Bionik

Bionik
Der menschliche Schöpfergeist kann verschiedene Erfindungen machen (...),
doch nie wird ihm eine Erfindung gelingen, die schöner, ökonomischer und
geradliniger ist als die Erfindungen der Natur, denn dort fehlt nichts, und nichts ist
zu viel.
Leonardo da Vinci, Künstler und Universalgelehrter
1. Äußern Sie Ihre Meinung zu dem Zitat oben. Wie und wo, ist es ihrer
Meinung nach, möglich, die Errungenschaften der Natur zu verwenden?
2. Was bedeuten die folgenden Wörter auf russisch?





Die Anregung
Die Innovation
Der Innovator
Fragestellung
das Vorbild
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
3. Lesen Sie jetzt den ersten Teil des Textes
Überschrift 1:____________________________________________
Der Begriff Bionik setzt sich zusammen aus Biologie und Technik. Er beschreibt
das kreative Umsetzen von Anregungen aus der Biologie in die Technik. Dazu arbeiten
Biologen eng mit Ingenieuren, Architekten, Physikern, Chemikern und
Materialforschern zusammen.
Bionik gilt als Innovationsmethode. Spannend ist dabei, dass die Bionik für jede
konkrete technische Fragestellung aus Vorbildern der Natur Antworten und Lösungen
finden kann.
Es gibt eine Vielfalt biologischer Vorbilder. Deswegen gilt die Natur als der
erfolgreichste Innovator aller Zeiten.
3. Lesen Sie diesen Text noch einmal und antworten Sie kurz auf die Fragen:
1.
Was bedeutet Bionik?
2.
Nennen Sie alle Berufe, die Bionik nutzen?
3.
Welche Arten von Fragen beantwortet Bionik?
4.
Wo findet Bionik Vorbilder, um ihre Fragen zu beantworten?
5.
Was gilt als der beste Innovator für Bionik?
4.Was passt zusammen?
a) für Medizintechnik und
akustische Messtechnik
1.
die Klette
b) Vorbild
Klettverschluss
2.
für
den
der Regentropfen
c.) als biokompatibles
Material in der Medizintechnik
.
3.
der Wiesenbocksbart
d.) als Vorbild für
die Lupe
4.
die Spinnenseide
e.) als Vorbild für das
Fallschirmmodell
5. derUltraschall
Winziges Strahlentierchen als Vorbild für riesige OffshoreWindkraftanlagen
5.
Begriffe.
Lesen Sie den zweiten Teil des Texts und markieren Sie neue
Überschrift 2: ______________________________________
Die Fundamente der Offshore-Windkraftanlagen sind 30 bis 40 Meter hohe
dreibeinige Tripods, die im Meeresboden verankert werden. Sie wiegen 800 Tonnen.
Vergleiche mit Plankton-Skeletten führten nun zu einer technischen Konstruktion, die
über ein Drittel des Gewichts spart. So können die Gesamtkosten für Bau, Transport
und Aufbau wesentlich gesenkt werden. Probleme wie Wind, Seegang oder
Schiffshavarien wurden berücksichtigt, die Struktur ist reparabel. Das für die
Entwicklung der Gründungsstrukturen genutzte „Evolutionary Light Structure
Engineering“-Verfahren
(ELiSE)
soll
den
strukturellen
Leichtbau auch in anderen Anwendungsbereichen der Industrie in ein neues Zeitalter
führen.
Überschrift 3: _______________________________________
Die Forscher verfügen über einen Fundus von über 100.000 Präparaten von
Kieselalgen und Radiolarien. Diese Organismen sind zwischen 2 und 1.000 Mikrometer
groß. Sie haben in der Evolution sehr stabile und dennoch leichte Schalenstrukturen
entwickelt, um in den oberen Meeresschichten verbleiben und sich gleichzeitig gegen
die dort lebenden, natürlichen Feinde schützen zu können. Für die OffshoreGründungsstruktur untersuchten die Wissenschaftler Hunderte Strahlentierchen und
analysierten, welche der geometrischen Formen die Last von Windkraftanlagen tragen
könnten. Im zweiten Schritt wurde eine Form ausgewählt, im dritten Schritt erfolgte das
Abstrahieren für die technische Umsetzung, im vierten Schritt deren Optimierung und
zuletzt die fertigungstechnische Aufbereitung.
