Sexl Physik 7, Schulbuch

91 | 91.2 Solarturmkraftwerke PS10 und PS20 nahe Sevilla (Spanien) Solarzellen öffentliches Stromnetz Speicherbatterien Elektroauto Wechselrichter Hausverteiler Haustechnik und Geräte öffentliches Stromnetz bis Wechselrichter Niederspannung zum Hausverteiler und Geräten Gleichspannung vom Solarpanel 91.3 Das intelligente Stromnetz soll künftig Stromanbieter und –verbraucher verbin- den. Überschüssiger Strom wird zu anderen Verbrauchern geleitet oder in Pumpspeicher- kraftwerken zwischengespeichert. Auch die Batterien von Elektroautos , die zum Aufladen am Stromnetz hängen, werden als Zwischen- speicher genutzt. Bei Parabolrinnen-Kraftwerken konzentrieren große Spiegel mit parabelför- migem Querschnitt ( 90.6 ) das Licht auf ein Rohr in der Brennlinie. Kollektoren stehen in langen Reihen nebeneinander, viele parallele Reihen bilden das gesam- te Solarkollektorfeld. Die einzelnen Kollektoren drehen sich um ihre Längsachse und folgen so dem Lauf der Sonne. Durch das Absorberrohr wird temperaturbe- ständiges Öl gepumpt, das durch die konzentrierte Sonnenstrahlung auf ca. 400 °C aufgeheizt wird. Die Energie wird in einem Dampfkraftwerk zur Stromerzeugung genutzt. Der Wirkungsgrad dieser Kraftwerke liegt im Sommer bei etwa 20 % . Bei Solarturm-Kraftwerken reflektieren mehrere hundert Spiegel, die um einen Turm angeordnet sind, das Sonnenlicht auf einen Absorber an der Spitze des Tur- mes. Die Spiegel werden computergesteuert der Sonne nachgeführt. Im Absorber wird Wasser oder ein anderer Wärmeträger erhitzt und schließlich Dampf für die Stromproduktion erzeugt. Untersuche, überlege, forsche: Erneuerbare Energien 91.1 Vergleiche die pro Jahr auf die Erde einfallende Sonnenenergie mit dem jährlichen Energiebedarf der Menschheit. Was kannst du aus dem Vergleich schließen? 91.2 Finde Vor- und Nachteile der einzelnen erneuerbaren Energien heraus. Welche er- neuerbaren Energien sollten bevorzugt ausgebaut werden, welche eher nicht? 91.3 Informiere dich über die Herstellung von Solarzellen. Wie lange dauert es ungefähr, bis die zur Erzeugung der Solarzellen aufgewandte Energie zurück gewonnen ist? Das Stromnetz der Zukunft Bisher wurde elektrischer Strom nur in wenigen Kraftwerken erzeugt und von dort an die Verbraucher verteilt. In Zukunft werden viele Menschen selbst Strom erzeu- gen (mit Windrädern, Solaranlagen usw.) und die nicht selbst benötigte Energie ins öffentliche Stromnetz einspeisen, d. h. verkaufen. Die Einspeisung an tausenden Stellen des Stromnetzes, die Verteilung der Energie, die Sicherung der Netzstabili- tät sowie die Abrechnung der eingespeisten und der verbrauchten Energie stellen die Betreiber von Stromnetzen vor neue Probleme. Daher sollen künftig in einem intelligenten Stromnetz (engl. smart grid ) Stromerzeuger, Verbraucher und Spei- cher nicht nur Strom, sondern auch Informationen austauschen können. Es gibt nur wenige Möglichkeiten, überschüssige elektrische Energie für den spä- teren Verbrauch zu speichern. In Pumpspeicherkraftwerken wird mittels Strom Wasser in einen höher gelegenen Stausee gepumpt. In Zeiten höheren Bedarfs wird das Wasser durch Turbinen geleitet und seine potentielle Energie mit Hilfe eines Generators wieder in elektrische Energie umgewandelt. Auch die Verwendung der Batterien von Elektroautos, die zum Aufladen ans Stromnetz angeschlossen sind, als Energiespeicher wird diskutiert. Teste dein Wissen 91.1 Beschreibe Oersteds Entdeckung. 91.2 Erkläre die Funktionsweise eines Generators. 91.3 Erkläre die Funktionsweise eines Elektromotors. 91.4 Warum ist zum Drehen der Spule eines Generators bei offenem/geschlossenem Stromkreis Arbeit erforderlich? 91.5 Wodurch unterscheidet sich der Gleichstromgenerator vom Wechselstromgenerator? 91.6 Was versteht man unter dem dynamo-elektrischen Prinzip? 91.7 Wie ist ein Hauptschlussmotor aufgebaut? 91.8 Erkläre die Begriffe Scheitelwert und Effektivwert von Spannung und Stromstärke. 91.9 Wie ändert sich der Strom, wenn an eine Spule eine Gleichspannung/Wechselspannung angelegt wird? 91.10 Wie ändert sich der Strom, wenn an einen Kondensator eine Gleichspannung/Wechselspannung angelegt wird? 91.11 Was versteht man unter der Wirkleistung? 91.12 Wie muss ein Transformator aufgebaut sein, der hohe Ströme bei niedrigen Spannungen ermöglichen soll? 91.13 Warum werden Fernleitungen mit Spannungen von 110 kV bis 380 kV betrieben? 91.14 Warum tragen Hochspannungsmasten neben einem Blitzschutzseil 3 oder 6 stromführende Drahtseile? 91.15 Welche Energieträger sind nicht erneuerbar, welche stehen langfristig zur Verfügung? Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv