Staudämme: Ausgangsenergie kann doch nicht größer als Eingangsenergie sein, oder?
Der Ausgangsstrom eines Wasserkraftwerkes kann doch nicht größer sein, als die Menge des Stroms, die erzeugt werden würde, wenn man auf die Stauung verzichten würde und einfach nur die Strömung des Flusses verwenden würde, oder?
8 Antworten
Die Ausgangsenergie eines Staudamms ist gegenüber dem fließenden Fluss in etwa gleich groß.
Ein Staudamm hat aber einen unschätzbaren Vorteil: Man kann die Energie in Form von Lageenergie im Staudamm speichern und zu Zeiten höheren Strombedarfs schnell abrufen.
Das wäre mit anderen Speichern (Akkus etc.) nicht so leicht möglich und außerdem mit größeren Verlusten behaftet. Deshalb sind Stauwasser- oder auch Pumpwasserkraftwerke günstiger als Laufwasserkraftwerke.
Würde man nur die Strömung des Flusses nutzen, hätte man eine niedrigere Höhendifferenz, daher weniger Eingangsenergie und somit auch weniger Energie, die Rauskommt.
Spielt keine Rolle, ob man Leitung oder Energie schreibt, da Leistung ja Energie pro Zeit ist. "Etwas verbraucht liefert viel Energie" ist nur ein anderer Ausdruck für "Etwas hat eine hohe Leistung"
Genau aber aus einem Staudamm lässt sich mehr Leistung abrufen wie aus einem Fließwasser, aber nicht mehr Energie daher ist es in dieser Aussage nicht gleich.
Wenn was mehr Leistung hat, dann gibt es auch mehr Energie ab.
Nein.
Wenn ich in einem Staubecken 1000GJ Energie habe dann kann ich die in 1000s abgeben was einer Leistung von 1GW entspricht oder ich kann sie in 2000s abgeben was einer Leistung von 500MW entspricht.
Die Energie ist in beiden Fällen die selbe aber die Leistung und Dauer ändert sich.
Es muss also zu jedem Zeitpunkt die Energieerhaltung und Leistungserhaltung gelten. Die eine Bedingung erzwingt nämlich nicht die andere.
Doch.
Man kann die Leistung eines Staubeckens kurzfistig variieren, wenn aber 1000 GJ reingehen, kommen früher oder später auch 1000 GJ (Strom und Wärme) wieder raus. Energieerhaltung und so... "Leistungserhaltung" gibt es nicht. Der >Input kann kurzfristig durchaus höher oder niedriger als der Output sein, da Staubecken Energiespeicher sind.
Man kann die Leistung eines Staubeckens kurzfistig variieren, wenn aber 1000 GJ reingehen, kommen früher oder später auch 1000 GJ (Strom und Wärme) wieder raus
Sag ich doch.
Das widerspricht aber deiner Aussage
Wenn was mehr Leistung hat, dann gibt es auch mehr Energie ab.
Ich kann die Leistung unabhängig von der Energie angeben sofern ich die Dauer nicht festlege und darum gehts auch.
Leistungserhaltung gibt es nicht
Doch nennt sich Leistungsbilanz und findet sich zB im Satz von Poynting oder im Wirkungsgrad wieder.
Es ist eben nicht Äquivalent ob ich einen Satz über Energie oder über die Leistung aufstelle.
Ich kann eben aus dem Staubecken mit 1000GJ maximal 1000GJ raus ziehen, ich kann das aber mit beliebiger Leistung machen.
Also abgesehen davon, dass der Satz von Pointing sich auf was komplett anderes bezieht ignoriert du, was ich ursprünglich geschrieben habe: Wenn die Höhendifferenz niedriger ist, dann hat man langfristig nunmal weniger Energie und weniger Leistung.
Der Satz von Pointing ist eine Leistungsbilanz ob du die nun auf Wasser oder Elektromagnetische Energie beziehst ist egal.
Die Leistung die in ein Volumen hinein fließt wird, entweicht entweder in anderer Form oder wird gespeichert genau das ist die Aussage davon.
Wenn die Höhendifferenz niedriger ist, dann hat man langfristig nunmal weniger Energie und weniger Leistung.
