panta rei. alles fließt – vor allem der elektrische strom
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Panta rhei.Alles fließt – vor allem der
Elektrische Strom
Prof. Dr. Harald Lesch
LMU & HfPh
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Die elektrische StromstärkeDie elektrische Stromstärke gibt an, wie viele Elektronen pro Sekunde durch den Draht fließen.
Sie wird in Ampere gemessen. (Abkürzung 1A)
Die Abkürzung für „Stromstärke“ ist I
Bei 1 A fließen pro Sekunde 6.241.800.000.000.000.000 Elektronen durch den Draht.
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Elektrischer Strom und Energie
Es fließen 0,3 Aalso etwa 1.250.000.000.000.000.000 Elektronen pro Sekunde
Es fließen auch 0,3 Aalso auch etwa 1.250.000.000.000.000.000 Elektronen pro Sekunde
Die große Lampe liefert mehr Licht, obwohl genauso viele Elektronen pro Sekunde fließen.
Jedes Elektron transportiert die gleiche Ladung.
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Elektrischer Strom und Energie
Die Elektronen müssen bei der großen Lampe aber mehr Energie transportieren.
Die Energie, die pro Ladung transportiert wird, nennt man elektrische Spannung
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Elektrischer Strom und Energie
Spannung = EnergieLadung
Die Spannung beträgt 1 Volt, wenn für 1 Coulomb (das sind 6.241.800.000.000.000.000 Elektronen) die Energie 1 Joule zur Verfügung steht (damit kann man z.B. eine Tafel Schokolade 1 m hoch heben)
1 Volt = 1 Joule1 Coulomb
1 V= 1J1 C
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Elektrischer Strom und Energie
Spannung = EnergieLadung
Um Spannung zu erzeugen, müssen wir arbeiten.
Die Ladungen müssen getrennt werden.
Es muss Arbeit verrichtet werden.
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Energieformen, Energieumwandlung, Arbeit
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Energieerhaltung
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Der Satz von der Erhaltung der Energie verbindet alle Teilgebiete der Physik
A
b
w
ä
r
m
e
by Wolfgang Funk 1997; die Cliparts stammen aus der Sammlung von Microsoft Office für Schüler, Studierende und Lehrkräfte
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Die regionale Verteilung von Erdöl, Erdgas und Uran benachteiligt Europa
Andere / zusätzliche Lösungen?
Statische Reichweiten konventioneller Energieträger
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Überblick zu Erneuerbaren Energien (EE)
Quelle: Michael Scharp, IZT
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Turbine Generator Transformator: Hochspannung,niedrige Stromstärke
Wasser; (Wind)
Speicherbecken; Fluss
Dampf
Kernkraft; Kohle; (Gas; Müll)Hoch- und Höchstspannungsnetz
P = U ∙ I
Transformator: Niederspannung,hohe Stromstärke
„Verbraucher“ „Verbraucher“
Kraftwerksverbund: Nachtstrom derWärmekraftwerke => Pumpspeicher-kraftwerke
Der Transport elektrischer Energie kann entweder mithoher Spannung (Isolierung!) und niedriger Stromstärke oder mit niedriger Spannung und hoher Stromstärke (dicke Leitung!) erfolgen.Die Umwandlung erfolgt in Transformatoren. Diese arbeiten nur mit Wechselstrom bzw. –spannung. Daherhaben wir ein Wechselspannungsnetz.
Schema des „Transports“ elektrischer Energie
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Klimawandel und Energiewende
Erwärmung der ErdoberflächeErwärmung der Meere: Meeresspiegelanstieg, StrömungsveränderungenAbschmelzen der PolkappenGletscherschmelzeextreme Wetterlagen: Wirbelstürme, Regenfälle, ÜberschwemmungenExpansion der Wüsten
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Klimawandel und Energiewende
Quelle: Umwelt-Prognose-Institut (UIP) 2000
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Solarthermie
Das Projekt Desertec: Strom aus der Sahara
Welt
EuropaMittlerer Osten
Nordafrika
Quelle: www.desertec.org (bearbeitet Rolf Behringer, Solare Zukunft e.V.
Ein zentraler Einwand ist: „Bevor dieses Projekt zum Tragen gebracht werden kann wird der weitere Ausbau der Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien in Deutschland zu niedrigeren Kosten und Preisen möglich sein als der Solarstromimport aus Nordafrika.“ (Eurosolar)
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DESERTEC – Konzept für EU-MENA
Studies by DLR forEUMENA region
MED-CSP & TRANS-CSP for German government
CLUB OF ROMEWhiteBookwww.DESERTEC.org
Skizze eine möglichen Infrastruktur für eine nachhaltige Energieversorgung fürEUrope, the Middle East and North Africa (EU-MENA)
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Quellen: Neue Energie 6/2009, Rheinischer Merkur, 28.5.09 und powernews vom 7.5.2009
Die Windparks werden an der Nordsee mit den großen Wasserspeichern Norwegens gekoppelt, ihre Energie steht faktisch rund um die Uhr bereit. Sie decken dann auch die Grundlast ab. Eine ähnliche Verbindung mit 700 MW besteht seit 2008 zwischen den Niederlanden und Norwegen.Bislang halten die vier großen deutschen Erzeuger in Deutschland, RWE, Eon, Vattenfall und EnBW, an neuen Kohlekraftwerken zur Grundlastversorgung fest. Das Kabel verändert diese Situation: „Wenn die deutschen Energieversorger nicht bald aufwachen, erleiden sie in einigen Jahren ein ähnliches Schicksal wie heute General Motors“.Alfred Richmann vom Verband der Industriellen Energie- und Kraftwirtschaft: „Das ist ein Beitrag, um die verkrusteten Erzeugungsstrukturen in Deutschland aufzubrechen.“
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Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ)
Photo source: http://www.nrel.gov /data/pix/searchpix.cgiG. Czisch, Barcelona, 080606
Das intelligente Netzmuss ein HGÜ-Netzsein: HGÜ verursacht übergroße Entfernungen vielkleinere Verluste, ist vielbilliger, braucht vielweniger Material und viel kleinere Schneißenals die Übertragung dergleichen Energie mitWechselstrom-Hochspannung.
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Klimawandel: Krisen, Kriege, Wanderungen
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Zum Optimismus gibt es keine Alternative!
Wind – Sonne – Wasser
Vernunft – Solidarität - Verzicht
Ressourcen, die schon immer da waren, clever nutzen.
Den gesunden Menschenverstand einsetzen für ein würdiges Leben aller.