Kraftwerkstypen nach physikalischen Merkmalen ordnen
Kraftwerke unterscheiden sich in der Energiequelle, in der Energieform am Anfang und in den Bauteilen. Danach kann man sie ordnen.
Das lernst du heute
- Ich kann Kraftwerkstypen nach Merkmalen ordnen.
- Ich weiß, welche Kraftwerke eine Turbine und einen Generator nutzen.
- Ich kann erneuerbare und nicht erneuerbare Quellen unterscheiden.
Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Der Generator: Wechselspannung erzeugen, Energieketten und Energieerhaltung
Ein Kraftwerk wandelt eine Energieform in elektrische Energie um. Man kann Kraftwerke nach mehreren Merkmalen ordnen. Erstens: Welche Energie steht am Anfang? Bei Kohle und Erdgas ist es chemische Energie. Bei Kernkraft ist es Kernenergie. Beim Wasserkraftwerk ist es Lageenergie des Wassers. Beim Windrad ist es Bewegungsenergie der Luft. Bei der Solarzelle ist es Strahlungsenergie des Lichts. Zweitens: Wie geht es weiter? Kohle-, Gas- und Kernkraftwerke sind thermische Kraftwerke. Sie erzeugen Wärme. Dampf oder heißes Gas treibt eine Turbine an. Die Turbine treibt einen Generator an. Wasserkraft und Windkraft treiben die Turbine direkt an. Eine Solarzelle erzeugt Strom ohne Turbine und ohne Generator. Drittens: Ist die Quelle erneuerbar? Sonne, Wind und Wasser stehen laufend zur Verfügung. Kohle, Erdgas und Uran werden aufgebraucht. Viertens: Wie gut wandelt das Kraftwerk um? Der Wirkungsgrad ist bei Kohle etwa 40 Prozent, bei Gas-und-Dampf-Kraftwerken bis etwa 60 Prozent und bei Wasserkraft über 80 Prozent. Beispiel Wasserkraft: 1000 kg Wasser fallen 50 m. Die Lageenergie ist 1000 · 10 · 50 = 500 000 J, mit g = 10 N/kg. Bei 90 Prozent Wirkungsgrad werden daraus 450 000 J elektrische Energie.
| Typ | Energie am Anfang | Turbine und Generator | Quelle |
|---|---|---|---|
| Kohle, Erdgas | chemische Energie | ja (Dampf oder Gas) | nicht erneuerbar |
| Kernkraft | Kernenergie | ja (Dampf) | nicht erneuerbar |
| Wasserkraft | Lageenergie | ja (Wasserturbine) | erneuerbar |
| Windkraft | Bewegungsenergie der Luft | ja (Rotor) | erneuerbar |
| Solarzelle | Strahlungsenergie | nein | erneuerbar |
Wasserkraft: Energie berechnen
- Gegeben: m = 1000 kg, h = 50 m, g = 10 N/kg.
- Lageenergie: E = m · g · h.
- E = 1000 · 10 · 50 = 500 000 J.
- Bei 90 Prozent Wirkungsgrad: 450 000 J elektrisch.
Ich verstehe das noch nicht
Such dir aus, was dir hilft.
Noch einfacher erklärt
Ein Kraftwerk macht aus einer Energieform Strom.
Kohle, Gas und Uran erzeugen Wärme und Dampf.
Wind und Wasser treiben die Turbine direkt an.
Ein Beispiel
Ein Fahrraddynamo wird vom Rad gedreht und erzeugt Strom. So dreht der Wind den Rotor eines Windrads, und der Rotor treibt den Generator an.
Schritt für Schritt
Du ordnest ein Kraftwerk ein.
- Nenne die Energie am Anfang.
- Prüfe: Gibt es Wärme und Dampf?
- Prüfe: Turbine und Generator?
- Prüfe: Quelle erneuerbar oder nicht?
Mit einem Bild erklärt
| Frage | Windkraftwerk |
|---|---|
| Energie am Anfang? | Bewegungsenergie der Luft |
| Turbine und Generator? | Rotor und Generator |
| Erneuerbar? | ja |
Zur Grundlage zurück
- Der Generator: Wechselspannung erzeugen – Du kennst den Generator.
- Energieketten und Energieerhaltung – Du kennst Energieketten.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
Zeig mir den ersten Schritt
Welche Kraftwerke drehen etwas an?
Lösung ansehen
Lösung: die Solarzelle
Jetzt du
Jetzt probierst du es allein.
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Lösung: Lageenergie des Wassers
Tipp: Ordne ein Kraftwerk mit drei Fragen: Welche Energie am Anfang? Turbine und Generator? Erneuerbar?
Merksatz: Thermische Kraftwerke nutzen Wärme, Dampf, Turbine und Generator. Windrad und Wasserkraft treiben die Turbine direkt an. Die Solarzelle braucht keinen Generator.
Typischer Fehler: Viele denken, jedes Kraftwerk brauche Dampf. Wind, Wasser und Solarzellen erzeugen Strom ohne Dampf.
Mini-Quiz
4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
Lösung ansehen
Lösung: Sie erzeugen Wärme und Dampf, der eine Turbine antreibt.
Lösung ansehen
Lösung: Stimmt nicht
Frage 3 1000 kg Wasser fallen 50 m. Wie groß ist die Lageenergie in kJ (g = 10 N/kg)?
Zeig mir den ersten Schritt
E = m · g · h, dann durch 1000 teilen.
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Lösung: 500
1000 · 10 · 50 = 500 000 J = 500 kJ.
Lösung ansehen
Lösung: das Wasserkraftwerk
Geschafft
Kraftwerke lassen sich nach Energiequelle, Aufbau, Erneuerbarkeit und Wirkungsgrad ordnen.
Kannst du das schon?
Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.
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