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Erneuerbare Energieträger 07:00 min

Textversion des Videos

Transkript Erneuerbare Energieträger

Hallo und herzlich willkommen. Heute wollen wir uns mal anschauen, was erneuerbare Energien sind und warum es für unsere Zukunft so wichtig ist, aus ihnen Energie zu gewinnen. Sicherlich hast du den Begriff erneuerbare Energie schon einmal gehört Um genauer zu verstehen, wobei es sich darum handelt, wirst du lernen, was erneuerbare Energien überhaupt sind. Danach werden wir uns anschauen, welche Arten erneuerbarer Energien es gibt. Du wirst sehen, dass die Natur uns jede Menge erneuerbare Energie bereitstellt, mehr sogar, als wir auf der ganzen Welt verbrauchen. Als erneuerbare Energien bezeichnet man Energieträger, die praktisch unerschöpflich zur Verfügung stehen oder sich verhältnismäßig schnell erneuern. Im Gegensatz dazu gibt es noch fossile Energien. Sie sind nur begrenzt vorhanden und brauchen viel mehr Zeit, sich zu erneuern, als es dauert, sie abzubauen und zu nutzen. Ein Beispiel für eine fossile Energiequelle ist Öl. Wenn eine fossile Energiequelle einmal aufgebraucht ist, kann man sie nicht weiter nutzen. Deshalb ist es wichtig, erneuerbare Energiequellen zu haben, um eine sichere Versorgung mit Energie gewährleisten zu können. Würden wir uns ausschließlich über fossile Energien mit Energie versorgen, dann käme der Tag, an dem es keinen Strom mehr gibt, mit dessen Hilfe du dir gerade dieses Video anschaust. Erneuerbare Energien gibt es in vielen Formen. Dabei beruhen sie alle auf drei grundlegenden Energiequellen. Die Wichtigste ist aber die Sonne. In ihrem Inneren kommt es unablässig zur Kernfusion. Dabei verschmelzen zwei Wasserstoffatome zu einem Heliumatom. Dabei wird sehr viel Energie frei und die Sonne sehr heiß. An der Oberfläche hat sie eine Temperatur von über 6000 Grad Celsius. Deshalb strahlt die Sonne in alle Richtungen des Weltalls Energie ab. Man nennt diese Energieform auch Strahlungsenergie. Ein kleiner Teil davon kommt auf der Erde an, und obwohl es nur ein kleiner Teil der gesamten abgestrahlten Energie ist, ist es trotzdem noch zehntausend Mal mehr, als die gesamte Weltbevölkerung im Jahr 2010 verbraucht hat. Absolut gesehen sind das 3,9 Milliarden Petajoule. Das ist eine Zahl mit 25 Stellen. Jetzt könnte man denken, dass wir mehr Sonnenenergie haben als wir jemals brauchen können. Das Problem ist aber, dass nur ein ganz kleiner Bruchteil dieser Energie in nutzbare Energie umgewandelt werden kann. Sonnenenergie kann nicht nur über direkte Umwandlung der Strahlung in nutzbare Energie umgewandelt werden. Da Winde durch Temperaturunterschiede entstehen, ist die Sonne auch Ursache und Antrieb für Windenergie. Weiterhin ist die von der Sonne eingestrahlte Energie die Ursache dafür, dass das Wasser im Meer verdunstet und an Bergen wieder abregnet. Somit macht die Sonne auch die Nutzung von Wasserkraft möglich. Außerdem könnten ohne sie Pflanzen und Tiere auf der Erde nicht leben. Daher ist Energie, die aus Biomaterialien gewonnen wird letzten Endes auch umgewandelte Strahlungsenergie der Sonne. Eine weitere natürliche Energiequelle ist die Geothermie. Die Erde ist in ihrem Inneren wärmer als an der Oberfläche. Das kommt zum einen daher, dass die Erde bei ihrer Entstehung ein großer heißer Ball war. Nach und nach ist die Oberfläche abgekühlt. Der Kern ist aber immer noch sehr heiß, schätzungsweise zwischen 4800 und 7700 Grad Celsius. Deshalb ist es im Erdinneren heißer als auf der Oberfläche, auf der wir uns befinden. Man muss aber nicht bis in den Erdkern bohren, um mit Geothermie Energie zu gewinnen. Fast überall hat das Erdreich in einer Tiefe von einem Kilometer eine Temperatur von 35 bis 40 Grad. Ein weiterer Grund für die höhere Temperatur im Erdinneren sind radioaktive Stoffe, die zerfallen. Bei diesen Zerfällen wird Wärme freigesetzt. Die Geothermie gibt im Jahr circa 996000 Petajoule an Energie ab, was 400 Mal weniger Energie ist, als die Sonne einstrahlt. Neben der Sonnenenergie und der Geothermie gibt es noch die Gezeitenkraft. Sie kommt daher, dass sich Planeten und andere Himmelskörper gegenseitig anziehen. Die Kraft, die zwischen Himmelskörpern wirkt, nennt man Gravitationskraft. Die Gravitationskraft ist gleich einer Gravitationskonstante γ mal dem Produkt aus den Massen der beiden Körper geteilt durch den Abstand r². Die Gravitationskraft nimmt also zu, umso schwerer die beiden Körper sind, und ab, umso weiter entfernt sie voneinander sind. Sie wirkt zwischen allen Himmelskörpern, die sich im Weltall befinden. Da die Entfernungen oft sehr groß sind, sind die Kräfte sehr klein. Auf die Erde haben nur der Mond und die Sonne einen merklichen Einfluss. Dabei ist die Kraft, die der Mond ausübt, ungefähr doppelt so groß wie die der Sonne. Das liegt daran, dass der Mond der Erde etwa 680 mal näher ist als die Sonne. Da die Sonne aber viel schwerer ist als der Mond, hat auch sie noch einen gewissen Einfluss. Da die Erde ein starrer Körper ist, wird sie durch die Gravitationskräfte nicht verformt. Das Wasser auf der Erdoberfläche ist aber beweglich und bewegt sich je nachdem, wo Mond und Sonne sich befinden. So kommen auch Ebbe und Flut zustande. In dieser Bewegung des Wassers steckt kinetische Energie, da sich eine Masse mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegt. Im Jahr lassen sich rein theoretisch 94000 Petajoule Energie aus der Gezeitenkraft gewinnen. Das ist ungefähr 4000 mal weniger als durch die Sonne eingestrahlt wird. So, was hast du heute gelernt? Erneuerbare Energien sind Energieträger, die praktisch unerschöpflich zur Verfügung stehen oder sich verhältnismäßig schnell erneuern. Es gibt drei Energiequellen für erneuerbare Energien. Die Sonne, die den größten Anteil hat. Sie strahlt aufgrund ihrer Hitze Energie ab, im Jahr sind das 3,9 Milliarden Petajoule. Das ist eine Zahl mit 25 Stellen. Eine weitere Quelle erneuerbarer Energie ist die Geothermie. Im Inneren der Erde ist es wärmer als auf der Oberfläche. Der Kern hat eine Temperatur zwischen 4800 und 7700 Grad Celsius. Die Wärme ist zum Einen Restwärme aus der Entstehungsphase der Erde. Zum anderen wird sie bei radioaktiven Zerfällen frei. Im Jahr werden so etwa 996000 Petajoule Energie frei. Die dritte Quelle erneuerbarer Energie ist die Gezeitenkraft. Zwischen Erde und Mond und zwischen Erde und Sonne wirkt eine anziehende Kraft. Dadurch wird das Wasser auf der Erdoberfläche angezogen und bewegt sich ständig. In dieser Bewegung stecken übers Jahr gesehen 94000 Petajoule Energie. Das war es dann zum Thema „erneuerbare Energieträger“. Ich hoffe, du hast was gelernt. Tschüss und bis zum nächsten Mal.