Überschrift 4:_________________________________________
Strahlentierchen oder Radiolarien gehören zur Gruppe der einzelligen Lebewesen
und verfügen über ein Skelett aus Siliciumdioxid. Sie sind winzig klein und sind seit
über 500 Millionen Jahren auf der Erde vertreten. Radiolarien leben im Meer und
gehören zum Plankton. Es gibt sie in den unterschiedlichsten, teils phantastischen
Formen, die auch Kugeln oder Schneekristallen ähneln können.
6.
Lesen Sie den Text noch einmal und wählen Sie zusammen mit
Ihrem Nachbarn, welche Titel für die Teile dieses Textes passen.Schreiben Sie
diese Überschrift auf die leere stelle im Text. Ein Titel passt zum ersten Teil
Technische Anwendung / Bionisches Funktionsprinzip / Vorbild aus
der Natur / Entwicklung der Technik.
7.
Lesen Sie folgende Begriffe aus dem Text . Wählen Sie, welche der
drei bedeutungen richtig ist.
Tripod
1. ein Gerät oder eine Substanz, die 3 Beine
hat.
2. das ist ein kleines Tier
3. Wissenschaftler
1. sehr kleine Organismen, die im Wasser
Plankton
leben.
berücksichtigen
reparabel
Schiffshavarie
Gründungsstrukt
ur
Leichtbau
Zeitalter
2. kleine Tiere
3. ein leiser Ton
1. Sie müssen vorsichtig sein
2. darauf sollte geachtet werden
3. Vorsicht, Gefahr
1. etwas ist schon repariert
2. man kann etwas reparieren lassen
3. das ist zur Reparatur nicht geeignet
1. Unfall wegen Schiffen
2.eine große Menge an Schiffen
3.Unfall mit Schiffen
1.Struktur des Fundaments
2. Gründung der Struktur
3. Struktur der Gründung
1.Ein Bau, der einfach gebaut wird
2.Ein Bau, der einfach funktioniert
3.Ein Bau, der wenig wiegt.
1. alte Zeiten
2. Eine bestimmte Zeit.
3. das Alter der Zeit
Autorinnen: Natallia Dakuka, Iryna Mancharova,
Bei weitem die beste Heizung!
1.
Welche Gedanken ruft bei Ihnen
folgendes Bild hervor? Welche Wissensgebiete
und Sphären der menschlichen Tätigkeit sind
damit verbunden?
2.
Bilden Sie Komposita aus den gegebenen Wörtern. Als Hilfe
können Sie den Text benutzen.
Wär
meweise
Erdanlage
wasser
pumpe
Temp
eraturGrun
dgefälle
Funkt
Kälte
ionsHeiz
-reich
mittel
ungs3.
Ordnen Sie folgende Begriffe ihren Definitionen zu. Beachten
Sie, dass ein Begriff überflüssig ist.
1) Grundwasser
a) technische Geräte oder natürliche
Objekte, die Wärme an ihre Umgebung abgeben
2) Geothermie
b) eine physikalische Größe, die als
Fähigkeit, Arbeit zu verrichten, definiert wird
3) Naturgesetz
c) die kinetische Energie der Teilchen eines
Stoffes
4) Energie
d) obere Bodenschicht aus lockerer (nicht
felsiger) Erde
5) Außenluft
e) die geowissenschaftliche Untersuchung
der
thermischen
Situation
sowie
die
ingenieurtechnische Nutzung der Erdwärme
6) Warmwasserbereit
f) als Wärme abstrahlender Teil einer
ung
Heizungsanlage
7) Erdreich
g) Wasser, das sich unterhalb der
Erdoberfläche im Boden oder an unterirdischen
Gesteinskörpern sammelt
8) Wärmequellen
h) die Erwärmung von Trinkwasser
9) Wärmeenergie
i) Luft, die sich außerhalb des Gebäudes
befindet
10)
Heizkörper
j)
1____ 2____ 3____ 4___ 5___ 6___ 7___ 8_____ 9____ 10____
4.
