Kraftwerke
Klasse 10 Physik
1. Verschiedene Kraftwerke und ihre Energiegewinnung
2. Umweltverträglichkeit der Kraftwerke
3. Die Höhe des Energieverbrauches in Deutschland
4. Der Transformator als Hilfsmittel der Energieübertragung
5. Fernleitungen
Um die Unterschiede der beiden Arten von Kraftwerken deutlich zu machen gebe ich jeweils ein Beispiel für jede Art.
Für die Wärmekraftwerke ein Steinkohlekraftwerk und für die Kraftwerke die natürliche Ressourcen benötigen ein
Wasserkraftwerk.
Steinkohlekraftwerk
Steinkohle ist einer unser wichtigen Energieträger. Sie stammt aus deutschen Zechen und aus preisgünstigen Importen. Nach der Anlieferung - in der Regel per Bahn - wird diese zur Bevorratung auf Außenhalden gelagert und gelangt über Bekohlungsbänder (1) in den Kohlenbunker des Dampferzeugers (5). Damit die verfeuerte Kohle im Kessel den bestmöglichen Wirkungsgrad erzielt, wird sie von Kohlenmühlen (6) zu Staub zermahlen. Dann wird mit heißer Luft der Kohlenstaub in die Brennkammer des Dampferzeugers geblasen(8).
Die für die Feuerung nötige Luft wird den Brennern über Frischluftgebläse zugeführt.(7). Auf diese Weise erzeuget man heiße Rauchgase. Sie bringen Wasser zum Sieden, das im Dampferzeuger durch Rohrleitungen fließt: das sogenannte Kesselspeisewasser. Den entstehenden Dampf (9) erhitzt man weiter bis auf 545°C und leitet ihn dann mit hohem Druck auf die Schaufeln einer mehrstufigen Turbine (10,11,12). Sie ist mit einem Generator (13) gekoppelt, der die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt - ganz ähnlich wie bei einem Dynamo.
Den produzierten Strom speisen wir über einen Transformator (14) direkt in das Stromversorgungsnetz (29) ein. Beim Durchströmen der Turbine entspannt sich der Dampf - Druck und Temperatur nehmen ab. Im sogenannten Kondensator (15) verwandelt sich der entspannte Dampf schließlich in Wasser zurück. Dieses Wasser pumpt man wieder in den Dampferzeuger, wo es sich erhitzt und erneut verdampft. Ein geschlossener Kreislauf entsteht.
Wasserkraftwerk
Ein Wasserkraftwerk ist ein Kraftwerk, das die potenzielle Energie des Wassers in elektrische Energie umwandelt.
Man unterscheidet zwei Ausführungsarten: Speicherkraftwerke und Laufkraftwerke.
Ein Speicherkraftwerk besteht aus einem Wasserreservoir, das zumeist eine eigens errichtete Talsperre ist, und einem Kraftwerk, das am Fuß des Absperrbauwerks, oder - wenn es die topographischen Gegegebenheiten zulassen - möglichst auf noch geringerer Meereshöhe gelegen ist. Das Wasser wird über eine Druckleitung auf eine Turbine geführt, die wiederum einen Generator antreibt.
Laufkraftwerke findet man an einem Fluss. Das fliessende Wasser wird direkt auf die Turbine geleitet, welche dadurch in Bewegung gesetzt wird. Die drehende Turbine treibt den Generator an, der elektrischen Strom produziert.
Hier findet eine Umwandlung von kinetischer Energie in elektrische Energie statt.
2. Umweltverträglichkeit
Natürlich sind die Kraftwerke , welche natürliche Ressourcen benutzen , umweltverträglicher als die Wärmekraftwerke. Dies liegt zum Einen daran , dass bei den Wärmekraftwerken fossile Brennstoffe verbrannt werden , was dann zur Folge hat , dass Abgase in die Umwelt verabreicht werden die unserem Ozonloch schaden. Ein weiter Grund dafür ist , dass die Brennstoffe die bei Wärmekraftwerken verbrannt werden nicht wiederverwendbar sind. Bei einem Wasserkraftwerk zum Beispiel , wird das Wasser nicht wie bei den anderen Kraftwerken , die Brennstoffe , unverwertbar verbraucht.
Somit wird natürlich deutlich gemacht , dass ein Wasserkraftwerk viel verträglicher für die Umwelt ist , auch wenn der Bau eines Wassserkraftwerkes einen Eingriff in die Natur bedeutet.
3. Energieverbrauch in Deutschland
Der Energieverbrauch in Deutschland wird nach einer Prognose von ExxonMobil bis zum Jahr 2020 um sieben Prozent zurückgehen. Deutschland stehe im internationalen Vergleich schon heute als eine sehr energieeffiziente Volkswirtschaft da und werde diese Spitzenposition in den kommenden Jahren noch ausbauen. Unter den Energieträgern werden Öl und Gas ihre dominierende Stellung halten, heißt es in der Prognose. Mineralöl bleibe trotz eines Rückgangs von 16 Prozent mit einem Anteil von 34 Prozent der wichtigste Energieträger.
Ein starkes Wachstum verzeichnet mit einem Plus von 40 Prozent das Erdgas, das im Jahr 2020 mit einem Anteil von 32 Prozent den zweitgrößten Beitrag zur deutschen Energieversorgung leisten wird.
4. Der Transformator
Der Transformator ist das wichtigste Hilfsmittel der Stromübertragung von Kraftwerken zu den Haushalten. Da die Verbindung von Kraftwerken zu den Haushalten jedoch ziemlich lang sein kann und man versucht den Leistungsverlust durch die Leitungen so gering wie möglich zu halten , wird der Strom direkt nach dem Kraftwerk durch Spulen hinuntertransformiert , während dadurch natürlich gleichzeitig die Spannung herauftransformiert wird. Dadurch erreicht man , dass die Transportverluste bei der Hochspannung so gering wie möglich sind . Kurz vor dem Haushalt , in welches der Strom fließen soll , wird wird der Strom wieder hinauftransformiert , und zwar im ungefähr selben Verhältnis ind dem er vorher durch die Spulen hinuntertransformiert wurde.
5. Fernleitungen
Es existieren sogenannte Fernleitungen zwischen den einzelnen Kraftwerken in verschieden Ländern oder Regionen , welche sich dann gegenseitig mit Strom aushelfen , sollte ein Kraftwerk ein Mal aus irgendeinem Grund ausfallen. Das einzige Problem bei diesen Fernleitungen ist , dass auf Grund der langen Verbindungsstrecke ein hoher Leistungsverlust statt findet. Dies versucht man zu verhindern , bis heute gibt es aber noch keine verwendbare Lösung für dieses Problem. Die Wirtschaft und Forschung testet im Moment jedoch an den sogenannten " Supra Leitungen" . Diese Leitungen sollen auf Grund ihrer sehr niedrigen Temperatur so gut wie keinen Widerstand mehr besitzen.
Was natürlich auh logisch klingt ,denn bei einer sehr geringen Temperatur können die Atomrümpfe im Inneren der Leitungen nicht mehr von dem durchfließenden Strom zum vibrieren gebracht werden , es entsteht also keine Wärme mehr durch vibrierende Atomrümpfe , also geht auch keine Energie mehr "verloren" , bzw. Wird nich mehr in Wärme umgewandelt.
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