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Wie berechne ich die kJ/Tag?
 
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Christian1100



Anmeldungsdatum: 29.04.2018
Beiträge: 35

Beitrag Christian1100 Verfasst am: 29. März 2020 15:23    Titel: Wie berechne ich die kJ/Tag? Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Ich muss die Erzeugbare Energie in Kj/ Tag angeben mit Werten, die ich vorher herausgefunden habe.
Es ist mir aber unklar, ob ich annehmen darf, dass die Sonne nur 8h scheint.
Außerdem erscheinen mir die erzeugten(mein Ergebnis ist 9,9 Kj/tag) kj/tag sehr hoch, erst recht für nur 8h.

Gegeben habe ich 2 Wirkungsgrade, die Kwh/m^2(Würzburg) und 5 m^2 Fläche

Meine Ideen:
Ich habe von vorherigen Aufgaben herausgefunden, dass der Wirkungsgrad durch die Neigung zumindest 90% groß ist. Der Wirkungsgrad des Kollektors beträgt 90%

Also 0,9^2
Wir sind in Würzburg, also mindestens 1100 kWh/m^2.
Die erzeugbare Energie/fläche wäre also 0,9^2* 1100Kwh/m^2 = 891 kwh
Für die gegebene Fläche wären das: 1100 kWh/m^2 * 0,9^2 * 5m^2 = 4.455 kWh
Jährlich = 4.455 kWh* 365/jahr *8 = 130.008.600 kwh/jahr "Das ist die jahressumme erzeugbarer Energie sein, die ich ausgerechnet habe für 8h Solarzeit. Mir kommt die Zahl aber viel zu groß vor"

Daher habe ich versucht die kj pro tag ohne die kwh/jahr zu berechnen, da sie mir zu hoch erscheinen.

Also dachte ich mir ich multipliziere 4.455kWh mit 8/Tag = 35.640 kWh/Tag " meine kwh/tag mit der annahme, dass die sonne nur 8 std scheint"

Jetzt hatte ich gehofft, dass ich einfach kürzen darf.
35.640 kWh/Tag
1KWs=Kj
1kws = 1kWh/3600
1Kj = 1kWh/3600
Daher: 35.640kWh/3600 = 9,9 kj

Letzendlich ist das aber genauso hoch, wie mit meinem anderen Verfahren(siehe oben).
Habe ich vielleicht einen Fehler gemacht?




p.s, weiß jemand wieso ich keine Bilder in der Fragestellung hochladen kann? Ich muss diese immer in den Kommentaren schreiben. Ich benutze Firefox, falls das relevant ist.



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Zuletzt bearbeitet von Christian1100 am 29. März 2020 18:51, insgesamt 3-mal bearbeitet
Brillant



Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen

Beitrag Brillant Verfasst am: 29. März 2020 17:46    Titel: Re: Wie berechne ich die Kj/Tag? Antworten mit Zitat

Christian1100 hat Folgendes geschrieben:
Gegeben habe ich 2 Wirkungsgrade, die Kwh/m^2(Würzburg) und 5 m^2 Fläche

Erstmal fehlt die „nachfolgende Karte“, die in der Aufgabe erwähnt wird. Die Sonnenstunden in Würzburg pro Jahr sind notwendig für die Schätzung.

Dann weiß ich nicht, was die Aufgabe mit 1000 kwh meint. Sollen das 1000 Kilowattstunden pro Jahr und Quadratmeter sein? (Watt wird nicht mit w sondern mit W bezeichnet).

Ich kann auch nur raten, was 80% Ausrichtung bedeutet. Vermutlich, dass die Sonne nicht ständig senkrecht auf den starr angebrachten Kollektor scheint. (wobei 80% wohl deutlich zu viel ist, müsste man mal recherchieren)

Demnach erntest du durchschnittlich pro Tag 1000 kWh * 0,9 (Wirkungsgrad Warmwasserkollektor) * 0,8 (Verlust der Ausrichtung) * 5 (qm) / 365,24 (Tage des Jahres)

Zitat:
Laut Aufgabenstellung ist der Solarkollektor Neigrungsgrad auch 90% groß

Welchen Sinn macht das denn? Habe noch nie einen Solarkollektor gesehen, der an der Sonne vorbei auf den Horizont ausgerichtet ist. Könnte auch 90° nach oben, also zum Zenit sein. Macht aber ebensowenig Sinn. Es muss ein Optimum zwischen Sommer- und Winter-Mittagsstand der Sonne gefunden werden. Eher dem Winter zugeneigt, denn da braucht man die Wärme mehr als im Sommer.

