Zu Beginn die Grundlagen der Windkraft dargelegt, im Folgenden Vor-und Nachteile erörtert.
Die Grundsätze der Kondensatoren erklärt und versuche zum Laden von Diesen durchgeführt und analysiert.
Letztendlich ein Fazit.
Inhaltsverzeichnis
1.Einleitung
2. Theoretische Einführung – Windkraft
2.1 Geschichte
2.2 Funktion und Bauweise
2.2.1 Rotor
2.2.1.1 Form der Rotorblätter
2.2.1.2 Anzahl der Rotorblätter
2.2.2 Getriebe
2.2.3 Generator
2.3 Standortauswahl
2.4 Probleme
2.4.1 Vögel
2.4.2 Schallimission
2.4.3 Windstärkeschwankungen
3. Theoretische Einführung – Kondensatoren
3.1 Aufbau
3.2 Parallelschaltung
3.3 Reihenschaltung
3.4 Berechnung der gespeicherten Ladung
3.5 Berechnung der gespeicherten Energie
3.6 Berechnung der Leistung
4. Beschreibung der Versuchsreihen
4.1 Versuchsreihe 1: Erzeugte Spannung und Stromstärke
4.2 Versuchsreihe 2: Aufladeverhalten verschiedener Kondensatoren
4.3 Versuchsreihe 3: Betreiben eines Motor
4.4 Versuchsreihe 4: Betreiben einer Leuchtdiode
5. Ergebnisse der Versuchsreihen
5.1 Versuchsreihe 1: Erzeugte Spannung und Stromstärke
5.2 Versuchsreihe 2: Aufladeverhalten verschiedener Kondensatoren
5.3 Versuchsreihe 3: Betreiben eines Motors
5.4 Versuchsreihe 4: Betreiben einer Leuchtdiode
6. Diskussion der Ergebnisse
6.1 Versuchsreihe 1: Erzeugte Spannung und Stromstärke
6.2 Versuchsreihe 2: Aufladeverhalten verschiedener Kondensatoren
6.3 Versuchsreihe 3 und 4: Betreiben eines Motors und einer Leuchtdiode
6.4 Fehlerbetrachtung
7. Reflexion
7.1 Einsatzmöglichkeiten
7.2 Verfügbarkeit
7.3 Persönliches Fazit
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Möglichkeiten zur Energiegewinnung mittels Windkraft sowie deren anschließende Speicherung durch Kondensatoren, um die Eignung dieser Technologie für die Pufferung von fluktuierender Energie zu bewerten.
- Grundlagen der Windenergiegewinnung und deren technische Herausforderungen
- Physikalische Funktionsweise und mathematische Modellierung von Kondensatoren
- Durchführung experimenteller Versuchsreihen zur Erzeugung und Speicherung elektrischer Energie
- Analyse der Laufzeitabhängigkeit von Motoren und Leuchtdioden bei unterschiedlicher Ladungskapazität
- Diskussion der Skalierbarkeit von Kondensatorspeichern für den Einsatz in Haushalten
Auszug aus dem Buch
2.2.2 Getriebe
Heutige Rotoren drehen mit sich verhältnismäßig geringen Umdrehungszahlen von 6-40U/min. Durch ein Getriebe wird die Umdrehungszahl auf 1000-1500 U/min gesteigert. Dies hat den Vorteil, dass sich die Rotoren nicht allzu schnell drehen müssen, was zu einer optischen Ruhe führt. Bei getriebelosen Lösungen, drehen sich die Rotoren sehr schnell, was an den Flügelspitzen Geschwindigkeiten von bis zu 280km/h zur Folge hat. Dies sorgt für eine starke Lärmemission, denn die Schallerzeugung ist bei Rotoren mit 60m Durchmesser in der 5.Potenz mit der Rotorspitzengeschwindigkeit verbunden.
So sollte die Blattspitzengeschwindigkeit nie 300km/h überschreiten (Geitmann, 2010).
