Aufgaben: Wirkungsgrad und Umwelt

Ein Motor nimmt $500\ \text{J}$ Energie auf und gibt $150\ \text{J}$ als Bewegungsenergie ab. Berechne den Wirkungsgrad mit $\eta = \frac{E_\text{nutz}}{E_\text{zu}}$ in Prozent.

Ein Elektromotor hat einen Wirkungsgrad von $90\ \%$. Er nimmt $200\ \text{J}$ elektrische Energie auf. Berechne die nutzbare Energie.

Was passiert mit dem Teil der zugeführten Energie, der nicht in Bewegung umgesetzt wird? Nenne die Energieform und ein Beispiel am Auto.

Ein Benzinmotor hat einen Wirkungsgrad von $25\ \%$, ein Elektromotor von $90\ \%$. Beide sollen $1.800\ \text{kJ}$ Bewegungsenergie liefern.

1. a) Berechne jeweils die zugeführte Energie.
2. b) Vergleiche die Ergebnisse und bewerte sie.

Für einen Arbeitsweg von $10\ \text{km}$ in Düsseldorf kommen Fahrrad, Bus, Auto und Bahn infrage.

1. a) Nenne für jedes Verkehrsmittel einen ökologischen Vor- oder Nachteil.
2. b) Nenne einen ökonomischen Aspekt (z. B. Kosten).

Ein Auto verbraucht auf $100\ \text{km}$ genau $6\ \text{l}$ Benzin. Ein Liter Benzin kostet $1,80\ \text{€}$.

1. a) Berechne die Spritkosten für $100\ \text{km}$.
2. b) Berechne die Kosten für $15.000\ \text{km}$ pro Jahr.

Ein Elektroauto nutzt $90\ \%$ der Batterieenergie. Der Strom stammt aus einem Kraftwerk mit einem Wirkungsgrad von $40\ \%$ und wird mit $90\ \%$ übertragen und geladen. Ein Benzinauto hat einen Wirkungsgrad von $25\ \%$.

1. a) Berechne den Gesamtwirkungsgrad des Elektroautos vom Energieeinsatz im Kraftwerk (Primärenergie) bis zur Bewegung.
2. b) Vergleiche mit dem Benzinauto.
3. c) Diskutiere, wie sich das Ergebnis bei Strom aus Windenergie ändert.

Familie Schneider aus Essen will für $20.000\ \text{km}$ pro Jahr zwischen Auto ($7\ \text{l}/100\ \text{km}$ bei $1,80\ \text{€}/\text{l}$) und Elektroauto ($18\ \text{kWh}/100\ \text{km}$ bei $0,35\ \text{€}/\text{kWh}$) wählen.

1. a) Berechne die jährlichen Energiekosten beider Autos.
2. b) Berechne die Ersparnis.
3. c) Nenne zwei weitere Kriterien, die in die Entscheidung einfließen sollten.

Eine Schülergruppe soll bewerten, ob ein Kurzstreckenflug von Düsseldorf nach Berlin oder die Bahnfahrt sinnvoller ist.

1. a) Nenne jeweils drei Kriterien (ökologisch, ökonomisch, zeitlich).
2. b) Erkläre, warum das Düsentriebwerk im Flugzeug pro Person und Kilometer mehr Energie braucht als ein Elektrozug.
3. c) Formuliere eine begründete Empfehlung.