Energieflussbild 2023

 

Primärenergie Deutschland

Struktur des Primärenergieverbrauchs in Deutschland 2023
gesamt 10.791 PJ oder 368,2 Mio. t SKE
Anteile in Prozent (Vorjahreszeitraum in Klammern)

 Struktur des Primärenergieverbrauchs in Deutschland 2023; gesamt: 10.791 PJ

Anteile in Prozent, (Vorjahr in Klammern)

Struktur des Primärenergieverbrauchs in Deutschland 2023
gesamt 10.791 PJ oder 368,2 Mio. t SKE
Anteile in Prozent (Vorjahreszeitraum in Klammern)

Struktur des Primärenergieverbrauchs in Deutschland 2023
gesamt 10.791 PJ oder 368,2 Mio. t SKE
Anteile in Prozent (Vorjahreszeitraum in Klammern)

Struktur des Primärenergieverbrauchs in Deutschland 2023
gesamt 10.791 PJ oder 368,2 Mio. t SKE
Anteile in Prozent (Vorjahreszeitraum in Klammern)

Struktur des Primärenergieverbrauchs in Deutschland 2023
gesamt 10.791 PJ oder 368,2 Mio. t SKE
Anteile in Prozent (Vorjahreszeitraum in Klammern)

Struktur des Primärenergieverbrauchs in Deutschland 2023
gesamt 10.791 PJ oder 368,2 Mio. t SKE
Anteile in Prozent (Vorjahreszeitraum in Klammern)

Struktur des Primärenergieverbrauchs in Deutschland 2023
gesamt 10.791 PJ oder 368,2 Mio. t SKE
Anteile in Prozent (Vorjahreszeitraum in Klammern)

Struktur des Primärenergieverbrauchs in Deutschland 2023
gesamt 10.791 PJ oder 368,2 Mio. t SKE
Anteile in Prozent (Vorjahreszeitraum in Klammern)

Struktur des Primärenergieverbrauchs in Deutschland 2023
gesamt 10.791 PJ oder 368,2 Mio. t SKE
Anteile in Prozent (Vorjahreszeitraum in Klammern)

Struktur des Primärenergieverbrauchs in Deutschland 2023
gesamt 10.791 PJ oder 368,2 Mio. t SKE
Anteile in Prozent (Vorjahreszeitraum in Klammern)

Struktur des Primärenergieverbrauchs in Deutschland 2023
gesamt 10.791 PJ oder 368,2 Mio. t SKE
Anteile in Prozent (Vorjahreszeitraum in Klammern)

Struktur des Primärenergieverbrauchs in Deutschland 2023
gesamt 10.791 PJ oder 368,2 Mio. t SKE
Anteile in Prozent (Vorjahreszeitraum in Klammern)

Struktur des Primärenergieverbrauchs in Deutschland 2023
gesamt 10.791 PJ oder 368,2 Mio. t SKE
Anteile in Prozent (Vorjahreszeitraum in Klammern)

Struktur des Primärenergieverbrauchs in Deutschland 2023
gesamt 10.791 PJ oder 368,2 Mio. t SKE
Anteile in Prozent (Vorjahreszeitraum in Klammern)

Struktur des Primärenergieverbrauchs in Deutschland 2023
gesamt 10.791 PJ oder 368,2 Mio. t SKE
Anteile in Prozent (Vorjahreszeitraum in Klammern)

 

 

 

 

 

Gasturbinenkraftwerk

 Video Gasturbinen- und Dampfkraftwerk

Energielücke

 

10f Physik am 14.01.2021

10f - Physik am 10.12.2020 - Corona-Unterricht

 Der unbelastete Transformator

Arbeitsaufträge

• Erledige die Hausaufgabe von der Stunde am Montag (07.12.2020)
• Schau Dir das unten verlinkte youtube-Video an. Die Formeln kannst Du überspringen.
• Übernimm den Hefteintrag 1, fülle die Lücken im Text mit Hilfe des Videos aus.
• Klebe Bild 1 ins Heft.
• Übernimm den Hefteintrag 2, fülle die Lücken im Text mit Hilfe des Videos aus.
• Klebe Bild 2 ins Heft.
• Klebe das Arbeitsblatt ins Heft.
• Werte die Messreihe aus und formuliere das Ergebnis der Versuchsreihe.
  