Zusammenfassung der Kapitel
1.Einleitung: Diese Einleitung beschreibt die gesetzliche Notwendigkeit des Ausbaus erneuerbarer Energien und definiert das Ziel der Untersuchung von Windkraft und Speicherkondensatoren.
2. Theoretische Einführung – Windkraft: Dieses Kapitel erläutert die Geschichte, die physikalische Funktionsweise sowie technische Probleme von Windkraftanlagen wie Lärm und schwankende Erträge.
3. Theoretische Einführung – Kondensatoren: Der theoretische Rahmen für Kondensatoren behandelt den Aufbau, Schaltungsvarianten und die mathematische Berechnung der Kapazität, Ladung, Energie und Leistung.
4. Beschreibung der Versuchsreihen: Hier wird der Versuchsaufbau eines selbst konstruierten Windrades und die Methodik zur Überprüfung der Stromerzeugung sowie des Aufladeverhaltens der Kondensatoren beschrieben.
5. Ergebnisse der Versuchsreihen: Die Ergebnisse liefern Daten zur erzeugten Spannung, dem Ladeverhalten verschiedener Kondensatorkonfigurationen sowie der Betriebsdauer von Motoren und Leuchtdioden.
6. Diskussion der Ergebnisse: Dieses Kapitel bewertet die experimentellen Daten, analysiert Leistungsbeschränkungen und betrachtet mögliche Fehlerquellen im Versuchsaufbau.
7. Reflexion: Die Reflexion diskutiert die Einsatzmöglichkeiten und die Verfügbarkeit von Kondensatorspeichern im Vergleich zu Batterien und zieht ein persönliches Fazit zur zukünftigen Bedeutung.
Schlüsselwörter
Windkraft, Kondensator, elektrische Energie, Speicherung, Kapazität, Generator, Versuchsreihe, Leistung, Windenergie, Erneuerbare Energien, Ladung, Wirkungsgrad, Spannung, Stromstärke, Energiewende
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Nutzung von Windkraft zur Energiegewinnung und der anschließenden Speicherung dieser Energie in Kondensatoren.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Felder sind die technische Funktionsweise von Windkraftanlagen, die Physik von Kondensatoren sowie die praktische Durchführung von Experimenten zur Energiespeicherung.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das primäre Ziel ist es, zu untersuchen, inwieweit die durch ein kleines Windrad erzeugte Energie in Kondensatoren gespeichert und anschließend zum Betrieb von elektrischen Kleingeräten genutzt werden kann.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine experimentelle Methode angewandt, bei der ein eigens konstruiertes Windrad zur Stromerzeugung genutzt wird, um verschiedene Kondensatorkombinationen zu laden und deren Speicherverhalten zu messen.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil umfasst die theoretischen Grundlagen der Windenergie und Kondensatortechnik, die detaillierte Beschreibung und Auswertung der durchgeführten Versuchsreihen sowie eine Diskussion der Ergebnisse.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Windkraft, Kondensator, Energiespeicherung, elektrische Leistung, Kapazität, Spannung und erneuerbare Energien.
Warum konnte eine einzelne Leuchtdiode in den Versuchen nicht direkt betrieben werden?
Der Generator lieferte eine zu geringe Spannung, um die Leuchtdiode direkt zu betreiben, was den Einsatz von Kondensatoren als Zwischenspeicher erforderlich machte.
Welche Rolle spielt die Reihenschaltung bei den Kondensatoren?
Die Reihenschaltung der Kondensatoren wurde genutzt, um die Spannung zu erhöhen, da dies für den Betrieb bestimmter Bauteile, wie der Leuchtdiode, notwendig war.
Wie beeinflusst die Kapazität die Laufzeit des Motors?
Die Laufzeit des Motors ist direkt abhängig von der in den Kondensatoren gespeicherten Energie, wobei höhere Kapazitäten bei gegebener Spannung zu längeren Laufzeiten führen.
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- Seitzer Jakob (Author), 2015, Stromerzeugung aus Windkraft und Speicherung mit Kondensatoren, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/311818
