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Energiespeicher und die Zukunft der Versorgung

Wohin mit dem Strom, den gerade niemand braucht? Pumpspeicher, Batterien und Wasserstoff geben eine Antwort.

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Übungsaufgaben

Alle Übungen fortlaufend nummeriert — zuerst die interaktiven Übungen zum Klicken, Ziehen und Knobeln, danach die Rechen- und Textaufgaben. Jede Übung gibt dir sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen dir die gestuften Tipps.

A1
Wozu Speicher im Stromnetz?
AFB I

Welche Aussagen über Energiespeicher im Stromnetz sind richtig?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Ein Speicher verschiebt Energie nur in der Zeit und verliert dabei einen Teil — Power-to-Gas schafft rund 30 %, ein Pumpspeicher 75 bis 80 %.
A2
Stimmt's? — Fünferserie
AFB I

Fünf Behauptungen rund um Speicher, Einheiten und Wirkungsgrade.

Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Kapazität (kWh), Leistung (kW) und Wirkungsgrad (%) sind drei verschiedene Größen — jeder Speicher braucht alle drei Angaben.
A3
Lückentext mit Wortbank
AFB I

Setze die Fachbegriffe an die richtige Stelle — ein Wort bleibt übrig.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Ein Pumpspeicherkraftwerk speichert elektrische Energie als des Wassers; weil rund 75 bis 80 % zurückkommen, ist sein hoch. Wie viel Energie insgesamt hineinpasst, sagt die in kWh, wie schnell sie abgegeben werden kann die in kW. Über Monate speichern lässt sich dagegen nur .

Die Netzfrequenz von 50 Hz zeigt zwar, ob Erzeugung und Verbrauch im Gleichgewicht sind, beschreibt aber keinen Speicher.
A4
Welcher Speicher ist gemeint?
AFB I

Ordne jede Eigenschaft dem Speichertyp zu, zu dem sie gehört.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Pumpspeicher
2Batteriespeicher
3Power-to-Gas
Je größer der Wirkungsgrad, desto kleiner ist meist die speicherbare Menge — genau deshalb braucht das Netz alle drei Typen.
A5
Blitzrechnung
AFB I

Ein Speicher gibt 7,2·106 J elektrische Energie ab. Wie viel ist das in Kilowattstunden?

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
7,2·10⁶ J : 3,6·10⁶ J/kWh = 2 kWh — beim Umrechnen J → kWh immer durch 3,6 Millionen teilen.
A6
Ein Tag im Pumpspeicherkraftwerk
AFB II

Bringe die Schritte eines Speicherzyklus in die richtige zeitliche Reihenfolge.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Mittags liefern die Solaranlagen mehr Strom, als gerade gebraucht wird.
2Der überschüssige Strom treibt Pumpen an, die Wasser ins Oberbecken befördern.
3Das Wasser bleibt im Oberbecken als Lageenergie gespeichert.
4Abends steigt der Verbrauch, während die Solaranlagen nichts mehr liefern.
5Das Wasser fließt durch die Turbine nach unten; der Generator speist Strom ins Netz.
Häufig wird das Pumpen ans Ende gesetzt — gespeichert wird aber immer zuerst, entnommen wird erst später.
A7
Rechenkette
AFB II

Ein Pumpspeicherkraftwerk hebt 5,0·105 kg Wasser um h = 200 m. Der Wirkungsgrad der Entladung beträgt 80 %. Rechne mit g = 9,81 m/s².

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Gespeicherte Energie E = m·g·h in Megajoule MJ
  2. Dieselbe Energie in Kilowattstunden kWh
  3. Davon nutzbar bei 80 % Wirkungsgrad kWh
  4. Wie lange könnte damit ein Heizlüfter mit 2,0 kW laufen? h
Aus Joule werden erst durch Teilen durch 3,6·10⁶ Kilowattstunden — und erst der Wirkungsgrad sagt, was davon wirklich ankommt.
A8
Größe und Bedeutung zuordnen
AFB II

Verbinde jede Kenngröße eines Speichers mit ihrer Bedeutung und Einheit.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Die Einheit verrät die Größe: Steht eine Stunde in der Einheit, geht es um Energie (kWh); ohne Stunde um Leistung (kW).
A9
Fehlersuche im Schulheft
AFB II

Sechs Sätze aus einem Schulheft — drei davon sind falsch. Finde sie.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Am häufigsten wird kW mit kWh verwechselt — Leistung und Energie sind verschiedene Größen.
A10
Wie verändert sich die gespeicherte Energie?
AFB III

Ein Pumpspeicher speichert E = m · g · h. Schätze für jede Zeile ein, was passiert — ohne zu rechnen.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = halbiert sich, 2 = bleibt gleich, 3 = verdoppelt sich, 4 = verdreifacht sich, 5 = vervierfacht sich. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = halbiert sich5 = vervierfacht sich
Doppelte Wassermasse, gleicher Höhenunterschied
Doppelte Wassermasse und doppelter Höhenunterschied
Doppelte Wassermasse, halber Höhenunterschied
Halbe Wassermasse, gleicher Höhenunterschied
Dreifache Wassermasse, gleicher Höhenunterschied
In E = m · g · h multiplizieren sich die Faktoren: Verdoppeln mal Halbieren hebt sich auf — das sieht man schneller, als man rechnet.