Leistungen im Überblick
AFB I–IITypische Leistungen: LED-Lampe \(9\,\text{W}\), Kühlschrank \(80\,\text{W}\), Wasserkocher \(2{,}0\,\text{kW}\), Windrad \(3{,}5\,\text{MW}\), ICE-Triebkopf \(8\,\text{MW}\).
- Entnehmen Sie der Übersicht die Leistungen von Wasserkocher und Windrad und notieren Sie beide in Watt.
- Bestimmen Sie die Anzahl der LED-Lampen, die zusammen die Leistung eines Wasserkochers erreichen.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Wasserkocher: \(2{,}0\,\text{kW} = 2000\,\text{W}\). Windrad: \(3{,}5\,\text{MW} = 3\,500\,000\,\text{W}\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
\(\frac{2000\,\text{W}}{9\,\text{W}} \approx 222\)
Rund 222 LED-Lampen haben zusammen die Leistung eines Wasserkochers.
Ein Windrad für die Kleinstadt
AFB II–IIIEin Windrad hat die Nennleistung \(3{,}5\,\text{MW}\). Ein Haushalt benötigt im Jahresmittel eine Leistung von \(0{,}40\,\text{kW}\). Die Nennleistung wird nur bei ausreichendem Wind erreicht; im Jahresmittel liefert ein Windrad etwa ein Viertel davon.
- Ordnen Sie die Nennleistung des Windrads zwischen der mittleren Leistung eines Haushalts und der eines Kraftwerksblocks von \(1{,}4\,\text{GW}\) ein.
- Interpretieren Sie das Ergebnis der Rechnung \(\frac{3{,}5\,\text{MW}}{0{,}40\,\text{kW}}\).
- Diskutieren Sie die These: „Ein einziges Windrad versorgt eine Kleinstadt mit 8000 Haushalten dauerhaft.“
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Haushalt \(0{,}40\,\text{kW}\) — Windrad \(3{,}5\,\text{MW}\) — Kraftwerksblock \(1{,}4\,\text{GW} = 1400\,\text{MW}\). Das Windrad liegt rund 8750-mal über der Haushaltsleistung und rund 400-mal unter der Blockleistung.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
\(\frac{3\,500\,000\,\text{W}}{400\,\text{W}} = 8750\). Bei Nennleistung könnte das Windrad rechnerisch 8750 Haushalte gleichzeitig versorgen.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Dafür spricht der Zahlenwert 8750, der über 8000 liegt. Dagegen spricht, dass die Nennleistung nur bei ausreichendem Wind anliegt: Im Jahresmittel sind es rund \(0{,}88\,\text{MW}\) und damit etwa 2200 Haushalte; bei Flaute liefert das Windrad gar nichts. Ergebnis: Die These gilt allenfalls als Momentaufnahme bei Volllast, „dauerhaft“ ist sie nicht haltbar.
