

s da

raus

1 5

00 U

m-

dreh

unge

n pr

o M

inut

e (m

it ge

ringe

r D

rehk

raft)

wer

den,

die

an

den

____

____

____

____

____

__ ü

bert

ra-

gen

wer

den.

Der

Gen

erat

or w

ande

lt da

nn d

ie _

____

____

____

____

____

____

____

____

_ in

____

____

____

____

____

____

____

____

__ u

m.

Sic

her

hei

t g

eht

vor

Zum

Sch

utz

vor

____

____

____

____

____

__ u

nd b

ei W

artu

ngsa

rbei

ten

wird

die

Bre

mse

bet

ätig

t, so

dass

sich

die

Rot

orbl

ätte

r ni

cht m

ehr

dreh

en k

önne

n.

En

erg

ie

Win

den

erg

ie

Win

dm

üh

len

Win

den

erg

iean

lag

en

En

erg

ieer

zeu

gu

ng

Win

dst

ärke

Win

dri

chtu

ng

Go

nd

el

Ro

torb

lätt

er

Gen

erat

or

kin

etis

che

En

erg

ie

elek

tris

che

En

erg

ie

Üb

erla

stu

ng

Nab

il G

ad: G

rund

wis

sen

Ene

rgie

©

Per

sen

Ver

lag

Was

sere

nerg

ie

Wir

ben

öti

gen

ele

ktri

sch

e E

ner

gie

Au

fgab

e 1

Lauf

was

serk

raftw

erke

ste

llen

elek

tris

che

Ene

rgie

zur

Ver

fügu

ng. E

ine

Weh

ranl

age

stau

t daf

ür d

as

____

____

____

____

____

__ e

ines

Flu

sses

. Dad

urch

ents

teht

ein

Höh

enun

ters

chie

d zw

isch

en O

berw

asse

r

und

____

____

____

____

____

____

____

_,

der

für

den

nötig

en _

____

____

____

____

____

_ de

r

Kap

lant

urbi

nen

sorg

t.

Au

fgab

e 2

Bei

ein

em L

aufw

asse

rkra

ftwer

k m

it ei

ner

Fallh

öhe

von

12 m

bet

rägt

die

max

imal

e D

urch

fl uss

men

ge

1 80

0 m

3 pr

o S

ekun

de.

a)

Ber

echn

e di

e E

nerg

iem

enge

, die

dem

Kra

ftwer

k in

ein

er S

ekun

de z

ugef

ührt

wird

.

b)

Wel

cher

Lei

stun

g en

tspr

icht

das

?

c)

Der

Kra

ftwer

ksbe

trei

ber

gibt

an,

das

s di

e Le

istu

ng d

es K

raftw

erks

195

MW

bet

rägt

.

B

erec

hne

den

Wirk

ungs

grad

des

Kra

ftwer

kes.

Au

fgab

e 3

In _

____

____

____

____

____

____

____

____

____

__ w

ird W

asse

r

aus

dem

Sta

usee

übe

r __

____

____

____

____

____

____

__ z

u de

n

(Pel

ton)

turb

inen

bef

örde

rt. N

orm

aler

wei

se a

rbei

ten

Spe

iche

rkra

ft-

wer

ke n

icht

im D

auer

betr

ieb

wie

Lau

fwas

serk

raftw

erke

. Sie

wer

den

nur

dann

bet

riebe

n, w

enn

beso

nder

s __

____

____

____

_ el

ektr

isch

e

Ene

rgie

ben

ötig

t wird

.

Was

ser Un

terw

asse

r An

trie

b

Sp

eich

erkr

aftw

erke

n

Dru

ckle

itu

ng

en

viel

E =

Ep

ot =

m ·

g ·

h =

1 8

00 0

00 ·

9,81

· 12

= 2

11,9

MJ

= 21

1,9

MW

s

P =

W t =

E t =

211

,9 M

W ⇒

Die

s en

tsp

rich

t ei

ner

Lei

stu

ng

vo

n 2

11,9

MW

.

ɳ (e

ta)

= 19

521

2 =

0,9

2 ⇒

Der

Wir

kun

gsg

rad

bet

räg

t 92

%.

