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.

3. Test

Windenergie, Wasserkraft und Wirkungsgrad online üben

Test 3 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
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Richtig 0
Falsch 0
Offen 5
1. FrageMultiple Choice

Welche potentielle Energie besitzt Wasser in einer Höhe h?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: E_pot = m·g·h.

  1. Energiequelle bestimmen: Ordne Wind, Wasser, Energie, Leistung, Wirkungsgrad, Volumenstrom, Fallhöhe und Standortbedingungen zu.
  2. Energiegleichung anwenden: Die Lageenergie hängt von Masse, Fallbeschleunigung und Höhenunterschied ab.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet E_pot = m·g·h. Kontrolliere Einheiten, Wirkungsgrad, Größenordnung und Modellannahmen.

Die Lageenergie hängt von Masse, Fallbeschleunigung und Höhenunterschied ab.

2. FrageMultiple Choice

Wie lautet die hydraulische Leistung bei konstantem Volumenstrom?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: P = ρ · g · Q · h.

  1. Energiequelle bestimmen: Ordne Wind, Wasser, Energie, Leistung, Wirkungsgrad, Volumenstrom, Fallhöhe und Standortbedingungen zu.
  2. Energiegleichung anwenden: ρ ist die Wasserdichte, Q der Volumenstrom und h die nutzbare Fallhöhe.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet P = ρ · g · Q · h. Kontrolliere Einheiten, Wirkungsgrad, Größenordnung und Modellannahmen.

ρ ist die Wasserdichte, Q der Volumenstrom und h die nutzbare Fallhöhe.

3. FrageMultiple Choice

Was bedeutet der Volumenstrom Q?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Das Volumen, das pro Zeit durch einen Querschnitt fließt.

  1. Energiequelle bestimmen: Ordne Wind, Wasser, Energie, Leistung, Wirkungsgrad, Volumenstrom, Fallhöhe und Standortbedingungen zu.
  2. Energiegleichung anwenden: Q = V/t und wird häufig in m³/s angegeben.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Das Volumen, das pro Zeit durch einen Querschnitt fließt. Kontrolliere Einheiten, Wirkungsgrad, Größenordnung und Modellannahmen.

Q = V/t und wird häufig in m³/s angegeben.

4. FrageMultiple Choice

Welche Größe beschreibt bei einem Wasserkraftwerk den Höhenunterschied?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Die Fallhöhe h.

  1. Energiequelle bestimmen: Ordne Wind, Wasser, Energie, Leistung, Wirkungsgrad, Volumenstrom, Fallhöhe und Standortbedingungen zu.
  2. Energiegleichung anwenden: Eine größere nutzbare Fallhöhe erhöht bei gleicher Wassermenge die potentielle Energie und die mögliche Leistung.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Die Fallhöhe h. Kontrolliere Einheiten, Wirkungsgrad, Größenordnung und Modellannahmen.

Eine größere nutzbare Fallhöhe erhöht bei gleicher Wassermenge die potentielle Energie und die mögliche Leistung.

5. FrageMultiple Choice

Warum braucht ein Wasserkraftwerk eine Turbine?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Sie wandelt die Energie der strömenden oder fallenden Wassermasse in mechanische Rotationsenergie um.

  1. Energiequelle bestimmen: Ordne Wind, Wasser, Energie, Leistung, Wirkungsgrad, Volumenstrom, Fallhöhe und Standortbedingungen zu.
  2. Energiegleichung anwenden: Der Generator kann diese Rotationsenergie anschließend in elektrische Energie umwandeln.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Sie wandelt die Energie der strömenden oder fallenden Wassermasse in mechanische Rotationsenergie um. Kontrolliere Einheiten, Wirkungsgrad, Größenordnung und Modellannahmen.

Der Generator kann diese Rotationsenergie anschließend in elektrische Energie umwandeln.

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.