2 Kommentare
  1. Gut erklärt

    Von sophia w., vor fast 6 Jahren
  2. Mir gefallen deine Videos immer SEHR! Hinsichtlich erneuerbarer Energien finde ich es gut, dass immer mehr Verkehrsbetriebe ihrer Linienbusse nicht mehr mit Diesel, sondern immer häufiger mit Erdgas bzw. Biogas betanken. Und seit einigen Jahren gibt es sogar schon HYBRID-Busse. Vielleicht wäre es ja etwas, auch einmal ein Video über die Hybridtechnologie zu drehen? Danke auf jeden Fall für deine immer sehr kurzweiligen Videos!!

    Von Green Spirit, vor etwa 6 Jahren

Erneuerbare Energieträger Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Erneuerbare Energieträger kannst du es wiederholen und üben.

  • Nenne die richtigen Aussagen über erneuerbare und fossile Energien.

    Tipps

    Biomasse kann recht schnell produziert werden.

    Lösung

    Es gibt so manche Eckdaten über fossile und erneuerbare Energien. Mit ihnen kann man gut zwischen regenerativ und fossil unterscheiden, also ob diese Art der Energiegewinnung schädlich oder nützlich ist.

    Atomkraft ist zum Beispiel keine erneuerbare Energieform. Das Uran verbraucht sich und es bleibt Atommüll übrig.

    Erneuerbare Energien sind praktisch unerschöpflich und wären ohne die Sonne kaum denkbar. Sie liefert auch die meiste Energie.

    Da Biomasse schnell aus Abfällen produziert werden kann bzw. ständig produziert wird, ist sie eine erneuerbare Energiequelle.

  • Unterscheide zwischen fossiler und erneuerbarer Energie.

    Tipps

    Fossile Energien verbrauchen sich und sind irgendwann nicht mehr da. D.h., die Rohstoffe, aus denen sie erzeugt werden, sind nicht unendlich.

    Erneuerbare Energien sind unendlich vorhanden.