• Lies im Buch die Seiten 48 und 49.
• Lade ein Bild oder ein PDF von dem ausgefüllten Text bei mebis hoch: LINK

Video 

Hefteintrag 1

 Bild 1

Hefteintrag 2

Bild 2

Arbeitsblatt zum Versuch

10f - Physik am 07.12.2020 - Corona-Unterricht

 Arbeitsaufträge

• Wiederholung: Lies im Buch die Seiten 44 und 45.
• Lies im Buch die Seiten 46 und 47.
• Schau Dir das unten verlinkte youtube-Video an.
  
• Übernimm den Hefteintrag in Dein Heft.
• Schau Dir die Bilder von Generatoren an: LINK, LINK
• Fülle den unten stehenden Lückentext aus.
• Lade bis zum Montag, 14. Dezember 2020, 11:45 ein Bild oder ein PDF von dem ausgefüllten Lückenext bei mebis hoch: LINK
  

Video

Hefteintrag

 Lückentext 

Setze die folgenden Begriffe in die Lücken (es werden nicht alle benötigt):

 

8a - Physik am 18.05.2020

Arbeitsaufträge

• Lies dir im Buch die Seite 91 durch.
• Welche Arten von Staumauern findet du im Text?
• Vergleiche mit dieser Internet-Seite: LINK
• Wozu baut man Stauseen?
• Was ist der Unterschied zwischen Damm und Deich?
• Vervollständige den Hefteintrag 1 und übernimm ihn ins Heft.

Hefteintrag:

Lösung: LINK

Hausaufgaben:

• Löse auf Seite 92 die Aufgaben 5 und 6
• Erkläre die Abbildung 93.3 auf Seite 93

10a - Physik am 22.04.2020

Antworten Solarthermie

Folgende Fragen waren gestellt:

Wo in Deutschland ist es effektiv, Sonnenenergie zu nutzen?

Auf der Karte LINK sieht man, dass es im Süden, also in der Freiburger Gegend und südlich von Augsburg die stärkste Sonneneinstrahlung gibt; am geringsten ist sie in der Kölner Bucht.

Überlege: Ist der Bau von Solarthermie-Kraftwerken in Mitteleuropa sinnvoll?

Nein, die Kraftwerke sind aufwändig und teuer; idealerweise werden sie in heißen, wolkenlosen Wüstengebieten mit vielen Sonnenstunden errichtet.

Recherchiere: Warum ist das Projekt "Desertec" gescheitert? LINK

Es gab politische Differenzen: die afrikanischen Staaten forderten, einen Anteil der erzeugten elektrischen Energie zu erhalten, so dass nicht alles nach Europa transportiert wird. Es gab - wegen der langen Leitungen - starke Zweifel an der Wirtschaftlichkeit. Photovoltaik-Anlagen sind zwischenzeitlich wesentlich billiger geworden.

Recherchiere: Welche Umweltprobleme gibt es bei Solarthermie-Kraftwerken?

Der Flächenverbrauch ist sehr hoch. Vögel, die durch die fokussierten Sonnenstrahlen hindurchfliegen, werden dadurch  verbrannt und sterben. Solarthermie-Anlagen benötigen zur Kühlung Wasser, das der lokalen Bevölkerung dann fehlt.

Zusammenfassung

Was jetzt noch bei den Primärenergieträgern zur Stromerzeugung fehlt, sind die Photovoltaik-Anlagen. Nicht aufgeführt sind Geothermie-Anlagen zur Stromgewinnung, weil (im Gegensatz z. B. zu Island) hierzulande die geologischen Voraussetzungen meist nicht erfüllt sind.

