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Wirtschaftsingenieur*in Energietechnik

Aufgabe Windkraftanlage

Der Strom für den Fernseher oder das Radio und elektronische Haushaltsgeräte, die du im Alltag nutzt, wird u.a. durch Windkraft erzeugt. Doch wie viel Kilowatt (kW) elektrische Leistung kann eine Windkraftanlage umwandeln? Finde es mit dem nachfolgenden Beispiel heraus:
Deine Windkraftanlage besitzt einen Rotordurchmesser (d) von 82 m. Sie wird von der Luft mit einer Dichte (p) von 1,2 kg/m3 und mit einer Geschwindigkeit (v) von 13,0 m/s angetrieben.
Jede Bauart einer Windkraftanlage hat ihre eigene Kennlinie. Diese zeigt an, bei welcher Windgeschwindigkeit das Windrad die Energie optimal umwandelt. Folgende Anlagenkennlinie ist für deine Anlage gegeben:
Ermittle aus der Kennlinie den Leistungsbeiwert cp für deine Windkraftanlage!
cp
=
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Berechne nun mit Hilfe der Formel und den oben gegebenen Werten die erzeugte elektrische Leistung P deiner Windkraftanlage!
P=cp∙π∙ρ∙d2∙v3/8000

P  =  erzeugte elektrische Leistung [kW]
cp = Leistungsbeiwert [-]
d  =  Rotordurchmesser [m]
ρ  =  Dichte der Luft [kg/m3]
v  =  Luftgeschwindigkeit [m/s]

P
=
kW
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Wie kannst du diese erzeugte Energie nutzen?

Wer verbraucht was?

Laut dem aktuellen Stromspiegel 2017 verbrauchen Haushalte in Deutschland im Schnitt so viel Strom:

  • Haushalt mit einer Person: 2.300 kWh
  • Haushalt mit zwei Personen: 3.000 kWh
  • Haushalt mit drei Personen: 3.600 kWh
  • Haushalt mit vier Personen: 4.000 kWh

Was kann man mit einer Kilowattstunde Strom machen?

  • eine Maschine Wäsche waschen
  • 15 Hemden bügeln
  • 60 Minuten auf mittlerer Stufe staubsaugen (1000W-Staubsauger)
  • 10 Stunden einen Desktop PC benutzen
  • zwei Tage einen 300-Liter-Kühlschrank nutzen
  • einen Hefekuchen backen
  • ein Mittagessen für vier Personen auf dem Elektroherd kochen
  • 70 Tassen Kaffee kochen
Mit der erzeugten Energie deiner Windkraftanlage kannst du:
einen Ein-Personen-Haushalt für ca. 1 Jahr mit Strom versorgen
einen Drei-Personen-Haushalt für ca. 1 Jahr mit Strom versorgen
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...außerdem kannst du mit der umgewandelten Windenergie deiner Anlage:
Stauben saugen
=
Stunden
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Kaffee kochen
=
Tassen
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