Wann hat sich ein Modul bezahlt gemacht?
AFB I–IIDie Herstellung eines Solarmoduls verbraucht rund 1800 kWh Energie. Am Standort liefert das Modul jährlich rund 900 kWh elektrische Energie und hält rund 25 Jahre.
- Ordnen Sie den Größen Wirkungsgrad, Kaufpreis und Rohstoffbedarf jeweils die passende Sichtweise zu.
- Schätzen Sie ab, nach welcher Zeit sich das Modul energetisch bezahlt gemacht hat.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Wirkungsgrad → physikalisch (Eigenschaft des Bauteils). Kaufpreis → ökonomisch (Geld). Rohstoffbedarf → ökologisch (Verbrauch an Material und Energie).
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
\(t = \frac{W_{\text{Herstellung}}}{W_{\text{Ertrag pro Jahr}}} = \frac{1800\,\mathrm{kWh}}{900\,\mathrm{kWh/a}} = 2\,\mathrm{a}\).
Antwort: Nach rund zwei Jahren ist die Herstellungsenergie wieder hereingeholt; danach folgen rund 23 Jahre Überschuss.
Die Schule rüstet auf LED um
AFB II–IIIEine Schule ersetzt 200 Leuchtstoffröhren mit je 36 W durch LED-Röhren mit je 18 W zum Stückpreis von 12,00 €. Die Beleuchtung läuft 1800 Stunden im Jahr, eine Kilowattstunde kostet 0,30 €. Die alten Röhren halten rund 15 000 Stunden, die LED-Röhren rund 50 000 Stunden. In den LED-Röhren stecken kleine Mengen seltener Metalle.
- Vergleichen Sie den jährlichen Energiebedarf beider Varianten.
- Begründen Sie warum der Kaufpreis allein keine Entscheidungsgrundlage ist.
- Bewerten Sie die Umrüstung physikalisch, ökonomisch und ökologisch.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Alt: \(P = 200 \cdot 36\,\mathrm{W} = 7{,}2\,\mathrm{kW}\), \(E = 7{,}2\,\mathrm{kW} \cdot 1800\,\mathrm{h} = 12\,960\,\mathrm{kWh}\).
Neu: \(P = 3{,}6\,\mathrm{kW}\), \(E = 6480\,\mathrm{kWh}\).
Antwort: Der Energiebedarf halbiert sich, die Ersparnis beträgt 6480 kWh im Jahr.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Der Kaufpreis fällt einmal an, die Stromkosten jedes Jahr: 6480 kWh entsprechen 1944,00 € Ersparnis pro Jahr, während die Umrüstung 2400,00 € kostet. Dazu hält eine LED-Röhre gut dreimal länger, sodass auch die Ersatzkäufe entfallen. Wer nur den Kaufpreis vergleicht, lässt die größten Posten weg.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Physikalisch: gleiche Helligkeit bei halber Leistung, also deutlich besserer Wirkungsgrad. Ökonomisch: 2400,00 € Investition gegen 1944,00 € Ersparnis pro Jahr — nach rund 1,2 Jahren bezahlt, danach reiner Gewinn. Ökologisch: rund 6480 kWh weniger im Jahr und weniger Abfall, dem stehen seltene Metalle und die Herstellungsenergie gegenüber; wichtig ist die Sammlung der Altröhren. Vollständig ist die Antwort, wenn alle drei Sichtweisen mit Zahlen belegt sind und ein Gesamturteil folgt: Die Umrüstung ist sinnvoll.