Genau da ist das Problem. Die Leistung ist kleiner nicht aber die Energie. Du kannst maximal sagen die Energie pro Zeit ist kleiner aber dann bist du natürlich wieder bei der Leistung.
Du kannst hinter einem Staudamm nicht mehr Energie haben als das Wasser dort hin bringt.
Der Satz von Poyting laut Wikipedia: Der Satz von Poynting (auch Poynting-Theorem genannt) beschreibt die Energiebilanz in der Elektrodynamik. Damit wird der Energieerhaltungssatz auf elektromagnetische Felder verallgemeinert. Seine Formulierung wird dem britischen Physiker John Henry Poynting zugeschrieben. Stark vereinfacht trägt er in sich die Aussage, dass ein elektromagnetisches Feld Arbeit verrichten kann, wenn es dabei „schwächer“ wird. Mathematisch kann er, wie auch die Maxwellschen Gleichungen, sowohl in einer differenziellen als auch in einer integralen Schreibweise angegeben werden.
Ein Staudamm wandelt potentielle Energie in elektrische um. Es ist ganz einfach: Wenn mehr potentielle Energie reingeht, kommt auch mehr elektrische raus. Die Energie kann ja nicht einfach verschwinden. Was bedeutet, dass die Leitung die ein Staudamm liefert und damit auch die Energie, die ein Staudamm insgesamt liefert von der Höhe abhängig ist.
Ich weiß was der Satz ist. Wie hier steht ist es die Energieerhaltung auf elektromagnetische Felder, also eine reine Leistungsbilanz wie ich oben auch geschrieben habe.
Ob ich eine Leistungsbilanz im Elektromagnetismus schreibe oder sonst wo ist an sich egal.
Ich habe den Satz ja auch nur als Beispiel für eine Leistungsbilanz verwendet. Weil diese Leistungsbilanz zu jedem Zeitpunkt erfüllt sein muss und zusätzlich die gesamte Energieerhaltung.
Ein Staudamm wandelt potentielle Energie in elektrische um.
Ist richtig, nur die Potentielle Energie kommt aus dem Wasser. Ein Fließgewässer hat kinetische Energie und durchs aufstauen hast du dann eben potentielle es ist deswegen aber nicht mehr Energie.
Wenn mehr potentielle Energie reingeht, kommt auch mehr elektrische raus.
Das kommt auf die Turbine an. Du hast beim Damm eben potenielle Energie und im anderen Fall kinetische Energie.
Die Energie kann ja nicht einfach verschwinden.
Richtig sie kann aber auch nicht mehr werden, also nur weil du einen Fluss aufstaust hat das Wasser nicht mehr Energieinhalt, die Energie lässt sich durch das aufstauen und den höheren Druck besser Nutzen was den Wirkungsgrad steigern kann.
Was bedeutet, dass die Leitung die ein Staudamm liefert und damit auch die Energie,
Hier ist wieder Leistung falsch denn die Leistung die du entnimmst hängt mit der Wassermenge zusammen die ich entnehme und weniger mit der Höhe oder Gesamtwassermenge.
Nur wenn die Energie im Becken im Mittel konstant bleiben soll kannst du sagen, dass die mittlere Energie die du entimmst der zufließenden Energie sein muss. Also du kannst auf Dauer nicht mehr Wasser raus ziehen als zufließt.
Die gespeicherte Energie im Staubecken ist natürlich größer je höher es liegt und je mehr Wasser drinnen ist. Da stimme ich dir auch zu.
Aber es macht rein von der zur Verfügung stehenden Energie eben keinen Unterschied ob ich einen Fluss aufstaue oder nicht, ich tausche damit nur potentielle gegen kinetische Energie.
Ja, wenn man Energie aus einem Fließgewässer zieht, dann nimmt man die kinetische Energie. Damit wird man aber nie ansatzweise so viel Leistung bekommen, wie mit einem Staudamm, einfach weil die kinetische Energie in einem Fließgewässer winzig klein im Vergleich zu der potentiellen Energie des Wassers im Staudamm ist. Das ist ja auch der Grund, warum man teure Staudämme antelle von billigen Wasserrädern baut.
Ein Fluss sammelt nie große Mengen an kinetischer Energie an, weil die Energie ständig in Wärme umgewandelt wird. Deswegen liefern Wasserräder so wenig Strom.
Ein Staudamm hingegen hat dieses Problem nicht: In ihm können sich große Mengen an potentieller Energie ansammeln, weswegen er sehr viel Strom liefert.
Und genau das ist das was ich sage.
Die Energie die so ein Fließgewässer transportiert ist im Mittel gleich groß wie die die so ein Staudamm hervorbringt.
Allerdings erlaubt der Damm die Speicherung der Energie sowie besser Nutzung dieser Energie womit der Wirkungsgrad steigt. Besser Nutzung der Turbine, weniger Leistungsverluste durch den Zulauf usw.
Ebenso kann der Leistungsoutput des Damms in gewissen Grenzen besser reguliert werden, weil sich in Zeiten wo weniger Leistung benötigt wird das Staubecken füllen kann und in Zeiten wo mehr benötigt wird das Staubecken leeren kann.
Daher ist es meiner Meinung auch wichtig den Begriff Leistung und Energie nicht synonym zu verwenden wenn ein Energiespeicher im Spiel ist denn dann kannst du die Leistung regulieren obwohl im Mittel natürlich die Energieerhaltung nach wie vor gilt.
Hättest du keinen Energiespeicher musst du die Leistung entweder nutzen wenn sie da ist, oder du nutzt sie nicht.
Die Energie die so ein Fließgewässer transportiert ist im Mittel gleich groß wie die die so ein Staudamm hervorbringt.
Und genau das ist dein Denkfehler. Der Energiedurchfluss/die Leistung eines Fließgewässers ist um Größenordungen niedriger als der Energiedurchfluss/die Leistung eines Staudamms.
Ein Beispiel: Wir haben einen Fluss mit 1 km Länge und 100 m Höhenunterschied. Fließt das Wasser herunter, wird die pot. Energie in kin. Energie umgewandelt und die kin. Energie wird, da der Fluss lang ist entropisch und zu Wärme. Dadurch kann sich die kin Energie nicht aufbauen und ist am Ende deutlisch geringer als am Anfang.
Bei einem Staudamm hingegen wird die nahezu gesamte potentielle Energie genutzt. Daher liefert der Staudamm deutlich merh Enerrgie.
Energiedurchfluss/die
Ausgedrückt durch dE/dt=P ein Energiedurchfluss ist eine Leistung.
da der Fluss lang ist entropisch und zu Wärme.
Richtig daher meine Aussage mit den Leistungsverlusten im Zufluss.
Stimmt hab ich vorhin irgendwie überlesen, dann sind wir uns ja einig.
Nein, es gilt immer die Energieerhaltung.
Eine magische Energievermehrung, die gibt es nicht.
ohne Staudamm müsste man Turbinen entlang der ganzen Länge des Flusses installieren, um die ganze Höhendifferenz zu nutzen, und durch Reibung geht dem Fluss auf der Länge viel kinetische Energie verloren. Mit Staudamm entnimmt man die ganze potentielle Energie nur am Ende.
Die Gesamtmenge an elektrischer Energie, die z.B innerhalb eines Jahres von einem Fluss erzeugt werden kann, bleibt in etwa gleich, egal ob der Fluss aufgestaut wird oder ob das gesamte Flusswasser ohne Aufstauung direkt durch eine Turbine rinnt.
Das Aufstauen des Wassers bewirkt jedoch, dass das Wasser nach dem Öffnen der Schleusen mit höherer Geschwindigkeit durch die Turbinen läuft als Wasser, das nicht aufgestellt wurde. Durch diese höhere Fließgeschwindigkeit des Wassers verändert sich die Hydrodynamik und im Wasser können Turbulenzen/ Verwirbelungen entstehen, wodurch Reibungsverluste und somit Wärmeverluste entstehen können. Dies macht zwar nur sehr wenig aus, aber dennoch kann daher z.B gemittelt über ein Jahr durch einen unaufgestauten Fluss ein wenig mehr Energie erzeugt werden als durch einen, der aufgestaut wird
Leistung nicht Energie.