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Nachricht |
Helena09
Gast
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 Helena09 Verfasst am: 09. Nov 2017 18:35 Titel: Wasserkraft, Pumpspeicherkraft |
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Meine Frage:
Abend,
ich habe Probleme 2 Fragen zu beantworten.
i) Auf welche Arten kann Wasserkraft zur Gewinnung elektrischer Energie genutzt werden? (6 Möglichkeiten)
ii) Ein Pumpspeicherkraftwerk soll für 6 Std kontinuierlich 150MW in das elektrische Netz einspeisen. Welche Wassermenge in Kubikmetern muss das Oberbecken dafür aufnehmen können (Fallhöhe 200m, Wirkungsgrad Fallrohr 0,97; Turbine 0,94; Generator 0,98)
Meine Ideen:
i)
Laufwasserkraftwerk
Pumpspeicherkraftwerk
Wellenkraftwerk
Gezeitenkraftwerk
Gletscherkraftwerk
Gradientenkraftwerk
Habe ich was vergessen?
Bei ii) fehlt mir irgendwie der Ansatz. Ich muss ja die potentielle Energie des Oberbeckens gleichsetzen mit der Energie die in 6 Stunden durch die damit angetriebene Turbine und den Generator ins Netz einspeist. Natürlich auch unter Berücksichtigung des Wirkungsgrad's des Fallrohr's.
Könntet Ihr mit eventuell helfen, ich komme da nicht weiter, wie ich m*g*h unter Berücksichtung der Faktoren gleichsetzen soll.
LG Helena |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 09. Nov 2017 19:36 Titel: |
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| Helena09 hat Folgendes geschrieben: | | Ich muss ja die potentielle Energie des Oberbeckens gleichsetzen mit der Energie die in 6 Stunden durch die damit angetriebene Turbine und den Generator ins Netz einspeist. |
Ja, dann mach das doch! Wobei hast Du denn Schwierigkeiten? |
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Helena09
Gast
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| Helena09 Verfasst am: 10. Nov 2017 12:12 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: |
Ja, dann mach das doch! Wobei hast Du denn Schwierigkeiten? |
Ja, ich weiß irgendwie nicht so recht wie ich die ganzen Wirkungsgrad berücksichtigen soll, sowohl den Zeitfaktor der 6 Stunden.
Energie ist definiert als Arbeit pro Zeit.
Bisschen verwirrend finde ich auch die Formulierung "es soll kontinuierlich für 6 Std 150MW in das elektrische Netz eingespeist werden."
Ich nehme an es soll kontinuierlich 150MW innerhalb der 6 Std eingespeist werden.
Also: 
Wenn ich die obige Formel nach der Masse umstelle und die Zeit berücksichtige, bekomme ich
Kann das sein? Aber das Problem ist doch, dass ich keinen einzigen Wirkungsgrad es Energieumwandlungsvorgangs berücksichtigt habe?
Es geht ja was durch den Wirkungsgrad von Fallrohr, Turbine und Generator verloren. D.h. ich bräuchte mehr Wasser um diese Verluste zu kompensieren?
LG Helena |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 10. Nov 2017 13:49 Titel: |
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| Helena09 hat Folgendes geschrieben: | ...
Ja, ich weiß irgendwie nicht so recht wie ich die ganzen Wirkungsgrad berücksichtigen soll, sowohl den Zeitfaktor der 6 Stunden. |
Das Charakteristikum jedes Energieumwandlungssystems ist, dass mehr hineingesteckt werden muss als hinten rauskommt. Die Gleicchung dafür muss also lauten
| Helena09 hat Folgendes geschrieben: |
Energie ist definiert als Arbeit pro Zeit. |
Nein, Energie und Arbeit sind Größen derselben Dimension. Beide Größen werden trotz leicht unterschiedlicher Bedeutung synonym verwendet. Tasächlich gilt: Energie ist Leistung mal Zeit:
Im vorliegenden Fall ist die Leistung und die Zeit gegeben.
| Helena09 hat Folgendes geschrieben: | | Bisschen verwirrend finde ich auch die Formulierung "es soll kontinuierlich für 6 Std 150MW in das elektrische Netz eingespeist werden." |
Wieso? Die Leistung ist P=150MW, und die Zeit ist t=6h.
| Helena09 hat Folgendes geschrieben: | | Ich nehme an es soll kontinuierlich 150MW innerhalb der 6 Std eingespeist werden. |
Genau so steht es in der Aufgabenstellung. Da brauchst Du gar keine Annahme zu treffen.
| Helena09 hat Folgendes geschrieben: | | Also: |
Du meinst wahrscheinlich das Richtige, mit den Einheiten treibst Du aber Schindluder. Ganz links steht eine Größe der Dimension Zeit, ganz rechts kommt dann plötzlich eine dimensionslose Größe raus. Das kann nicht sein. Richtig ist
| Helena09 hat Folgendes geschrieben: | Wenn ich die obige Formel nach der Masse umstelle und die Zeit berücksichtige, bekomme ich
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Trotz aller Verständnisdefizite hast Du hier eine richtige Zahlenrechnung (möglicherweise zufällig) durchgeführt. Deine Einheitenrechnung ist allerdings zum Davonlaufen. Danach müsste kg/h herauskommen. Die Einheit der Masse ist jedoch bekanntermaßen kg.
Nun fehlt nur noch der Einfluss der Wirkungsgrade, wie Du selber schon bemerkt hast. Wie die zu berücksichtigen sind, habe ich Dir anfangs gesagt.
