Windenergie und Wasserkraft verstehen

Wind und Wasser liefern erneuerbare Energie, deren nutzbare Leistung von Geschwindigkeit, Fläche, Volumenstrom, Fallhöhe und Wirkungsgrad abhängt. Auf dieser Seite übst du die wichtigsten Modelle und Rechnungen.

Die Aufgaben passen besonders zu Klasse 9–12 und verbinden Formeln mit Turbinen, Stromnetz, Speichern, Standortwahl und Nachhaltigkeit.

So löst du Aufgaben zu Wind und Wasser

  1. Wähle die passende Formel: P = ½ρAv³ für Wind oder P = ρgQh für Wasser.
  2. Vereinheitliche Einheiten und berücksichtige den Wirkungsgrad.
  3. Unterscheide Energie, Leistung, Nennleistung und Kapazitätsfaktor.
  4. Prüfe Größenordnung, Modellannahmen, Standortbedingungen und Umweltaspekte.

10. Test

Windenergie, Wasserkraft und Wirkungsgrad online üben

Test 10 zu Windleistung, hydraulischer Leistung, Wirkungsgrad und Nachhaltigkeit mit 5 Aufgaben und Lösungen.

Wähle eine Antwort. Achte auf Energie, Leistung, v³, Volumenstrom, Fallhöhe, Wirkungsgrad und Einheiten.

5 Fragen
0/5 Fragen0 %
Richtig 0
Falsch 0
Offen 5
1. FrageMultiple Choice

Welche Einheit besitzt die hydraulische Leistung P = ρgQh?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Watt.

  1. Energiequelle bestimmen: Ordne Wind, Wasser, Energie, Leistung, Wirkungsgrad, Volumenstrom, Fallhöhe und Standortbedingungen zu.
  2. Energiegleichung anwenden: kg/m³ · m/s² · m³/s · m ergibt kg·m²/s³ = Watt.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Watt. Kontrolliere Einheiten, Wirkungsgrad, Größenordnung und Modellannahmen.

kg/m³ · m/s² · m³/s · m ergibt kg·m²/s³ = Watt.

2. FrageMultiple Choice

Warum wird bei Wind- und Wasserkraft häufig die Leistung statt nur die Energie angegeben?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Leistung zeigt, wie schnell Energie bereitgestellt oder umgewandelt wird.

  1. Energiequelle bestimmen: Ordne Wind, Wasser, Energie, Leistung, Wirkungsgrad, Volumenstrom, Fallhöhe und Standortbedingungen zu.
  2. Energiegleichung anwenden: Für Netzplanung und Verbrauch ist entscheidend, welche Leistung zu einem Zeitpunkt verfügbar ist.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Leistung zeigt, wie schnell Energie bereitgestellt oder umgewandelt wird. Kontrolliere Einheiten, Wirkungsgrad, Größenordnung und Modellannahmen.

Für Netzplanung und Verbrauch ist entscheidend, welche Leistung zu einem Zeitpunkt verfügbar ist.

3. FrageMultiple Choice

Welche Aussage zur Energieerhaltung in einer Turbine ist richtig?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Die zugeführte Energie wird auf Nutzenergie und verschiedene Verlustformen verteilt.

  1. Energiequelle bestimmen: Ordne Wind, Wasser, Energie, Leistung, Wirkungsgrad, Volumenstrom, Fallhöhe und Standortbedingungen zu.
  2. Energiegleichung anwenden: Die Gesamtbilanz bleibt erhalten; der Wirkungsgrad beschreibt den nutzbaren Anteil.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Die zugeführte Energie wird auf Nutzenergie und verschiedene Verlustformen verteilt. Kontrolliere Einheiten, Wirkungsgrad, Größenordnung und Modellannahmen.

Die Gesamtbilanz bleibt erhalten; der Wirkungsgrad beschreibt den nutzbaren Anteil.

4. FrageMultiple Choice

Wie löst man eine Aufgabe zu Wind- oder Wasserkraft systematisch?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Energiequelle und Modell wählen, Größen mit Einheiten einsetzen, Wirkungsgrad berücksichtigen und Ergebnis prüfen.

  1. Energiequelle bestimmen: Ordne Wind, Wasser, Energie, Leistung, Wirkungsgrad, Volumenstrom, Fallhöhe und Standortbedingungen zu.
  2. Energiegleichung anwenden: Für Wind gilt näherungsweise ½ρAv³, für Wasser ρgQh; anschließend wird die Nutzleistung mit η bestimmt.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Energiequelle und Modell wählen, Größen mit Einheiten einsetzen, Wirkungsgrad berücksichtigen und Ergebnis prüfen. Kontrolliere Einheiten, Wirkungsgrad, Größenordnung und Modellannahmen.

Für Wind gilt näherungsweise ½ρAv³, für Wasser ρgQh; anschließend wird die Nutzleistung mit η bestimmt.

5. FrageMultiple Choice

Welche Kernaussage fasst Windenergie, Wasserkraft und Wirkungsgrad zusammen?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Verfügbare Energie, Umwandlungsleistung, Standortbedingungen und Verluste bestimmen den nutzbaren Ertrag.

  1. Energiequelle bestimmen: Ordne Wind, Wasser, Energie, Leistung, Wirkungsgrad, Volumenstrom, Fallhöhe und Standortbedingungen zu.
  2. Energiegleichung anwenden: Erneuerbare Quellen sind physikalisch quantifizierbar, aber ihre tatsächliche Leistung hängt von wechselnden Bedingungen und Technik ab.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Verfügbare Energie, Umwandlungsleistung, Standortbedingungen und Verluste bestimmen den nutzbaren Ertrag. Kontrolliere Einheiten, Wirkungsgrad, Größenordnung und Modellannahmen.

Erneuerbare Quellen sind physikalisch quantifizierbar, aber ihre tatsächliche Leistung hängt von wechselnden Bedingungen und Technik ab.

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Windenergie und Wasserkraft FAQ

Wie hängt Windleistung von der Windgeschwindigkeit ab?

Näherungsweise gilt P = ½ρAv³. Eine Verdopplung der Windgeschwindigkeit verachtfacht die verfügbare Leistung.

Wie berechnet man hydraulische Leistung?

Mit P = ρgQh, wobei ρ die Dichte, Q der Volumenstrom und h die Fallhöhe ist.

Gibt es Lösungen zu allen Aufgaben?

Ja. Jede Aufgabe enthält eine richtige Antwort, eine Erklärung und drei nachvollziehbare Lösungsschritte.