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Chemie

Welcher Energiespeicher passt wozu?

Es gibt nicht den einen besten Energiespeicher. Du wählst nach Kriterien wie Kosten, Gewicht, Lebensdauer und Sicherheit.

  • ca. 12 Minuten
  • Klasse 10
  • Niveau: Standard

Das lernst du heute

  • Ich nenne Kriterien für die Auswahl eines Energiespeichers.
  • Ich wäge Vorteile und Nachteile gegeneinander ab.
  • Ich wähle für eine Situation begründet einen Speicher aus.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Die Brennstoffzelle, Lithium-Ionen-Akkus sicher nutzen

Einwegbatterie, Bleiakku, Lithium-Ionen-Akku und Brennstoffzelle haben unterschiedliche Stärken. Welcher Speicher passt, hängt vom Einsatz ab. Dafür nutzt du Kriterien. Wichtig sind: Kosten, Gewicht, Energiemenge, Lebensdauer, Sicherheit, Umwelt und Verfügbarkeit. Eine Einwegbatterie ist günstig, lange lagerbar und sofort einsatzbereit. Sie passt in eine Fernbedienung, die wenig Strom braucht. Der Nachteil: Sie ist nach einmaliger Nutzung leer und erzeugt Abfall. Ein Bleiakku ist robust und liefert kurzzeitig sehr hohe Ströme. Das braucht der Anlasser im Auto. Nachteile sind sein hohes Gewicht und der Gehalt an Blei und Säure. Ein Lithium-Ionen-Akku ist leicht und speichert viel Energie. Er passt in ein Smartphone. Seine Nachteile sind der höhere Preis, die Brandgefahr bei Schäden und der Rohstoffbedarf. Eine Brennstoffzelle mit Wasserstofftank lässt sich schnell betanken und erlaubt große Reichweiten. Sie ist daher für schwere Fahrzeuge im Gespräch. Nachteile sind der Aufwand für Herstellung und Tankstellen. Beim Abwägen stellst du Vorteile und Nachteile in einer Tabelle gegenüber und gewichtest sie für den Einsatz. Das Ergebnis ist eine begründete Entscheidung, keine feste Wahrheit. Rechne auch: Ein Akku kostet mehr als eine Batterie, kann aber oft geladen werden. Beispiel mit ausgedachten Preisen und ohne Stromkosten: Der Akku kostet 20 €, jede Einwegbatterie 1 €. Nach 20 Nutzungen sind beide gleich teuer.

Vier Energiespeicher im Vergleich.
SpeicherWiederaufladbarSpannung je ZelleStärkenSchwächen
Einwegbatterienein1,5 Vgünstig, lange lagerbarAbfall, nur einmal nutzbar
Bleiakkujaetwa 2 Vrobust, hohe Strömeschwer, Blei und Säure
Lithium-Ionen-Akkujaetwa 3,6 Vleicht, viel EnergiePreis, Brandgefahr bei Schäden, Rohstoffe
Brennstoffzellewird betanktetwa 0,7 Vschnell betankt, große ReichweiteWasserstoff nötig, Aufwand

Einen Speicher für die Fernbedienung wählen

  1. Kriterium 1: Sie braucht wenig Strom. Eine kleine Zelle reicht.
  2. Kriterium 2: Sie soll lange einsatzbereit sein. Einwegbatterie oder Akku mit geringer Selbstentladung.
  3. Kriterium 3: Kosten. Einwegbatterie ist günstig.
  4. Entscheidung: Einwegbatterie. Begründung: wenig Strom, günstig, lagerbar.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Erst Kriterien sammeln.

Dann Vor- und Nachteile vergleichen.

Dann entscheiden und begründen.

Ein Beispiel

Beispiel

Wie bei Schuhen: Zum Wandern nimmst du feste Schuhe, zum Schwimmen Badeschuhe. Es gibt nicht den einen besten Schuh.

Schritt für Schritt

Wir entscheiden für einen Bus

  1. Der Bus fährt lange Strecken und wird schnell wieder gebraucht.
  2. Kriterien: Reichweite, Tankzeit, Gewicht, Kosten.
  3. Brennstoffzelle: große Reichweite, schnell betankt. Akku: einfache Technik.
  4. Entscheidung: hängt von der Strecke und von Tankstellen oder Ladestationen ab. Beide Wege werden genutzt.

Mit einem Bild erklärt

Einsatzpassender SpeicherGrund
FernbedienungEinwegbatteriewenig Strom, günstig
Anlasser im AutoBleiakkuhohe Ströme
SmartphoneLithium-Ionen-Akkuleicht, viel Energie

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Ausprobieren

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Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Welcher Speicher passt am besten in ein Smartphone?
Zeig mir den ersten Schritt

Es muss leicht sein und viel Energie speichern.

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Lösung: Lithium-Ionen-Akku

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Ein Akku kostet 20 €, eine Einwegbatterie 1 € je Nutzung (ausgedachte Preise, ohne Stromkosten). Nach wie vielen Nutzungen kosten beide gleich viel?

Zeig mir den ersten Schritt

Teile 20 € durch 1 € je Nutzung.

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Lösung: 20

20 : 1 = 20 Nutzungen.

Tipp: Schreibe zuerst die Kriterien auf, bevor du dich entscheidest. Dann argumentierst du mit Gründen, nicht mit Gefühlen.

Merksatz: Auswahl: Kriterien festlegen, Vorteile und Nachteile gegenüberstellen, begründet entscheiden. Der beste Speicher hängt vom Einsatz ab.

Typischer Fehler: Viele suchen den einen besten Speicher. Es gibt ihn nicht. Für den Anlasser passt der Bleiakku, für das Smartphone der Lithium-Ionen-Akku.

Prüfen

Mini-Quiz

5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Warum passt der Bleiakku zum Anlasser?
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Lösung: Er liefert kurzzeitig sehr hohe Ströme.

Frage 2 Es gibt einen Energiespeicher, der für jeden Einsatz am besten ist.
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Lösung: Stimmt nicht

Frage 3 Welches ist ein Nachteil der Einwegbatterie?
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Lösung: Sie ist nach einer Nutzung leer und erzeugt Abfall.

Frage 4 Was macht eine gute Entscheidung zwischen zwei Speichern aus?
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Lösung: Sie nennt Kriterien und begründet die Wahl.

Frage 5 Eine Brennstoffzelle wird nicht aufgeladen, sondern betankt.
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Lösung: Stimmt

Geschafft

Energiespeicher unterscheiden sich in Kosten, Gewicht, Lebensdauer und Sicherheit. Du wählst nach dem Einsatz.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Batterie, Akku und Brennstoffzelle

Kurz erklärt, 42 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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