Regenerative Energieversorgung
Übergreifend
Klasse 9, 10
- Welche erneuerbaren Energiequellen gibt es und wie funktionieren sie?
- Warum braucht ein Stromnetz aus Wind und Sonne besondere Lösungen?
Schlau Fassung
Regenerative Energieversorgung
- Photovoltaik: Solarzellen (Halbleiter!) wandeln Licht direkt in Strom (η ≈ 20–23 %). Solarthermie liefert Wärme.
- Windenergie: Die Leistung wächst mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit (\(P \sim v^3\)) – doppelter Wind bedeutet achtfache Leistung; moderne Anlagen liefern bis 15 MW (offshore).
- Wasserkraft: \(P = \rho g Q h \cdot \eta\) – ausgereift, in Deutschland weitgehend ausgebaut. Biomasse und Geothermie ergänzen regelbar.
- Herausforderungen: wetterabhängige Erzeugung → Speicher, Netzausbau, intelligente Verbraucher (Smart Grid); Flächen- und Materialbedarf.
Aufgaben
- Der Wind frischt von \(5\) auf \(10\,\mathrm{\frac{m}{s}}\) auf. Um welchen Faktor steigt die Leistung eines Windrads?
Lösung
\(2^3 = 8\) – achtfache Leistung. - Eine Schul-PV-Anlage (30 kWp) liefert in Deutschland ca. 950 kWh pro kWp und Jahr. Wie viel Strom ist das – und wie viele Haushalte (3000 kWh) versorgt sie rechnerisch?
Lösung
≈ 28 500 kWh pro Jahr ≈ 9–10 Haushalte.
Weiterführende Aufgaben
- Plane die Energiewende für eure Schule: Dachflächen für PV abschätzen, Jahresertrag berechnen, Speicherbedarf diskutieren.