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.

6. Test

Windenergie, Wasserkraft und Wirkungsgrad online üben

Test 6 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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Falsch 0
Offen 5
1. FrageMultiple Choice

Warum schwankt die Leistung einer Windanlage?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Weil die Windgeschwindigkeit zeitlich und örtlich schwankt und die Leistung mit v³ abhängt.

  1. Energiequelle bestimmen: Ordne Wind, Wasser, Energie, Leistung, Wirkungsgrad, Volumenstrom, Fallhöhe und Standortbedingungen zu.
  2. Energiegleichung anwenden: Schon kleine Windänderungen können wegen der dritten Potenz deutlich größere Leistungsänderungen verursachen.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Weil die Windgeschwindigkeit zeitlich und örtlich schwankt und die Leistung mit v³ abhängt. Kontrolliere Einheiten, Wirkungsgrad, Größenordnung und Modellannahmen.

Schon kleine Windänderungen können wegen der dritten Potenz deutlich größere Leistungsänderungen verursachen.

2. FrageMultiple Choice

Welche Rolle können Speicher bei Wind- und Solarenergie spielen?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Sie können zeitliche Unterschiede zwischen Erzeugung und Verbrauch ausgleichen.

  1. Energiequelle bestimmen: Ordne Wind, Wasser, Energie, Leistung, Wirkungsgrad, Volumenstrom, Fallhöhe und Standortbedingungen zu.
  2. Energiegleichung anwenden: Batterien, Pumpspeicher oder andere Speicher nehmen Überschüsse auf und geben Energie später ab.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Sie können zeitliche Unterschiede zwischen Erzeugung und Verbrauch ausgleichen. Kontrolliere Einheiten, Wirkungsgrad, Größenordnung und Modellannahmen.

Batterien, Pumpspeicher oder andere Speicher nehmen Überschüsse auf und geben Energie später ab.

3. FrageMultiple Choice

Was bedeutet Netzlast?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Die elektrische Leistung, die zu einem bestimmten Zeitpunkt im Netz nachgefragt wird.

  1. Energiequelle bestimmen: Ordne Wind, Wasser, Energie, Leistung, Wirkungsgrad, Volumenstrom, Fallhöhe und Standortbedingungen zu.
  2. Energiegleichung anwenden: Erzeugung und Verbrauch müssen im Stromnetz zeitlich im Gleichgewicht bleiben.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Die elektrische Leistung, die zu einem bestimmten Zeitpunkt im Netz nachgefragt wird. Kontrolliere Einheiten, Wirkungsgrad, Größenordnung und Modellannahmen.

Erzeugung und Verbrauch müssen im Stromnetz zeitlich im Gleichgewicht bleiben.

4. FrageMultiple Choice

Wie funktioniert ein Pumpspeicherkraftwerk als Speicher?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Elektrische Energie pumpt Wasser nach oben; beim Ablassen treibt das Wasser Turbine und Generator an.

  1. Energiequelle bestimmen: Ordne Wind, Wasser, Energie, Leistung, Wirkungsgrad, Volumenstrom, Fallhöhe und Standortbedingungen zu.
  2. Energiegleichung anwenden: Es speichert Energie als potentielle Energie und gibt sie mit Umwandlungsverlusten zurück.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Elektrische Energie pumpt Wasser nach oben; beim Ablassen treibt das Wasser Turbine und Generator an. Kontrolliere Einheiten, Wirkungsgrad, Größenordnung und Modellannahmen.

Es speichert Energie als potentielle Energie und gibt sie mit Umwandlungsverlusten zurück.

5. FrageMultiple Choice

Warum muss man bei einer Energieversorgung Erzeugung und Verbrauch gemeinsam betrachten?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Weil Leistung zeitgleich bereitgestellt oder durch Speicher ausgeglichen werden muss.

  1. Energiequelle bestimmen: Ordne Wind, Wasser, Energie, Leistung, Wirkungsgrad, Volumenstrom, Fallhöhe und Standortbedingungen zu.
  2. Energiegleichung anwenden: Eine hohe Jahresenergie allein garantiert keine passende Leistung zu jedem Nachfragezeitpunkt.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Weil Leistung zeitgleich bereitgestellt oder durch Speicher ausgeglichen werden muss. Kontrolliere Einheiten, Wirkungsgrad, Größenordnung und Modellannahmen.

Eine hohe Jahresenergie allein garantiert keine passende Leistung zu jedem Nachfragezeitpunkt.

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.