Lesen Sie den Text und stellen Sie fest, wozu
Wärmepumpenanlagen verwendet werden. Die Bedeutung einiger Termini
können Sie im Glossar finden.
Wärmepumpen
Funktion
Wenn es draußen richtig kalt wird, ist es nur eine Frage der Zeit, bis man auch
drinnen friert. Denn Wärme bewegt sich immer entlang eines Temperaturgefälles,
vom Wärmeren zum Kälteren. Diesem scheinbar unumgänglichen Naturgesetz
schlägt die Wärmepumpe ein Schnippchen. Mit ihr ist es möglich, Wärme entgegen
dem Temperaturgefälle zu verschieben, also vom Kalten ins Wärmere. Wie das
geht? Die Funktionsweise einer Wärmepumpe ist im Prinzip identisch mit der eines
altbekannten Alltagsgerätes: dem Kühlschrank. Während der Kühlschrank allerdings
seinem Innenraum die Wärme entzieht und nach draußen abgibt, entzieht die
Wärmepumpe dem Außenbereich die Wärme und gibt sie als Heizenergie an das
Haus ab. Die Wärmepumpe macht sich dafür ein physikalisches Prinzip, den so
genannten Joule-Thomson-Effektzunutze.
Geniale Technik – Einfach erklärt
Eine Wärmepumpen-Heizungsanlage besteht aus drei Teilen: der
Wärmequellanlage, die der Umgebung der benötigte Energie entzieht; der
eigentlichen Wärmepumpe, die die gewonnene Umweltwärme nutzbar macht; sowie
dem Wärmeverteil- und Speichersystem, das die Wärmeenergie im Haus verteilt
oder zwischenspeichert. Der technische Prozess läuft dabei in drei Schritten ab.
5.
Lesen Sie den zweiten Teil des Textes und markieren Sie alle
Verben, die Prozesse beschreiben.
Schritt 1: Gewinnung
In der Wärmequellanlage zirkuliert eine Flüssigkeit, häufig eine Sole, d.h.
Wasser, das mit Frostschutzmittel versetzt ist. Die Flüssigkeit nimmt die
Umweltwärme, z.B. aus dem Erdreich oder dem Grundwasser, auf und transportiert
diese zur Wärmepumpe. Eine Ausnahme bilden Luft-Wärmepumpen. Diese saugen
über einen Ventilator die Außenluft an, die der Wärmepumpe die Umgebungswärme
zuführt.
Schritt 2: Nutzbarmachung
In der Wärmepumpe befindet sich ein weiterer Kreislauf, in dem ein so
genanntes Kältemittel zirkuliert. In einem Wärmetauscher, dem Verdampfer, wird
die Umweltenergie von dem ersten Kreislauf auf das Kältemittel übertragen, das
dadurch verdampft. Bei Luftwärmepumpen erhitzt die Außenluft das Kältemittel.
Der Kältemitteldampf wird nun zu einem Verdichter/Kompressor weitergeleitet.
Dadurch hebt sich das Temperaturniveau des gasförmigen Kältemittels, es wird also
heißer. In einem weiteren Wärmetauscher, dem so genannten Verflüssiger, wird das
unter hohem Druck stehende, heiße Kältemittelgas nun kondensiert, wobei es seine
Wärme wieder abgibt. Anschließend wird das verflüssigte Kältemittel zu einer
Drossel, in der der Druck des Kältemittels wieder verringert wird, geleitet. Das nun
flüssige, entspannte Kältemittel wird schließlich zum Verdampfer zurückgeführt.