Zitat:
Wir sind in Würzburg, also mindestens 1100 Kwh/m^2.

Abgesehen von der vollkommen wirren Abkürzung (statt kWh) ist das um den Faktor 1000 zu groß. Wenn 1100 Watt auf einen Quadratmeter „fallen“, ist das in einer Stunde 1100 Wh und nicht kWh. (Habe 1000 W im Kopf, stamme aber aus Norddeutschland, da ist es dunkler und der Weinanbau weniger einträglich. Prost Wink)

Ach ja, und was hat das Ganze mit Physik zu tun? Allein die 1000-fache Überschätzung der Solarleistung (bzw. falsche Anwendung von Maßangaben - okay, immerhin hat Christian1100 gemerkt, dass sein Ergebnis viel zu groß ist) und die falsche Ausrichtung der Kollektoren zeugt doch von völliger Unkenntnis physikalischer Größen. Ist eine grundlegende Kritik an solchen Aufgaben. Welchen Wert - abgesehen vom Üben der Grundrechenarten - sollte die ggf. richtige Lösung für den Schüler haben?

Ich glaube, die Schüler haben noch nicht mal verstanden, ob da warmes Wasser oder Strom geerntet werden soll. Wer weiß denn, welche Art 90% Ernte ergibt? Die kWh deuten ja eher auf Strom.


Zuletzt bearbeitet von Brillant am 29. März 2020 18:50, insgesamt einmal bearbeitet
Christian1100



Anmeldungsdatum: 29.04.2018
Beiträge: 35

Beitrag Christian1100 Verfasst am: 29. März 2020 18:50    Titel: Antworten mit Zitat

Ich habe mich wohl etwas verschrieben.
Der Wirkungsgrad des Solarkollektors beträgt 90% und die Ertragserwartungen, die duch die Dachneigunng entsteht, beträgt auch 90%

Die Karte ist jetzt auch Hochgeladen.
Die Globahlstrahlunh beträgt 1100 kwh/m^2.
Brillant



Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen

Beitrag Brillant Verfasst am: 29. März 2020 19:01    Titel: Antworten mit Zitat

Christian1100 hat Folgendes geschrieben:
Die Karte ist jetzt auch Hochgeladen.

Gut, jetzt ist klar, was mit kWh/m² gemeint ist. Die Jahres-Strahlung.

Christian1100 hat Folgendes geschrieben:
Die Globahlstrahlunh beträgt 1100 kwh/m^2.

Falsch. Die Globahlstrahlung beträgt 1100 kWh pro m² pro Jahr. Das unterschlägst du. Brauchst das aber, wenn du auf einen Tag umrechnen sollst.

Die Strahlung in W oder kW - also die Helligkeit - ist ein momentaner Wert. Wenn du den mit Badehose genießt, hast du ein paar Minuten Freude an der Wärme, aber in einigen Stunden einen heftigen Sonnenbrand (jedenfalls im Sommer).

Du schmeßt so viele Sachen durcheinander. Hast du ein Smartphone? Dann weißt du doch, dass das Laden eine bestimmte Zeit in Anspruch nimmt und nicht nur von der Wattzahl des Ladegerätes abhängig ist.

Zitat:
Der Wirkungsgrad des Solarkollektors beträgt 90%

Okay, bei senkrechter Sonneneinstrahlung. Physikalische Verständnisfrage: Kannst du daraus die Art des Kollektors erkennen? Kann Photovoltaik 90% erreichen? Angeblich geht es hier um Physik ...

Zitat:
die Ertragserwartungen, die duch die Dachneigunng entsteht, beträgt auch 90%

Wer solche Aufgaben stellt, behauptet auch, dass Autos fliegen können. Absoluter Unfug. Im Sommer kann dieser Wert erreicht werden, aber ganzjährig nicht annähernd, siehe Grafik. Quelle: https://www.solaranlagen-portal.com/solarthermie/montage/dachneigung

Das werfe ich dir nicht vor, aber schon die Aufgabenstellung hat von Physik kaum Ahnung. Kommt vom Mathe-Lehrer, der nichts erklärt hat?



solarthermie-dachneigung-2.jpg
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Zuletzt bearbeitet von Brillant am 29. März 2020 20:01, insgesamt 2-mal bearbeitet
Christian1100



Anmeldungsdatum: 29.04.2018
Beiträge: 35

Beitrag Christian1100 Verfasst am: 29. März 2020 19:39    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, das mit den Wh leuchtet mir jetzt ein.
Ich habe auch jetzt nochmal durchgerechnet, ich bin mir aber immernoch nicht sicher, ob mein Ergebnis doch nicht zu hoch ist.

