87 17 Ein physikalisches Genie Fließen die Elektronen immer in dieselbe Richtung, spricht man von Gleichstrom. Dieser tritt zum Beispiel bei einer Batterie oder einem Handyakku auf. Beim Wechselstrom aus der Steckdose ändern die Elektronen aber pausenlos ihre Flussrichtung. Warum? Weil auch Plus- und Minuspol pausenlos die Plätze tauschen (B 17.22). B 17.22 Wie sich die Spannung in der Steckdose verändert Die Spannung schwankt ständig zwischen plus und minus 325 Volt. Von der Wirkung her entspricht das einer Gleichspannung von 230 V, und das ist auch der Wert, der für die Netzspannung im Haushalt immer angegeben wird. Du kannst das ständige Wechseln der Spannung mit einem Wasserrohr vergleichen, das sehr schnell hin und her gekippt wird (B 17.22 b). Die Wassermoleküle fließen in diesem Fall nicht, sie zittern hin und her. Und genau das machen auch die Elektronen beim Wechselstrom: sie zittern. Eine ganze Schwingung hin und her dauert 1/50 Sekunde. In einer Sekunde schwingen also die Elektronen daher 50-mal hin und her. Sie haben eine Frequenz von 50 Hertz (Hz). An der Wirkung des Stroms ändert sich durch den Richtungswechsel aber kaum etwas. Bloß Lampen verändern 100-mal pro Sekunde ihre Helligkeit ( A8 ; B 17.22 c) – aber das kannst du mit freiem Auge gar nicht sehen. Bei Kraftwerken wird im Alltag immer von Energieerzeugung gesprochen. Aber das ist natürlich Quatsch, weil Energie nicht erzeugt werden kann! Im Detail kannst du das in Kap. 14.2 (S. 54) nachlesen. Vielmehr wird in einem Kraftwerk immer Energie von einer Form in eine andere umgewandelt. Bei einem Wasserkraftwerk wird zum Beispiel das Wasser etwa 10 m hoch aufgestaut. Die Hebeenergie des Wassers wird dann zuerst in Bewegungsenergie der Turbine umgewandelt und dann mit Hilfe des Generators in elektrische Energie. Es wird also Hebeenergie in elektrische Energie umgewandelt ( A11 und A12 ). In einem Wärmekraftwerk (B 17.23) werden Erdöl, Erdgas oder Kohle verbrannt. Durch die entstehende Hitze wird Wasserdampf erzeugt, der über Turbinen Generatoren betreibt. Es wird also Wärmeenergie in elektrische Energie umgewandelt. Die entstehende Wärme, eigentlich eine Art Abfall, wird oft sinnvoll als Fernwärme genutzt. Manchmal wird noch zusätzlich Müll verbrannt. Trotzdem ist diese Art von Kraftwerk nicht günstig, weil bei der Verbrennung immer auch CO2 entsteht, das den Treibhauseffekt fördert und daher sehr umweltschädlich ist. B 17.23 Vereinfachte Darstellung eines Wärmekraftwerkes Auch Windkraftwerke haben – wohl wenig überraschend – Generatoren (B 17.24). Sie wandeln die Bewegungsenergie der Luft in elektrische Energie um. Sie sind schnell aufzubauen und produzieren im Betrieb kein CO2. Daher sind sie stark im Kommen. Abgasreinigung Turbine Generator Strom Brennsto Verbrennung Wärmetauscher Fernwärme Nabe Rotorblatt Gondel Generator Aufstieg Turm Netzanschluss Fundament Windrichtungsnachführung Bremse Windmessinstrument Getriebe Blattverstellung B 17.24 Auch in Windkraftwerken wird keine Energie erzeugt, sondern Energie umgewandelt, und zwar Windenergie in elektrische Energie. Weil dabei kein CO2 entsteht, fördern dieses Kraftwerke nicht den Treibhauseffekt und werden wohl in Zukunft stark ausgebaut werden. Kurz zusammengefasst Strom erzeugt man durch Generatoren, also mit Hilfe von Induktion. Dabei dreht sich eine Spule in einem Magnetfeld. Kraftwerke erzeugen keine Energie, sondern sie wandeln sie um. Die Wasserkraft ist in Österreich praktisch komplett ausgebaut. Aber Windkraftwerke sind, weil sie umweltfreundlich sind, stark im Kommen. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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