A3 – Energie

3.0

Das Laufwasserkraftwerk zwischen den Flüssen Lech und Wertach ist Teil des „Augsburger Wassermanagement-Systems“ und UNESCO-Welterbe.

Die elektrische Nutzleistung des Kraftwerks beträgt durchschnittlich $Formula: 1,8\;MW$ $Formula: 1,8\;MW$ bei einem Wirkungsgrad von $Formula: 91\;Prozent$ $Formula: 91\;Prozent$ .

Querschnitt eines Fallrohrs und Abwasserkanals am Haus mit Fließrichtung.

3.1

Vervollständige die nachfolgende Energieumwandlungskette für den Betrieb des Laufwasserkraftwerks bis zur Übergabe der elektrischen Energie an das Verbundnetz.

Flussdiagramm mit vier rechteckigen Kästchen, Pfeilen und den Beschriftungen 'Fallrohre' und 'Elektrisch'.

3.2

Zeige rechnerisch, dass dem Kraftwerk durchschnittlich eine mechanische Leistung von $Formula: 2,0\;MW$ $Formula: 2,0\;MW$ zugeführt wird.

3.3

Durch die Kraftwerksturbinen strömen im Mittel $Formula: 35\;m^3$ $Formula: 35\;m^3$ Wasser pro Sekunde.

Berechne die Fallhöhe des Wassers beim Durchströmen der Turbinen.

3.4

Nenne je einen Vor- und einen Nachteil eines Laufwasserkraftwerks.

3.5

3.5.0

Die vom Kraftwerk aus 3.0 bereitgestellte elektrische Energie wird mithilfe von Transformatoren und einer Fernleitung zu einem Versorgungsgebiet übertragen.

3.5.1

Erstelle eine beschriftete Schaltskizze für die Energieübertragung vom Kraftwerk bis zum Versorgungsgebiet.

3.5.2

Für die Energieübertragung wird die Spannung mithilfe eines Transformators ( $Formula: \eta = 0,94$ $Formula: \eta = 0,94$ ) auf die Übertragungsspannung von $20\;kV$ erhöht.

Zeige rechnerisch, dass die Stromstärke Formula: I_F in der Fernleitung $Formula: 85\;A$ $Formula: 85\;A$ beträgt.

3.5.3

Die elektrische Energie wird in der Fernleitung mit einem Wirkungsgrad von $Formula: 96,5\;Prozent$ $Formula: 96,5\;Prozent$ übertragen.

Berechne den Widerstand der Fernleitung.

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