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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.

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Windenergie, Wasserkraft und Wirkungsgrad online üben

Test 5 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

Luft hat ρ = 1,2 kg/m³, A = 10 m² und v = 5 m/s. Wie groß ist die verfügbare Windleistung ungefähr?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: 750 W.

  1. Energiequelle bestimmen: Ordne Wind, Wasser, Energie, Leistung, Wirkungsgrad, Volumenstrom, Fallhöhe und Standortbedingungen zu.
  2. Energiegleichung anwenden: P = ½·1,2·10·5³ = 0,6·10·125 = 750 W.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 750 W. Kontrolliere Einheiten, Wirkungsgrad, Größenordnung und Modellannahmen.

P = ½·1,2·10·5³ = 0,6·10·125 = 750 W.

2. FrageMultiple Choice

Wie verändert sich die verfügbare Windleistung, wenn sich die Rotorfläche verdoppelt?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Sie verdoppelt sich.

  1. Energiequelle bestimmen: Ordne Wind, Wasser, Energie, Leistung, Wirkungsgrad, Volumenstrom, Fallhöhe und Standortbedingungen zu.
  2. Energiegleichung anwenden: Nach P = ½ρAv³ ist die Leistung direkt proportional zur überstrichenen Fläche.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Sie verdoppelt sich. Kontrolliere Einheiten, Wirkungsgrad, Größenordnung und Modellannahmen.

Nach P = ½ρAv³ ist die Leistung direkt proportional zur überstrichenen Fläche.

3. FrageMultiple Choice

Wasser mit ρ = 1000 kg/m³ fließt mit Q = 2 m³/s aus h = 20 m. Wie groß ist die hydraulische Leistung bei g = 10 m/s²?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: 400 kW.

  1. Energiequelle bestimmen: Ordne Wind, Wasser, Energie, Leistung, Wirkungsgrad, Volumenstrom, Fallhöhe und Standortbedingungen zu.
  2. Energiegleichung anwenden: P = 1000·10·2·20 W = 400 000 W = 400 kW.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 400 kW. Kontrolliere Einheiten, Wirkungsgrad, Größenordnung und Modellannahmen.

P = 1000·10·2·20 W = 400 000 W = 400 kW.

4. FrageMultiple Choice

Wasser fließt mit Q = 0,5 m³/s aus h = 40 m. Wie groß ist P bei ρ = 1000 kg/m³ und g = 10 m/s²?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: 200 kW.

  1. Energiequelle bestimmen: Ordne Wind, Wasser, Energie, Leistung, Wirkungsgrad, Volumenstrom, Fallhöhe und Standortbedingungen zu.
  2. Energiegleichung anwenden: P = 1000·10·0,5·40 W = 200 000 W = 200 kW.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 200 kW. Kontrolliere Einheiten, Wirkungsgrad, Größenordnung und Modellannahmen.

P = 1000·10·0,5·40 W = 200 000 W = 200 kW.

5. FrageMultiple Choice

Ein Wasserkraftwerk erhält 500 kW hydraulische Leistung und besitzt η = 80 %. Welche elektrische Leistung liefert es?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: 400 kW.

  1. Energiequelle bestimmen: Ordne Wind, Wasser, Energie, Leistung, Wirkungsgrad, Volumenstrom, Fallhöhe und Standortbedingungen zu.
  2. Energiegleichung anwenden: P_nutz = η·P_zu = 0,8·500 kW = 400 kW.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 400 kW. Kontrolliere Einheiten, Wirkungsgrad, Größenordnung und Modellannahmen.

P_nutz = η·P_zu = 0,8·500 kW = 400 kW.

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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.