Vergleich der Primärenergieträger zur Wärmeerzeugung

Grundlast - Mittellast - Spitzenlast
Diese Begriffe sollten noch einmal geklärt werden. Sehen wir uns noch einmal das Arbeitsblatt vom 19.03.2020 an:

Die rote Kurve gibt die tatsächlich genutzte elektrische Energie in Deutschland an. Am Wochenende 7. März (Samstag) und 8. März (Sonntag) ist der Verbrauch niedriger, aber der Verlauf dieser Kurve innerhalb eines Tages ist immer ähnlich:

Mehr als die Hälfte der benötigten elektrischen Energie ist der Grundlast-Bedarf. Dieser wird durch Anlagen umgesetzt, die rund um die Uhr arbeiten (müssen): Tiefkühlschränke und -truhen in den Haushalten, Industrieanlagen, z. B. in der chemischen oder eisenverarbeitenden Industrie, Straßenbeleuchtung etc.. Der Mittellastbereich wird tagsüber benötigt, z. B. von Handel oder Verwaltungen. Spitzenlasten treten mittags und am frühen Abend auf, Ursache ist mittags hauptsächlich das Kochen, abends auch Raumbeleuchtung und Fernseher, Computer und Ähnliches.

Welche Anforderungen gibt es an die Kraftwerke?
 
Grundlast:

• dauerhaft ständig verfügbar
• hohe elektrische Leistungsabgabe
• geringe laufende Kosten pro kWh
• geringe Umweltbelastung im Dauerbetrieb

eingesetzt:  Laufwasserkraftwerke (Flüsse); Kernkraftwerke, Kohle- und Gaskraftwerke (Verbrennung mit Dampferzeugung)

Mittellast:

• planbare Schwankungen im Betrieb
• regelbar je nach Tageszeit, Wochentag und Jahreszeit (z. B. mehr Heizung, Beleuchtung im Winter)
• guter Wirkungsgrad auch bei teilweiser Auslastung
• niedrige Betriebskosten pro kWh
• geringere Investitionskosten als bei Grundlast-Kraftwerken

eingesetzt: Kohlekraftwerke (einigermaßen regelbar), Gas-und-Dampf-Kombikraftwerke, Pumpspeicherkraftwerke, Heizkraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung, Windenergie - wenn vorhanden

Spitzenlast:

• schnell verfügbare elektrische Leistung
• schnell regelbare Leistungsmenge
• niedrige Investitionskosten

eingesetzt: Pumpspeicherkraftwerke, Gasturbinen-Kraftwerke, Druckluftspeicher-Kraftwerke, Akkumulatoren (sehr kostenintensiv!)

Spitzenlast-Bedarf z. B. zum Kochen ist planbar. Aber z. B. bei einem plötzlichen Ausfall eines Grundlast-Kraftwerks (Turbinenschaden o. ä.) muss man ebenfalls sehr schnell reagieren können.
Spitzenlast-Stromerzeugung ist teuer. Durch Energie-Handel an Strombörsen kann  man die Kosten reduzieren, wenn z. B. in einer anderen Region gerade mehr Strom produziert als benötigt wird.

10 - Physik am 20.04.2020

Solarenergie

Prinzipiell gibt es zwei Möglichkeiten, die Energie der Sonnenstrahlung zu nutzen. Einige technische Umsetzungen sind hier dargestellt:

LINK

Bei den ersten drei Abbildungen handelt es sich um Solarthermieanlagen, das vierte Bild zeigt eine Photovoltaik-Anlage.

(Bildquelle)      Funktionsweise: Video-LINK

Arbeitsblatt:

Solarthermie-Kraftwerke
Lies Dir folgenden Artikel durch : LINK (planet-wissen)

Schau Dir zum Thema Solarthermie-Kraftwerk diese  beiden Videos an: 

LINK           LINK

Arbeitsblatt:

Arbeitsaufträge:

• Wo in Deutschland ist es effektiv, Sonnenenergie zu nutzen?
• Schau dir diese Karte an: LINK
• Überlege: Ist der Bau von Solarthermie-Kraftwerken in Mitteleuropa sinnvoll?
• Recherchiere: Warum ist das Projekt "Desertec" gescheitert? LINK 
• Recherchiere: Welche Umweltprobleme gibt es bei Solarthermie-Kraftwerken?

10a - Physik am 02.04.2020

Die Abschlussprüfung 2018 C4 gibt es bei mebis; hier: LINK

Aufgabe 4.0: Kein Arbeitsauftrag, nur Informationen, die man nutzen sollte.
Vorgehensweise wie gehabt: Wir markieren die wichtigen Schlagworte farbig.

Weiter im Text:

 Jede richtige Zuordnung gäbe 0,5 Punkte. Bitte nicht ausführlich werden - die Zeit felt sonst beim Rechnen.