Außerdem solltest Du die Einheit des Ergebnisses sorgfältig berechnen und Dich daran erinnern, dass in der Aufgabenstellung nicht nach der Masse, sondern nach dem Volumen des Wassers gefragt ist. |
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5863
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 10. Nov 2017 17:56 Titel: |
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_{Brutto} = \frac{V_{Netto}}{\eta_1 \cdot \eta_2\cdot \eta_3}
So einfach wie es scheint, ist die Aufgabe nicht. Sie lässt sich mit den vorhandenen Angaben nur näherungsweise lösen.
1. Die Fallhöhe ist nicht konstant, da der Oberwasserspiegel sinkt - das Becken soll leerlaufen - und damit die Austrittsgeschwindigkeit und Vollumenstrom nicht konstant sind.
Um das zu berücksichtigen, müsste - das Volumen ist gegeben - die Fläche des Behälters und der Durchmesser des Fallrohrs gegeben sein.
2. Mit den vorhandenen Angaben muss folgende vereinfachende Annahme getroffen werden: Die Fläche des Beckens ist sehr gross und >> als der Querschnitt des Fallrohrs. Dann kann die Sinkgeschwindigkeit und die abnehmende Fallhöhe vernachlässigt werden.
Es gilt
Mit
ist
Mit Wirkungsgraden
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autor237
Anmeldungsdatum: 31.08.2016
Beiträge: 509
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| autor237 Verfasst am: 11. Nov 2017 22:18 Titel: |
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| Helena09 hat Folgendes geschrieben: |
Wenn ich die obige Formel nach der Masse umstelle und die Zeit berücksichtige, bekomme ich
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Arbeite zunächst mit Größengleichungen, die du nach der gesuchten Größe umstellst und dann setz die Werte ein. Wenn du die Werte der gegebenen Größen in kohärenten SI-Einheiten einsetzt, dann kommt der Wert der gesuchten Größe ebenfalls in einer kohärenten SI-Einheit raus. Kohärente SI-Einheit hat kein Präfix (Symbol für eine Zehnerpotenz). In deinem Fall ist Watt bereits eine kohärente SI-Einheit und braucht nicht in Basiseinheiten umgewandelt werden. Wie h (Stunde) in s (Sekunden) umgerechnet wird, hat GvC bereits erwähnt. |
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Helena09
Gast
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| Helena09 Verfasst am: 12. Nov 2017 08:40 Titel: |
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Guten Morgen,
ich hatte zuerst mit Stunden gerechnet und habe dann vergessen das h zu eliminieren. Klar in SI-Einheiten, habe ich jetzt mal alles eingesetzt.
Wohlgemerkt habe ich jetzt nicht die Dichte eingeführt, sondern habe einfach angenommen, dass 
[quote="Mathefix"]
Danke an alle!
Helena |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 12. Nov 2017 11:59 Titel: |
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| Helena09 hat Folgendes geschrieben: | ...
Wohlgemerkt habe ich jetzt nicht die Dichte eingeführt, sondern habe einfach angenommen, dass |
Das wäre mathematisch und physikalisch allerdings nicht korrekt. Denn Masse und Volumen sind unterschiedliche Dimensionen. Die können nicht gleich sein, auch nicht ungefähr. |
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Helena09
Gast
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| Helena09 Verfasst am: 12. Nov 2017 14:57 Titel: |
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Wieso das denn? Eine Masse hat immer ein Volumen und somit kann man das doch so angeben? Und in dem Fall hat ein Kubikmeter Wasser eine Masse von einer Tonne, ungefähr. Vielleicht ist es nicht ganz in Ordnung (da gebe ich recht) Masse und Volumen gleichzusetzen, aber die Dichte von Wasser ist ja bei 3 Grad Celsius: 
Wie soll ich denn die Endrechnung korrigieren, damit sie formal korrekt ist?
LG Helena |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 12. Nov 2017 16:08 Titel: |
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| Helena09 hat Folgendes geschrieben: | | Eine Masse hat immer ein Volumen und somit kann man das doch so angeben? |
Ja, aber nicht gleichsetzen. Auch nicht ungefähr gleichsetzen. Denn Masse ist nicht dasselbe wie Volumen.
| Helena09 hat Folgendes geschrieben: | | Wie soll ich denn die Endrechnung korrigieren, damit sie formal korrekt ist? |
Indem Du die Masse durch Dichte mal Volumen ersetzt, wie das Mathefix und andere in diesem Thread bereits getan haben, Du aber - aus welchen Gründen auch immer - bewusst nicht machen wolltest.
Dann stimmt es auch mathematisch.
("[...]" heißt "Einheit von ...") |
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Brilllant
Gast
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| Brilllant Verfasst am: 13. Nov 2017 12:29 Titel: Re: Wasserkraft, Pumpspeicherkraft |
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| Helena09 hat Folgendes geschrieben: | | i) Auf welche Arten kann Wasserkraft zur Gewinnung elektrischer Energie genutzt werden? (6 Möglichkeiten) |
Bei Temperaturunterschieden wohl auch als Wärmekraftwerk.
So weit ich weiss, wird das in Island genutzt und auch hier in D wurden Probebohrungen gemacht, um heißes Wasser für die Stromerzeugung zu fördern.
Aber ich werde den Verdacht nicht los, dass bei der geografischen Untersuchung des Untergrunds das Thema "Fracking" ungenannt eine wichtige Rolle spielt. |
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