Allgemeine Energietechnik -Lösungen

1 Nennen Sie fünf Aspekte, die mit dem Thema Energie zusammenhängen, und erläutern Sie kurz die Zusammenhänge!

2 Geben Sie mindestens vier Erscheinungsformen der Energie an, und finden Sie jeweils ein passendes Beispiel dazu!

3 Formulieren Sie den Energieerhaltungssatz mit Ihren Worten, und erläutern Sie ihn am Beispiel eines bremsenden Autos!

4 Von den folgenden Geräten soll jeweils angegeben werden, welche Energieformen Sie ineinander umwandeln: Tauchsieder, elektrische Bohrmaschine, Automotor, Glühlampe

5 Der Wirkungsgrad eines Elektromotors ist mit 0,65 angegeben. Erläutern Sie, was diese Angabe beinhaltet!

6 Ein großes Kohlekraftwerk habe eine Leistung von 650 MW und einen Wirkungsgrad von 42%. (Hinweis: Leistungs- und Energieangaben eines Energiewandlers beziehen sich stets auf die abgegebene Leistung und Energie, wenn weiter nichts dazu gesagt wird. Die hier genannten 650 MW sind also die abgegebene elektrische Leistung des Kraftwerks.)

a) Wie viel Energie in kWh und in t SKE gibt das Kraftwerk in 24 h ab? Wie viel kostet diese Energie, wenn man 1 kWh den derzeit üblichen Preis ansetzt?

b) Wie hoch ist der Primärenergiebedarf in kWh des Kraftwerks während 24 h? Wie vielen Tonnen Steinkohle entspricht das?

c) Wie viel TWh (Terrawattstunden) elektrische Energie produziert das Kohlekraftwerk im Dauerbetrieb pro Jahr?

7 Ein Wasserspeicherkraftwerk besitzt ein ca. 80 m über den Turbinen liegendes Hochbecken mit einem Fassungsvermögen von 3,8 Millionen m³ Wasser. Die Anlage weist folgende Einzelwirkungsgrade auf: Rohrleitung: ₁ = 0,90; Turbine: ₂ = 0,93; Generator: ₃ = 0,87

a) Wie viel potentielle Energie besitzt das Wasser im Hochbecken?

b) Wie viel elektrische Energie wird daraus gewonnen? Wie viel kostet diese Energie, wenn man für 1 kWh den übliche Preis ansetzt?

c) Wie viele Tonnen Steinkohle lassen sich damit einsparen, wenn im Vergleich ein Kohlekraftwerk mit einem Wirkungsgrad von 40% diese elektrische Energie liefern müsste?

d) Welche elektrische Leistung gibt das Speicherkraftwerk ab, wenn das Hochbecken innerhalb von 6 h leer läuft?

8 Bei der folgenden Aufgabe wird ein kleines Experiment durchgeführt, um entsprechendes Datenmaterial zu erhalten. Das Experiment können Sie ohne großen Aufwand selbst nachvollziehen: Um festzustellen, welche körperlichen Leistungen ein Mensch vollbringen kann, soll eine Person so schnell wie möglich eine Treppe von einem Stockwerk eines Gebäudes in das nächste hoch rennen. Die Zeit, die dafür benötigt wird, wird gestoppt und die Stockwerkshöhe gemessen. Zudem ist das Gewicht der Person erforderlich. Führen Sie das kleine Experiment selbst durch! (Für die nachfolgenden Rechnungen werden folgende Daten zugrunde gelegt: m = 75 kg; h = 3,0 m; t = 1 s)

a) Berechnen Sie die Arbeit, welche die Versuchsperson verrichtet hat, bzw. die Zunahme an potentieller Energie, die sie im höheren Stockwerk erlangt hat!

b) Wie groß ist die Leistung, welche die Versuchsperson erbracht hat?

c) Welcher Energie in kWh entspräche es, wenn diese Leistung 1 Stunde lang erbracht werden würde? Welcher Stundenlohn kann der Versuchsperson in Aussicht gestellt werden, wenn 1 kWh mit den für elektrische Energie üblichen Preisen abgegolten wird? Was folgt aus dem Ergebnis?

9 Definieren Sie die im Zusammenhang mit den Energievorräten stehenden Begriffe Reserven, Ressourcen und statische Reichweiten!