Physik verstehen 4, Schulbuch

56 3  Arbeitsheft-Seite 28 Gewinnung elektrischer Energie – Dreiphasen-Wechselstrom 1. Wie kann elektrische Energie gewonnen werden? Um aus Generatoren (  Seite 53) Wechselstrom zu gewinnen, muss man sie in eine Drehbewegung versetzen. Dazu benötigt man zB Turbinen . Das sind Laufräder, die eine Strömung in eine Drehbewegung umwandeln. LED-Windkraftwerk (Abb. 56.1)  E1 Befestige einen kleinen Gleichstrom-Elektromotor mit Propeller an einem Stativ. Schließe an seine Anschlüsse eine Leuchtdiode (LED) an. Blase Luft auf den Propeller und bringe die LED zum Leuchten. Der Motor wird als Generator verwendet, der Propeller wandelt den Wind in eine Drehbewegung um. Ist dein „Wind“ ausreichend, beginnt die LED zu leuchten. Moderne Windkraftanlagen erzeugen elektrischen Strom ab einer Windge- schwindigkeit von 2,5 ​  m  __ s  ​. Sie schalten aus Sicherheitsgründen bei über 20 ​  m  __ s  ​ab, damit kein Maschinenschaden entsteht. In Wärmekraftwerken ( kalorischen oder thermischen Kraftwerken ) werden zum Betrieb der Generatoren Dampf- und Gasturbinen verwendet. Fast eine Dampfturbine (Abb. 56.3)  E1 Fülle einen Kolben ca. 3 cm hoch mit Wasser. Verschließe ihn mit einem doppelt gebohrten Stopfen. Im Stopfen stecken ein Thermometer und ein Glasrohr. Dieses leitet den entstehenden Dampf zu einem Turbinenmodell. Erhitze mit dem Gasbrenner, bis sich genug Dampf bildet, um die Turbine in Drehung zu versetzen. In Wärmekraftwerken wird die Wärmeenergie durch Verbrennung von fossilen Brennstoffen (zB Kohle) und Biomasse (zB Holzabfälle) oder durch Kernspaltung (  Seite 90) erzeugt. Der dadurch auf etwa 600 °C erhitzte Wasserdampf wird auf eine Dampfturbine geleitet. Auch Erdwärme und Sonnenwärme werden genutzt. Aus der Verbrennung von fossilen Brennstoffen und der Verwendung radioaktiver Stoffe ergeben sich negative Umwelteinflüsse. Daher ist ein weltweiter verstärk- ter Umstieg auf die Verwendung erneuerbarer Energien (zB Sonne, Wasser, Wind, Erdwärme, Biomasse) unbedingt notwendig. In Österreich werden etwa 63% der elektrischen Energie in Wasserkraftwerken gewonnen. Laufkraftwerke nutzen die Fließgeschwindigkeit von Flüssen, Speicherkraftwerke die Lageenergie aufgestauter Wassermassen. Solarzellen wandeln die Sonnenenergie direkt in elektrische Energie um und benötigen keinen Generator. V1 56.1 LED-Windkraftwerk Nimm notfalls einen Föhn zu Hilfe! V2 56.3 Fast eine Dampfturbine In Wärme- , Wasser- und Windkraftwerken wandeln Generatoren Bewegungsenergie in elektrische Energie um. M Getriebe Generator Drehkranz- lager Rotornabe Rotorlager Bremse 56.2 Aufbau einer Windkraftanlage. Die Rotorblätter sind verstellbar und passen sich der Windgeschwindigkeit an. Krafthaus mit Turbinen und Generatoren Wasserschloss Staumauer Stausee Stollen Druckrohr- leitung Gefälle 56.6 Speicherkraftwerk: Wasserkraft betreibt den Generator. Luft Kühlwasser Heizung mit Röhrenkessel Filter Turbine Dampf Generator Kühlturm (100 m hoch) Schornstein (bis 300 m hoch) 56.4 Prinzip eines Wärmekraftwerks 56.5 Solarzellen benötigen keinen Generator Infobox: Eine Turbine für Laufkraftwerke sieht aus wie eine Schiffs- schraube mit verstellbaren Flügeln. Sie passt sich an unterschiedliche Wasser­ mengen an. Film 25q8rn Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv