Panta rhei.Alles fließt – vor allem der

Elektrische Strom

Prof. Dr. Harald Lesch

LMU & HfPh

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.

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.

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

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

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

Energieerhaltung

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

Die regionale Verteilung von Erdöl, Erdgas und Uran benachteiligt Europa

Andere / zusätzliche Lösungen?

Statische Reichweiten konventioneller Energieträger

Überblick zu Erneuerbaren Energien (EE)

Quelle: Michael Scharp, IZT

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

Que

lle: w

ww

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dar.c

h

Klimawandel und Energiewende

Erwärmung der ErdoberflächeErwärmung der Meere: Meeresspiegelanstieg, StrömungsveränderungenAbschmelzen der PolkappenGletscherschmelzeextreme Wetterlagen: Wirbelstürme, Regenfälle, ÜberschwemmungenExpansion der Wüsten

Klimawandel und Energiewende

Quelle: Umwelt-Prognose-Institut (UIP) 2000

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)

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)

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.“

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.

Klimawandel: Krisen, Kriege, Wanderungen

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.