• Document: Experimente zu Windenergie
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Experimente zu Windenergie Windenergie Hintergrundinformation Wie entsteht Wind? Indem sich die Luft durch die Sonneneinstrahlung erwärmt, beginnt warme Luft aufzusteigen (das kennen wir vom Heißluftballon), und an anderen Orten sinkt kältere Luft ab. Dort, wo sich die warme Luft in der Atmosphäre sammelt, erhöht sich durch die großen Luftmengen der Druck, und es entsteht ein Hochdruckgebiet. Durch die nun fehlende Luft am Boden sinkt dort der Luftdruck und es bildet sich ein Tiefdruckgebiet. Die erwärmte Luft in der Atmosphäre kühlt jedoch wieder ab und sinkt wieder zu Boden. Dadurch entsteht ein Hochdruckgebiet in Bodennähe. Nun beginnt sich die Luft vom Hochdruckgebiet am Boden in Richtung des Tiefdruckgebiets am Boden zu bewegen. Die dadurch entstehenden Luftbewegungen nennen wir Wind. Je größer der Druckunterschied, desto stärker weht der Wind. Das Prinzip könnt ihr der folgenden Abbildung entnehmen: T H Quelle: nach LMU München Früher hat man die Energie des Windes für Segelschiffe und für Mühlen genutzt. Heute nutzen wir die Energie des Windes in Windkraftanlagen, um elektrische Energie zu erzeugen. Alte und moderne Windräder haben jedoch wenig gemeinsam. In den alten Windrädern oder Windmühlen wurde Mehl gemahlen oder Holz gesägt. Moderne Windräder sind viel größer und wandeln die Windenergie in elektrische Energie um. Die Flügel der moderne Windkraftanlagen werden Rotorblätter genannt. Meist haben sie drei Rotorblätter, manchmal auch zwei, in seltenen Fällen auch nur ein Rotorblatt. Die Rotorblätter werden an der Rotornabe zusammen gehalten. Rotornabe und Rotorblätter bilden den Rotor. Der Rotor ist an einer Gondel befestigt, die auf einem hohen Turm steht. In der Gondel befindet sich ein Generator, der den Strom erzeugt. Moderne Windkraftanlagen sind riesig. Die größten Anlagen haben MINT-EnergieBox www.solarezukunft.org Experimente zu Windenergie heutzutage eine Nabenhöhe (das ist die Höhe vom Boden bis zur Rotornabe) von bis zu 140 m und einen Durchmesser der Rotorblätter bis zu 125 m. Früher Heute Quelle: Carsten Plein, wikimedia Quelle: Drenaline, wikimedia Im Folgenden seht ihr die schematische Darstellung einer Windkraftanlage: Der Wind drückt auf die speziell aerodynamisch geformten Rotorblätter, die an der Nabe befestigt sind, und setzt sie in Bewegung. Auf der Welle, die an der Nabe befestigt ist, sitzt ein Getriebe, das die langsame Rotation der Rotoren in eine schnelle Rotation übersetzt. Auf der sich schnell drehenden Welle hinter dem Getriebe sitzt ein Generator, der die Rotationsenergie in elektrische Energie umwandelt. Das Gehäuse, das auf dem Turm der Anlage sitzt, nennt man Gon- del. Dort sind auch Messinstrumente zur Messung z.B. der Windgeschwin- digkeit, und Vorrichtungen zur Nach- führung der Gondel installiert. Dadurch kann die Gondel nachgeführt werden kann, wenn sich der Wind dreht. Die elektrische Energie wird durch starke Kabel abgeleitet, die im Turm der Windkraftanlage verlegt sind. Am Fuß der Anlage, wo auch der Aufstieg in Form von Leitern beginnt, befindet sich der Netzanschluss, an dem der erzeugte Strom in das öffentliche Stromnetz eingespeist wird. Quelle: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c3/Windkraftanlage.svg/368px- Windkraftanlage.svg.png © by Arne Nordmann (norro) MINT-EnergieBox www.solarezukunft.org Experimente zu Windenergie Die Energie, die die Windkraftanl

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