Na

bil

Ga

d:

Sp

ezi

fi sch

e E

lekt

risc

he

En

erg

ie©

Pe

rse

n V

erl

ag

Na

bil

Ga

d:

Sp

ezi

fi sch

e E

lekt

risc

he

En

erg

ie©

Pe

rse

n V

erl

ag

00 J

a

____

____

____

__

n, H

olz

gesä

gt, g

e

Win

den

erg

____

_m

üh

len

nd

Au

fgab

e

____

a

___

m S

taus

ee ü

b

(Pel

ton)

turb

inen

b

wer

ke n

icht

im D

au

dann

bet

riebS

p n, w

enn

b

ötig

t wird

.

he

Ele

ktri

sc

ner

gie

Ägy

pt

den

Ant

rieb

-

Au

fgab

e

Bei

ein

em L

18

pro

S

a)

Ber

echn

e di

e

lc

E=

m ·

g

Leis

tung

ent

spW

=E t

= 21

rksb

etre

iber

gib

t

n W

irkun

gsgr

ad

0,92⇒

er W

irk

____

____

____

___

wird

W

____

____

____

_

eise

arb

rken ruck

leit

un

gen

10Nabil Gad: Elektrische Energie© Persen Verlag

Lösungen

Nab

il G

ad: G

rund

wis

sen

Ene

rgie

©

Per

sen

Ver

lag

The

rmis

che

Kra

ftwer

ke (

1)

Wir

ben

öti

gen

ele

ktri

sch

e E

ner

gie

Ko

hle

kraf

twer

k

1)

Dur

ch d

as V

erbr

enne

n de

r __

____

____

____

_ w

ird c

hem

isch

e E

nerg

ie in

___

____

____

____

____

___

__

____

____

____

__ u

mge

wan

delt,

die

das

Was

ser

zu _

____

____

____

____

____

____

wer

den

läss

t.

2)

Der

Was

serd

ampf

läss

t die

___

____

____

____

____

___

rotie

ren

(kin

etis

che

Ene

rgie

) un

d w

ird

an

schl

ieß

end

zum

Kon

dens

ator

wei

terg

elei

tet,

der

den

Was

serd

ampf

abk

ühlt

und

ihn

zu

__

____

____

____

__ w

erde

n lä

sst.

Die

ses

Was

ser

wird

dan

n w

iede

r zu

m K

esse

l ___

____

____

____

__

un

d de

r Vor

gang

wie

derh

olt s

ich

erne

ut.

3)

Der

___

____

____

____

____

_ w

ande

lt di

e ki

netis

che

Ene

rgie

der

Tur

bine

in _

____

____

____

____

____

__

____

____

____

__ u

m.

4)

Der

Küh

lturm

leite

t in

den

____

____

____

____

____

__ fo

rtla

ufen

d W

asse

r. D

iese

s w

ird im

Kon

den-

sa

tor

zu W

asse

rdam

pf u

nd g

eht z

urüc

k an

den

___

____

____

____

____

___.

Die

ser

kühl

t den

W

asse

rdam

pf a

n se

inen

Bet

onw

ände

n ab

, wel

cher

dan

n w

iede

r gr

ößte

ntei

ls z

u __

____

____

____

__

w

ird, d

as d

ann

wie

der

zum

Kon

dens

ator

gel

eite

t wird

. Die

Dam

pfm

enge

, die

nic

ht k

onde

nsie

rt w

erde

n

ka

nn, w

ird b

eisp

iels

wei

se d

urch

Flu

ssw

asse

r er

gänz

t.

5)

Die

___

____

____

____

____

___,

die

bei

der

Ver

bren

nung

ent

steh

en, w

erde

n ge

fi lte

rt u

nd a

nsch

lie-

ß

end

über

den

Kam

in n

ach

auß

en g

ebla

sen.

Ko

hle

ther

mis

che

En

erg

ieW

asse

rdam

pf

Turb

ine

gep

um

pt

Was

ser

Gen

erat

or

elek

tris

che

En

erg

ie

Ko

nd

ensa

tor

Kü

hlt

urm

Was

ser

Ab

gas

e

Flu

ss

Nab

il G

ad: G

rund

wis

sen

Ene

rgie

©

Per

sen

Ver

lag

The

rmis

che

Kra

ftwer

ke (

2)

Wir

ben

öti

gen

ele

ktri

sch

e E

ner

gie

Ker

nkr

aftw

erk

/ Ato

mkr

aftw

erk

(AK

W)

Der

wes

entli

che

Unt

ersc

hied

zum

Koh

lekr

aftw

erk

ist d

ie A

rt u

nd W

eise

, wie

___

____

____

____

_ er

zeug

t

wird

. Die

___

____

____

____

____

____

____

____

____

_ en

tste

ht n

icht

wie

bei

m K

ohle

kraf

twer

k du

rch

das

____

____

____

____

____

____

____

____

____

__, s

onde

rn d

urch

den

Ker

nspa

ltung

spro

zess

. Es

wird

als

o

nich

t wie

bei

m K

ohle

kraf

twer

k di

e __

____

____

____

____

____

, son

dern

die

Ker

nene

rgie

gen

utzt

.

Dad

urch

ent

steh

t auc

h ke

in _

____

____

__ ,

das

in d

ie U

mw

elt g

elei

tet w

ird.