 Den letzten Punkt könnte man auch mit "Spitzenlast-fähig" abkürzen. Zwei richtige Antworten genügen, mehr als zwei Punkte gibt es darauf nicht.

Hier gibt es nur einen Punkt - auch wenn die Musterlösung zwei Alternativen anbietet. Die Vor- und Nachteile sollte man allerdings kennen!

4.4.0 enthält nur Informationen, noch keinen Arbeitsauftrag.

• Finde eine Formel, die diese Größen enthält (keine Punkte, da wir die Formelsammlung verwenden)
• Stelle die Formel nach der gesuchten Größe um (1 Punkt)
• Setze die gegebenen Größen ein, Einheiten nicht vergessen! (1 Punkt)
• Berechne das Ergebnis.

Wir haben drei gültige Ziffern - wenn das nicht beachtet wird, gibt's Punktabzug.

• Die gelieferte Energie wird also auf die Haushalte verteilt
• Als Lösungsweg bietet sich daher die Division an.
• Andere Möglichkeit: Dreisatz; dabei sollten überall dieselben Einheiten stehen.

Vorsicht: Bei solchen Aufgaben muss man immer auf ganze Zahlen abrunden:
0,8 Haushalte sind eben kein ganzer Haushalt.
Hier haben wir Glück gehabt, das (mathematisch korrekte) Abrunden führt zum (physikalisch) richtigen Ergebnis.

 Die gegebenen Größen sind markiert. Es ist wieder ein Wirkungsgrad dabei.

• Wir suchen uns die Gleichung für den Wirkungsgrad - immer zuerst.
• Was ist gegeben? Wirkungsgrad? Nutzbare oder zugeführte Arbeit (bzw. Energie)?
• Muss die Formel umgestellt werden?

Es ist nicht sinnvoll, schon an dieser Stelle auf gültige Ziffern zu runden, denn die Rundungsfehler summieren sich auf.
Gültige Ziffern werden immer erst im Endergebnis berücksichtigt.

• Wir wissen jetzt, welche Energie wir dem System zuführen.
• "Energie" steckt im Heizwert - und Volumen steht im Nenner.
• Die zugeführte Energie müsste also "Heizwert mal Volumen" sein, dann kürzt sich das Volumen raus.
• Wenn wir "Heizwert mal Volumen (212 m³ )" berechnen, erhalten wir die Energiemenge für eine Tonne Mais.
• Das ist eigentlich einen Energiegehalt: Energie pro Tonne.
• "pro" bedeutet: "dividiere" (Grundwissen Mathe, Klasse 5).

 
Es sind natürlich auch andere Lösungswege möglich; hier die Musterlösung vom Kultusministerium:


Letzte Teilaufgabe:

Achtung, neu! Das hatten wir noch nicht!

Hefteintrag

10a - Physik am 30.03.2020

Ergänzung zur letzten Stunde

Es gibt sehr verschiedene Typen von Windrädern (gemeinfreies Bild, Quelle):

Der aktuelle "Weltrekordhalter" wird von General Electric in Frankreich hergestellt: LINK

Hefteintrag 1:

Arbeitsauftrag:

• Lies dir diese Artikel durch: (von 2007) LINK, LINK, LINK (mit Video)
• Klicke dich durch die folgende Anwendung: Biogasanlage
• Fülle die Lücken im Arbeitsblatt aus (kommt per Mail).

• Lies im Buch die Seiten 142 bis 145 und im "Newton" Seite 191 - 192 oben.
• Verbessere die Spalten "Biomasse" und "Biogas" in der Primärenergieträger-Tabelle.
• Informiere dich zur Geothermie: im Film, bei "Planet Wissen" LINK und beim BR LINK

Für die nächste Stunde:

AP 2018 C4 kommt per Mail.

