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Energieverluste und Wirkungsgrad

Energieumlader (-wandler)	Wirkungsgrad ca.	Energieabgabe mit (Energieform)
Pflanze	35%	Holz, Körner,... (chemische Energie)
Solarzelle	18%	Elektrizität (elektrische Energie)
Kernkraftwerk	33%
Kohlekraftwerk	35%
Windkraftanlage	50%
Wasserkraftwerk	85%
Generator (Fahrrad-Nabendynamo)	85% (60%)	Elektrizität (elektrische Energie)
Lautsprecher	0,3%	Bewegung (Bewegungsenergie)
alter Dampfmotor ("Dampfmaschine")	5%
Mensch	30%
Benzinmotor	35%
Elektromotor	95%
Glühlampe	4%	Licht (Lichtenergie)
Energiesparlampe	16%
LED	20%
Glühwürmchen	90%
Gasheizung	85%	Wärme (Wärmeenergie)
Elektroheizung	100%

1) "Ein Automotor hat einen Wirkungsgrad von ca. $$1/3 \approx 33 \%$$ ."

Was ist damit gemeint?

2) In diesem Energieflussdiagramm ist der Weg der Energie bei einem Kohlekraftwerk dargestellt. a) Mit welchem Energieträger geht die meiste Energie der Kohle "verloren"? b) Welchen Wirkungsgrad hat das Kohlekraftwerk ohne Energietransport zum Verbraucher und mit Transport zum Verbraucher? c) Bei einem Kraftwerk mit "Kraft-Wärme-Kopplung" werden die umliegenden Gebäude durch die Wärme des Kraftwerks geheizt und mit warmem Wasser versorgt. Durch große Rohre wird diese "Fernwärme" bis in die Häuser geleitet. Kleinere Anlagen werden auch "Blockheizkraftwerk" genannt. Erkläre was der Vorteil der "Kraft-Wärme-Kopplung" gegenüber einem normalen Kraftwerk ist. Warum macht es einen Unterschied, ob es Sommer oder Winter ist?

3) Werden viele Energieumlader zu einer Kette geschaltet, so berechnet sich der Gesamt-Wirkungsgrad, indem man alle einzelnen Wirkungsgrade multipliziert.
Fährt ein Mensch Fahrrad, der vorher ein Brot gegessen hat, so soll die Energie mit der Bewegung abgegeben werden:

$$35\% \cdot 30\% = 0{,}35 \cdot 0{,}3 = 0{,}105 =10{,}5 \%$$

Der Wirkungsgrad beträgt insgesamt ca. 10%. Das heißt ca. 10% der Energie aus dem Sonnenlicht ist in der Bewegung angekommen.

a) Berechne den Gesamt-Wirkungsgrad von:

1. einer Glühlampe, die von einem Kohlekraftwerk betrieben wird.
2. der Energieumladerkette der Dampfmaschine: Dampfmotor > Generator > Glühlampe.

b) Vergleiche den Wirkungsgrad von:

1. einem Benzinauto mit einem Elektroauto, das den Akku mit einem Kohlekraftwerk lädt.
2. einer Gasheizung mit einer Elektroheizung, die von einem Kohlekraftwerk angetrieben wird.