Zufällig bin ich in der letzten Woche auf eine nette Reportage vom ZDF – “Löwenzahn, Peter Lustig und die Kraft im Draht gestoßen.

Peter hat eine Idee: Mit einem umgebauten Fahrrad Strom erzeugen! Die gewonnene Energie will er dann als selbstständiger Stromerzeuger dem Elektrizitätswerk verkaufen.

Wozu benötigt man eigentlich Elektrizität

Angefangen von der Energie aus Dampfmaschinen über Transmissionsstrecken wird schnell der Übergang zur Elektrizität erklärt.

Peter Lustig (der alte) erklärt sehr anschaulich (die Zielgruppe der Sendung sind eigentlich Grundschüler) die Geheimnisse hinter der Elektrizität.

Peter möchte den selbst erzeugten Strom verkaufen

In Teil 2  erzeugt Peter elektrische Energie und kommt auf die Idee den selbst erzeugten Strom zu verkaufen. Auf der Suche nach dem Kraftwerk wird gezeigt, warum im Übertragungsnetz mit höheren Spannungen (110.000 V) gearbeitet wird.

Anschließend geht’s zum Kraftwerk. Hier wird gezeigt, wie aus der Kohle heißer Dampf für die Turbinen erzeugt wird. Sehr schön sind die riesigen Dimensionen der Anlage zu erkennen.

In Teil 3 wird dann gezeigt wie der heiße Wasserdampf die Turbine antreibt. Die Turbine treibt dann den Generator an.
In einem kleinen Ausflug werden weitere Möglichkeiten zur Erzeugung von elektrischer Energie wie ein Wasserkraftwerk, Windräder und Solaranlagen,  gezeigt.

Die wirtschaftliche Betrachtung

Zurück in der Leitzentrale des Kraftwerks rechnet ein Mitarbeiter Peter einmal vor, wie wenig Energie er auf dem Trimmdichgerät erzeugen könnte, bzw. wie aufwändig die Erzeugung von 1 kWh per Trimmdichrad wäre.

Fazit

Wie auch bei den anderen Löwenzahn-Folgen ist auch dieser Film eher an Grundschüler gerichtet. Peter Lustig gelingt es jedoch auch hier, die Erzeugung von elektrischer Energie auch für ältere anschaulich zu erklären. Interessant ist sicherlich auch, einmal die Dimensionen in einem Kraftwerk zusehen. Leider ist die dezentrale Erzeugung elektrischer Energie etwas schlecht weggekommen. Es ist ein bißchen der Eindruck geblieben, dezentrale Energieerzegung lohne sich nicht.

In Aufgabe 2 soll es nun endlich um die Kompensation der Blindleistung gehen.

Hierzu wird zunächst am Zeigerdiagramm deutlich, wie hoch die Blindleistung des Kondensators sein sollte. Zur vollständigen Kompensation der Motorblindleistung muss der Kondensators eine Blindleistung Q_C erzeugen, die der Blindleistung Q_L der Induktivität entspricht.

Im weiteren Verlauf des Videos wird anschließend die Größe der Kapazität berechnet.

Die Berechnung der einzelnen Leistungen ergibt sich dann aus P=I² * R, bzw. Q=X²*R.

Die Scheinleistung wird mit Hilfe des Leistungsdreiecks berechnet.

Analog wird mit der Verlustleistung im Leitungswiderstand für Aufgabe 1.7 verfahren.

Hier das ganz noch einmal in einem kurzen Video.

An parallelgeschalteten Widerständen fällt die gleiche Spannung ab. Der Strom durch die einzelnen parallelgeschalteten Widerständen summiert sich.

Das folgende Video zeigt, wie sich hieraus der Gesamtwiderstand einer Parallelschaltung berechnen läßt.
Der Kehrwert des Gesamtwiderstands ist gleich der Summe der Kehrwerte der Einzelwiderstände.

Durch das Video wird es hoffentlich verständlicher – aber dafür sind die Videos ja da.

Durch in Reihe geschaltete Widerstände fließt der gleiche Strom. Die an die Reihenschaltung angelegte Spannung teilt sich im Verhältnis der Widerstände auf. Das folgende Video zeigt, warum der Gesamtwiderstand einer Reihenschaltung gleich der Summe der Einzelwiderstände ist.

Am Ende des Videos wird dann noch die Spannungsteiler-Regel hergeleitet.

Auch Leitungen haben elektrische Widerstände. Je länger die Leitung ist, umso größer wird auch der ohmsche Widerstand.
Andererseits kann man durch die Wahl eines größeren Querschnitts den ohmschen Widerstand auch wieder verringern.
Das Material des Leiters ist ebenfalls ausschlaggebend. Zu den unterschiedlichen Leitermaterialeien findet man die spezifischen Leitwerte in der Formelsammlung.

Das folgende Video erläutert die Zusammenhänge.

Unterschiedliche Querschnitte bei Widerständen leiten Elektronen und damit den elektrischen Strom unterschiedlich gut.
Leiter mit großen Querschnitten haben einen höheren Leitwert und damit einen geringeren elektrischen Widerstand.

Somit können bei einem dickeren Leiter mit hoher Leitfähigkeit mehr Elektronen pro Zeiteinheit und damit eine höhere Stromstärke fließen.

Wenn die Stromstärke durch einen Widerstand proportional zur angelegten Spannung ist, dann handelt es sich um einen ohmschen Widerstand und es gilt das ohmsche Gesetz: R = U/I.

Das folgende Video zeigt diese Zusammenhänge.

Elektronen und Protonen ziehen sich an. Wenn man verhindert, dass der Ladungsträgerausgleich innerhalb der Spannungsquelle stattfindet, bleibt die elektrische Spannung erhalten.

Über einen Alternativweg kann man den Elektronen den Augleich ermöglichen und so eine Elektronenbewegung, einen elektrischen Strom, erzeugen.

Die Flussrichtung der Elektronen beschreibt die physikalische Stromrichtung vom Minuspol zum Pluspol. Die technische Stromrichtung geht vom Pluspol zum Minuspol und ist daher der physikalischen Stromrichtung entgegengerichtet.

Folgendes Video erläutert die Zusammenhänge.