Jedo

ch e

ntst

ehen

rad

ioak

tiv k

onta

min

iert

e A

bfäl

le u

nd e

s be

steh

t das

Ris

iko

eine

s G

AU

s. Im

Rea

ktor

wird

mit

den

Reg

elst

äben

das

Aus

maß

der

Ker

nrea

ktio

n in

den

___

____

____

____

____

____

____

___

und

som

it di

e M

enge

des

erz

eugt

en D

ampf

es g

este

uert

.

En

erg

iem

ix D

euts

chla

nd

In D

euts

chla

nd (

Sta

nd 2

010)

sta

mm

t die

ele

ktris

che

Ene

rgie

zu

etw

a 60

% a

us fo

ssile

n B

renn

stof

fen

(wie

z. B

. Koh

le, _

____

____

____

____

____

_ od

er _

____

____

____

____

____

_), z

u et

wa

30 %

aus

Ker

nene

rgie

und

zu

etw

a 10

% a

us e

rneu

erba

ren

Ene

rgie

n (w

ie z

. B. W

ind,

___

____

____

____

____

___,

____

____

____

____

____

__ o

der

Abf

älle

n).

Dam

pf

ther

mis

che

En

erg

ie

Ver

bre

nn

en d

er K

oh

le

chem

isch

e E

ner

gie

CO

2

Bre

nn

elem

ente

n

Hei

zöl

Erd

gas

Was

ser

Bio

gas

Na

bil

Ga

d:

Sp

ezi

fi sch

e E

lekt

risc

he

En

erg

ie©

Pe

rse

n V

erl

ag

Na

bil

Ga

d:

Sp

ezi

fi sch

e E

lekt

risc

he

En

erg

ie©

Pe

rse

n V

erl

ag

____

__

erd

mis

che n

läss

t.

rd

_

gie

m

In

Deu

ts

euts

chla

nd (

Sta

(wie

z. B

. Koh

le,_

rgie

und

z

____

_Bio

g__

____

____

che

Ele

ktri

s

ner

gie

und

so

mt d

ie e

lekt

risch

e

__

11Nabil Gad: Elektrische Energie© Persen Verlag

Lösungen

Nab

il G

ad: G

rund

wis

sen

Ene

rgie

©

Per

sen

Ver

lag

Son

nene

nerg

ie

Wir

ben

öti

gen

ele

ktri

sch

e E

ner

gie

So

lart

her

mie

Bei

der

Sol

arth

erm

ie e

rwär

mt d

ie _

____

____

____

____

ein

fl üs

sige

s M

ediu

m (

beis

piel

swei

se

Was

ser-

Gly

kol-G

emis

ch)

im K

olle

ktor

, wel

ches

dur

ch d

en _

____

____

____

____

____

____

____

__

gele

itet w

ird u

nd s

omit

das

Bra

uchw

asse

r er

wär

mt.

Sol

lte e

s ni

cht d

ie g

ewün

scht

e __

____

____

____

____

erre

icht

hab

en, s

o w

ird d

as d

urch

den

Kol

lekt

or v

orge

wär

mte

Bra

uchw

asse

r du

rch

das

____

____

____

____

____

____

zusä

tzlic

h er

hitz

t und

som

it au

f die

gew

ünsc

hte

Tem

pera

tur

gebr

acht

. Bei

der

Sol

arth

erm

ie w

ird a

lso

entw

eder

aus

schl

ieß

lich

oder

erg

änze

nd d

ie

____

____

____

____

____

____

____

____

____

__ d

er

Son

ne z

ur E

rwär

mun

g de

s W

asse

rs v

erw

ende

t.

Ph

oto

volt

aik

Bei

der

Pho

tovo

ltaik

anla

ge w

ande

ln d

ie S

olar

zelle

n di

e

____

____

____

____

____

____

____

___

der

Son

ne in

ele

ktris

che

Ene

rgie

um

– u

nd z

war

in F

orm

von

Gle

ichs

trom

.

Dam

it un

sere

net

zbet

riebe

nen

Hau

shal

tsge

räte

lauf

en, b

rau-

chen

wir

jedo

ch _

____

____

____

____

____

_. D

ie U

mw

andl

ung

des

____

____

____

____

____

__ in

Wec

hsel

stro

m ü

bern

imm

t

dabe

i der

Wec

hsel

richt

er. D

ie g

esam

te u

mge

wan

delte

Ene

rgie

wird

ins

____

____

____

____

____

____

_

-___

____

____

____

__ e

inge

spei

st u

nd is

t übe

r de

n __

____

____

____

____

____

____

abl

esba

r. D

er

Bez

ugsz

ähle

r ze

igt d

ie E

nerg

iem

enge

an,

die

bis

her

insg

esam

t für

den

Bet

rieb

alle

r el

ektr

isch

en

Ger

äte

benö

tigt w

urde

.