1100kWh/m^2 * 0,9^2 * 5m^2 /365 = 12,2kWh.
Also ungefähr 43920 kJ
Christian1100



Anmeldungsdatum: 29.04.2018
Beiträge: 35

Beitrag Christian1100 Verfasst am: 29. März 2020 19:55    Titel: Antworten mit Zitat

Kommt eigenlich von einem Ingenieur.
Der Link ist ganz hilfreich für das allgemeie verständnis, danke.

In der Schule halten wir halt die Mathematik etwas einfach.
Vermutich werde ich im Studium wieder auf Energie, Leistung usw. treffen, aber mit mehr Faktoren.

* Er gibt uns ausgedruckte Internetseiten und damit sollen wir aufs Abitur vorbereitet sein. Daher will er uns auch keine Aufgaben geben, aus alten Jahrgängen. Die sollen nicht notwendig sein...

Jetzt wo die Abiturprüfung ausfällt muss ich das alles halt selbst machen Tanzen
Brillant



Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen

Beitrag Brillant Verfasst am: 29. März 2020 20:37    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Ich habe deswegen ein gewisses Gefühl der Größenordnungen, weil ich in den 1980er Jahren eine private Photovoltaik-Versuchsanlage zum Betrieb eines Elektromobils betrieben und vermessen habe.

Meine Anlage saß fest auf dem Satteldach. Habe damals auch zu „nachgeführten“ Anlagen recherchiert, die nach Tages- und Jahreszeit immer die optimale Sonneneinstrahlung gewährleisten.

Der Mehraufwand für Mechanik und Steuerung brachte (damals) den Verlust durch falsche Anstellwinkel nicht wieder rein. Also fest installierte Photovoltaikanlagen zum gleichen Preis, aber mit mehr Fläche waren wirtschaftlich nicht schlechter als nachgeführte. Und sie hatten das geringere Risiko von Sturmschäden.

Ich erwähne das deshalb, weil Betrüger (oder dumme Planer) die deutlich bessere Ernte von nachgeführten Anlagen vorrechnen (wie ja auch bei dieser Aufgabe mit 90% Jahresertrag), aber dann statische Anlagen mit der kleinen Fläche von 5 qm installieren, die nicht mal die Hälfte der Ernte bringt.

Edit: Sorry, sollte ein neuer Beitrag werden, habe aber meinen alten überschrieben und kann ihn nicht wiederherstellen.


Zuletzt bearbeitet von Brillant am 29. März 2020 22:45, insgesamt 7-mal bearbeitet
Christian1100



Anmeldungsdatum: 29.04.2018
Beiträge: 35

Beitrag Christian1100 Verfasst am: 29. März 2020 20:46    Titel: Antworten mit Zitat

Brillant hat Folgendes geschrieben:
Christian1100 hat Folgendes geschrieben:
bin mir aber immer noch nicht sicher, ob mein Ergebnis doch nicht zu hoch ist.

1100kWh/m^2 * 0,9^2 * 5m^2 /365 = 12,2kWh.

Nach der (falschen) Aufgabenstellung sollte es stimmen.

Wobei der Ertrag von 0,9 (Dachneigung) viieel zu optimistisch ist. Die Sonne scheint ja nicht nur nach Jahreszeit schräg auf den Kollektor, sondern auch nach Tageszeit. Ich habe deswegen ein gewisses Gefühl der Größenordnungen, weil ich in den 1980er Jahren eine private Photovoltaik-Versuchsanlage zum Betrieb eines Elektromobils betrieben und vermessen habe.

Allein das Vorbeiziehen einer Wolke kann die Ernte während dieser Zeit auf 20% reduzieren. Ich hoffe, das ist in den Sonnenschein-Stunden eingerechnet.


Ich weiß nicht, ob der Lehrer das in Betracht genommen hat. Aufjedenfall danke für die Hilfe Prost
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