    Lösung

    Erneuerbare Energien sind nahezu unerschöpflich und bieten genug Energie, um den ganzen Planeten zu versorgen. Allerdings ist es nicht immer leicht, diese effizient zu gewinnen. Beispiele für regenerative Energien sind Windkraft, Solarenergie, Geothermie, Gezeitenkraft. Im Betrieb sind diese auch nicht schädlich für die Umwelt. Jedoch ist hier die Belastung durch die Herstellung nicht zu unterschätzen.

    Fossile Energien lassen sich oft eher leichter erzeugen, aber sie sind nicht unendlich vorhanden. Öl, Kohle, Uran sind in der Erde vorhanden und werden bei der Energieerzeugung verbraucht. Zudem belasten sie durch den Ausstoß von $CO_2$ oder Atommüll die Umwelt.

  • Gib an, welchen Einfluss die Sonne auf die Energieerzeugung auf der Erde hat.

    Tipps

    Die Energieerzeugung durch Atomkraft ist nur durch das Element Uran möglich. Dieses ist nur begrenzt auf der Erde vorhanden.

    Lösung

    Ohne die Sonne wäre das Leben auf der Erde undenkbar. Nun nutzen wir sie sogar zur Energiegewinnung. Die Strahlung, die in der Sonne durch die Kernfusionen entsteht, hat selbst auf der weit entfernten Erde noch 10.000 mal mehr Energie als der Gesamtverbrauch der Erde.

    Der Sonne ist es auch zu verdanken, dass wir Wind-und Wasserkraft zur Energiegewinnung benutzen können, auch wenn alle diese Methoden noch weiterentwickelt werden müssen.

    Auch die fossilen Brennstoffe sind durch die Sonnenenergie entstanden. Die Kohle entstand durch Pflanzen. Und das Erdöl und Erdgas aus Kleinstlebewesen.

  • Bestimme die Gravitationskraft von Sonne und Mond.

    Tipps

    Überprüfe die Größenordnung der gegebenen Größen.

    Die Einheit Newton ist$=\textrm{kg}\dfrac{\textrm{m}}{\textrm{s}^2}$.

    Lösung

    Die Gravitationskraft unterscheidet sich etwas von der Gezeitenkraft. Sie ist die Kraft, die zwei Massen aufeinander ausüben.

    Die beiden Himmelskörper, die unseren Planeten hauptsächlich beeinflussen, sind Mond und Sonne.

    Berechnen wir also mithilfe des Gravitationsgesetzes

    $F_G=\gamma\dfrac{m_1m_2}{r^2}$

    die Gravitationskräfte, wobei $M_1=1~\textrm{kg}$ die Masse des Liters Wasser ist. $\gamma$ ist die Gravitationskonstante.

    Eingesetzt werden muss also nur noch $r$ (in Meter) als Abstand von der Erde und die jeweilige Masse von Mond oder Sonne.

    $F_G=6,67408 \cdot 10^{-11}\dfrac{1m_2}{r^2}$

    Sonne $F_G=6,67408 \cdot 10^{-11}~\dfrac{\textrm{m}^3}{\textrm{kgs}^2}\dfrac{1~\textrm{kg}\cdot 1,989\cdot 10^{30}~\textrm{kg}}{149600000000~\textrm{m}^2}=0,006~\textrm{N}$

    Mond $F_G=6,67408 \cdot 10^{-11}~\dfrac{\textrm{m}^3}{\textrm{kgs}^2}\dfrac{1~\textrm{kg}\cdot 7,348\cdot 10^{22}~\textrm{kg}}{384400000~\textrm{m}^2}=0,00003~\textrm{N}$

    Die Gravitationskraft der Sonne ist also 200 mal größer als die des Mondes.

    Deshalb klingt es auch logisch, dass wir um die Sonne kreisen statt um den Mond.

  • Erkläre die richtige Wasserverteilung von Ebbe und Flut aus.

    Tipps

    In diesen Grafiken wird die Fliehkraft mitbedacht.

    Lösung

    Hier geht es um Ebbe und Flut, also wo auf der Welt gerade der Meeresspiegel steigt und wo er sinkt.

    Zieht der Mond das Wasser der Erde an, steigt dort der Meeresspiegel. Auf der abgewandten Seite der Erde entsteht aufgrund der Fliehkraft ein Flutberg.

    Lediglich senkrecht zum Mond herrscht Ebbe.

    Nimmt man es ganz genau, wandert der Flutberg wegen der Trägheit dem Zenit des Mondes etwas zeitversetzt hinterher.

  • Beschreibe die Geothermie.

    Tipps

    „In 1km Tiefe" meint 1 km unter der Erdoberfläche.

    Lösung

    Die Erdmasse ist ziemlich groß und in ihr liegt weit mehr als nur Dreck und Sand.

    So ist ihr Kern ein heißer flüssiger Ball, dessen Temperatur schätzungsweise bis zu 7700°C beträgt.

    1 km unter der Oberfläche beträgt die Temperatur immer noch ca. 40°C. Das liegt zum Teil an radioaktiven Stoffen, die im Erdboden zerfallen.

    Damit Strahlt die Erde etwa 400 mal weniger Energie ab als die Sonne.