So

lart

her

mis

che

Kra

ftw

erke

Bei

sol

arth

erm

isch

en K

raftw

erke

n w

ird d

er _

____

____

____

____

____

____

_, d

er z

um A

ntrie

b de

r Tur

bine

benö

tigt w

ird, m

ithilf

e vo

n __

____

____

____

____

____

____

____

____

erz

eugt

. Es

wer

den

kein

e fo

ssile

n

Bre

nnst

offe

ben

ötig

t und

som

it en

tste

ht k

ein

Koh

lens

toffd

ioxi

d (C

O2)

.

Hei

zung

s-vo

rlauf

Kollek

tor

Hei

zsys

tem

Bra

uchw

asse

rspe

iche

r Fris

chw

asse

r(k

alt)

Hei

zung

s-rü

ckla

uf

Ste

ckdo

se

So

nn

e

Bra

uch

was

sers

pei

cher Te

mp

erat

ur

Hei

zsys

tem

ther

mis

che

En

erg

ie

Str

ahlu

ng

sen

erg

ie

Wec

hse

lstr

om

Gle

ich

stro

ms

öff

entl

ich

e

Ein

spei

sezä

hle

r

Was

serd

amp

f

So

lark

olle

kto

ren

Str

om

net

z

Na

bil

Ga

d:

Sp

ezi

fi sch

e E

lekt

risc

he

En

erg

ie©

Pe

rse

n V

erl

ag

_ Bez

Ger

äte h

erm

Be

isch

e K

sola

rthe

rmis

c

benö

tigt w

ird, m

ithi

stof

fe b

enöt

i

____S

t

e E

lekt

risc

h

entw

ed

__ Son

ne z

ur E

Ph

oto

volt

aik

ei d

er P

hoto

volta

i

____

__Str

ahl

____

____

_

m –

und

zw

ar i

ere

ne

gse

ner

gie

betr

iebe

ne

____

____

____

_

____

____

____

chte

r. D

ie

Wec

hse

ls

hst

ro

amte

nges

peis

t und

ist

nerg

iem

enge

an,

rd d

er _

___

So

la

© 2012 Persen Verlag, Buxtehude AAP Lehrerfachverlage GmbHAlle Rechte vorbehalten.

Das Werk als Ganzes sowie in seinen Teilen unterliegt dem deutschen Urheberrecht. Der Erwerber des Werkes ist berechtigt, das Werk als Ganzes oder in seinen Teilen für den eigenen Gebrauch und den Einsatz im Unterricht zu nutzen. Die Nutzung ist nur für den genannten Zweck gestattet, nicht jedoch für einen weiteren kommerziellen Gebrauch, für die Weiterleitung an Dritte oder für die Veröffentlichung im Internet oder in Intranets. Eine über den genannten Zweck hinausgehende Nutzung bedarf in jedem Fall der vorherigen schriftlichen Zustimmung des Verlages.

Die AAP Lehrerfachverlage GmbH kann für die Inhalte externer Sites, die Sie mittels eines Links oder sonstiger Hinweise erreichen, keine Verantwortung übernehmen. Ferner haftet die AAP Lehrerfachverlage GmbH nicht für direkte oder indirekte Schäden (inkl. entgangener Gewinne), die auf Informationen zurückgeführt werden können, die auf diesen externen Websites stehen.

Grafik: Seite 1: Stabmagnet, Ampel, Schranke © Marion El-Khalafawi; Seite 2: Dynamo © Jörg Krumm – Fotolia.com, Zeichnung Dynamo, Ventilator © Marion El-Khalafawi; Seite 3: Windrad © Marion El-Khalafawi; Seite 4: Wasserkraftwerk Stausee © Marion El-Khalafawi; Seite 5: Kraftwerk (c) Marion El-Khalafawi; Seite 6: Kraftwerk (c) Marion El-Khalafawi; Seite 7: Solartherme, Dach (c) Marion El-KhalafawiSatz: Satzpunkt Ursula Ewert GmbH, Bayreuth

Bestellnr.: 21001DA6

www.persen.de

Hat Ihnen dieser Download gefallen? Dann geben Sie jetzt auf www.persen.de direkt bei dem Produkt Ihre Bewertung ab und teilen Sie anderen Kunden Ihre Erfahrungen mit.

Bergedorfer®

Weitere Downloads, E-Books und Print-Titel des umfangreichen Persen-Verlagsprogramms fi nden Sie unter www.persen.de

eh

rk als Ganzeder in seinen Te

tet, nicht jeder in

ehudee GmbH

alten.

owie in seinelen fü

ungen m

jetztertung

it.