10a - Physik am 27.03.2020 Windkraftwerke

Windkraftwerke

Aus dem Arbeitsblatt

Arbeitsaufträge

• Lies im Buch die Seiten 140 - 141.
• Lies im "Newton"den Abschnitt 2 Windkraftwerke, Seiten 207 - 209.
• Die Bücher sind nicht neu. Recherchiere im Internet, wie hoch die Masten und wie lang die Rotorblätter bei modernen Anlagen sind.
• Maile die Zahlen sowie den zugehörigen Link an Deinen Physiklehrer

Funktionsweise

Arbeitsaufträge

• Lies Dir den Text zu den Bildern durch: Link zur Siemens-Stiftung
•  Informiere Dich zu den Umweltauswirkungen der Windkraft (Linkliste steht unten)
• Verbessere die Tabelle zu den Primärenergieträgern (LINK zur Lösung)

Linkliste

• Allgemein: BRN-Video; Strommagazin
• Artenschutz: NABU; Geo-Artikel; agrarheute
• Auswirkung auf den Menschen: (PDF-Dokument; es reicht, die Seiten 6+7 zu lesen): Prof. Werner Mathys

10a - Physik am 26.03.2020 AP 2019 C4

Abschlussprüfung 2019 Nachtermin

Den Text der Abschlussprüfung findet man bei Mebis: LINK 

Lösungsansatz:

Vorüberlegungen:

• Wie viele gültige Ziffern müssen berücksichtigt werden? (Antwort: drei)
• Welche Größen ordnet man der "Nutz"-Seite zu, welche der "Zu"geführt-Seite?

• Bei den gegebenen Größen steht keine Arbeit W. Aus welchen Größen könnte man W berechnen? Sind diese Größen auch gegeben? 

FS Seiten 85+86: Hubarbeit, Reibung, Arbeit = Kraft mal Weg: passt alles nicht.

Leistung passt.

(Hub-)Arbeit und (potentielle) Energie entsprechen sich.

Die Einheit der Arbeit - Joule - steht beim Heizwert, außerdem kg: Masseneinheit

Rechnung:

Nächste Teilaufgabe:

 Diese Fragestellung "Energieumwandlungen" ist in Abschlussprüfungen immer wieder Thema. Die Lösung hatten wir schon auf dem Arbeitsblatt mit den Abbildungen der Wärmekraftwerke:

Die Musterlösung vom Kultusministerium sieht ähnlich aus:

Anmerkungen:

• "Wärme" und "innere Energie" (nach dem Brenner) bedeuten hier dasselbe.
• "potentielle Energie" des Wasserdampfes lasse ich gelten, "mechanische Energie" ist dagegen nicht eindeutig: Das wäre kinetische oder potentielle Energie. Der Wasserdampf steht unter Druck, das ist potentielle Energie, und er ist heiß, das ist innere Energie. Seine kinetische Energie (d. h. Strömungsgeschwindigkeit) entsteht erst in der Turbine.
• "Rotationsenergie" (Drehung) ist "Bewegungsenergie" und das ist dasselbe wie "kinetische Energie". Rotationsenergie ist am genauesten: Die Turbine flitzt ja nicht wie eine Rakete durch die Gegend - Das wäre "Translation".
• Die "elektrische Energie" wird gern vergessen - das kostet dann immer einen halben Punkt.

4.1.3 hatten wir noch nicht - darauf kommen wir später zurück.

Nächste Teilaufgabe

• Was ist gegeben?

Vorüberlegungen:

• Wie viele gültige Ziffern müssen berücksichtigt werden? (Antwort: zwei)
• Hier steht ein Wirkungsgrad:
• Welche Größen ordnet man der "Nutz"-Seite zu, welche der "Zu"geführt-Seite? (gleiche Fragestellung wie bei 4.1.1)

Merke: Bei Wasserkraftwerken wird immer mit der potentiellen Energie gerechnet.

Lösungsansatz:

FS Seite 86: potentielle Energie und Hubarbeit entsprechen sich.

•  Die Höhe ist gegeben. Es fehlt die Gewichtskraft.

FS Seite 83: Der Ortsfaktor verknüpft Gewichtskraft und Masse.

•  Das ist die Standardformel bei Wasserkraftwerken. Sie steht nicht in der FS. Bitte merken!

FS Seite 83: Aus Dichte und Volumen von Wasser berechnet man die Masse.

Damit können wir in die Musterlösung (mebis) einsteigen:

 Letzte Teilaufgabe:

Musterlösung:

Anmerkung:  Es genügt völlig, wenn nur zwei der aufgeführten Vor- bzw. Nachteile genannt werden.