B3 – Energie

3.0

Ein Hubspeicherkraftwerk wandelt überschüssige elektrische Energie aus dem Verbundnetz in potenzielle Energie um und speichert diese. Dafür werden mit einem Kran Betonblöcke angehoben und erhöht gelagert.

Wird Energie im Verbundnetz benötigt, können diese abgesenkt und die gespeicherte potenzielle Energie wieder in elektrische Energie umgewandelt werden.

Baukran mit Generator am Ausleger und Stapel Betonblöcke

3.1

Nenne neben dem Hubspeicherkraftwerk drei weitere Möglichkeiten, um überschüssige elektrische Energie aus dem Verbundnetz zu speichern.

3.2

Das Hubspeicherkraftwerk beinhaltet Formula: 16000 Betonblöcke. Jeder Betonblock hat eine Masse von $Formula: 25\;t$ $Formula: 25\;t$ und wird im Mittel um $Formula: 90\;m$ $Formula: 90\;m$ angehoben.

Zeige durch Rechnung, dass das Kraftwerk dadurch $Formula: 3,5\cdot\;10^2\;GJ$ $Formula: 3,5\cdot\;10^2\;GJ$ potenzielle Energie speichern kann.

3.3

Das Hubspeicherkraftwerk wandelt beim Absenken der Betonblöcke $Formula: 80\;Prozent$ $Formula: 80\;Prozent$ dieser gespeicherten potenziellen Energie in elektrische Energie um. Dabei gibt es eine elektrische Leistung von $Formula: 25\;MW$ $Formula: 25\;MW$ an das Verbundnetz ab.

Berechne die Zeit in Stunden, die das Absenken aller Blöcke dauert.

3.4

Die Betreiberfirma des Kraftwerks behauptet:

„Mit einer nutzbaren elektrischen Energie des Hubspeicherkraftwerks von $Formula: 281\;GJ$ $Formula: 281\;GJ$ können Formula: 1000 Haushalte mit einem täglichen Energiebedarf von jeweils $Formula: 14\;kWh$ $Formula: 14\;kWh$ eine Woche lang versorgt werden.“

Beurteile diese Aussage mithilfe einer Rechnung.

3.5

Entscheide durch Ankreuzen, welches der drei folgenden Energieflussdiagramme den Vorgang aus 3.3 korrekt wiedergibt.

Drei schematische Diagramme (A, B, C) mit E_pot, Hubspeicherkraftwerk, E_el und Darstellung des inneren Energieflusses.

3.6

Begründe, dass es sinnvoll ist, einen Windpark mit einem Hubspeicherkraftwerk zu koppeln.

3.7

Wind ist ein regenerativer Energieträger.

Erläutere einen Unterschied zwischen regenerativen und fossilen Energieträgern.

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