Schritt 3: Beheizung
In dem zu beheizenden Gebäude befindet sich nun das Wärmeverteil- und
Speichersystem. Darin zirkuliert als Heizmedium in der Regel Wasser. Dieses
Wasser nimmt die Wärme, die das Kältemittel im Verflüssiger abgibt, auf und leitet
dieses entweder zu einem Verteilersystem, wie z.B. Flächenheizungen oder
Heizkörpern, oder zu einem Heizungspuffer- bzw. Warmwasserspeicher.
6.
Finden Sie im Text alle Verben, die mit dem Wort „Wärme“
gebraucht werden können
7.
Ordnen Sie die Verbenden beiden Substantiven zu. Einige davon
können zu beiden oder gar keinem passen.
ansaug
Erhitze
übertra
speiche
verteile
en
n
gen
rn
n
verdam
pfen
Verflüs
sigen
verring
ern
verteid
igen
Sparen
zuführ
en
weiterl
konden
sieren
nutzbar machen
eiten
Luft
Wasser
8.
Ergänzen Sie die Sätze mit passenden Schlüsselwörtern aus dem
Text
a) Die ___________________ nutzt die Außenluft als Energiequelle
und zwar ganzjährig bei Temperaturen von +35ºC bis -25ºC.
b) Eine __________________ ist eine Einrichtung zum Entzug der
Wärme aus einer Wärmequelle und dem Transport des Wärmeträgers
zwischen der Wärmequelle und der kalten Seite der Wärmepumpe
einschließlich aller Zusatzeinrichtungen.
c) Der ____________ ermöglicht das Übergehen eines Stoffes vom
gasförmigen in den flüssigen Aggregatzustand.
d) Das _________________ sorgt dafür, dass die erzeugte Wärme
dorthin transportiert wird, wo sie benötigt wird.
e) Ein ___________ setzt den Gefrierpunkt eines anderen Stoffes (z. B.
Wasser) herab.
f) Der ______________ ist ein Gerät zur Umwandlung einer
Flüssigkeit in ihren gasförmigen Zustand (= Dampf).
9. Was ist auf diesem Schema dargestellt?
A.
Geben Sie ihm einepassende Überschrift.
______________________
(Quelle: BWP)
B.
Ergänzen Sie die fehlenden Begriffe im Schema. Wennnötig,
nehmen Sie den Text zur Hilfe.
C.
Berichten Sie anschließend ihrem Nachbarn vom Arbeitsprinzip
einer
Wärmepumpe.
10. Szenario
Sie sind im Büro des Bundesverbandes Wärmepumpe e.V. und besprechen den
möglichen Kauf eines Plus-Energie-Hauses.
Schritt 1.
Sie sind als Berater bei BWP tätig. Finden
Sie im Internet Informationen über die
Plus-Energie-Fertighaussiedlung unter dem
unten gegebenen Link und bereiten Sie sich
auf das bevorstehende Gespräch mit dem
Kunden vor.
http://www.waermepumpe.de/waermepumpe/refer
enzobjekte/referenzobjekteallgemein/referenzobjekt-detail.html?houseId=34
Recherchieren Sie im Internet, worauf Sie
beim Kauf eines Hauses mit einer
Wärmepumpe achten müssen. Bereiten Sie
Fragen an den Berater vor.
Schritt 2.
Berichten Sie dem Kunden über
das Haus und beantworten Sie
seine Fragen.
Hören
Sie
sich
die
Beschreibung des Hauses an,
stellen Sie ergänzende Fragen.
Bitten Sie den Berater, Ihnen
die wichtigsten Informationen
per E-Mail zuzusenden.
http://www.bauen.de/ratgeber/neue-energienumwelt/waermepumpen/artikel/artikel/wann-lohntsich-eine-waermepumpe.html
Schritt 3
Schreiben Sie dem Kunden eine E-Mail
über die Einzelheiten des gebauten Hauses.
Rufen Sie Ihre Frau/Ihren Mann an,
die/der zurzeit auf der Dienstreise im
Ausland ist, und erzählen Sie ausführlich
darüber, was Sie vom Berater erfahren
haben.
SOLARANLAGEN
(Tereschkova Olga, Gulay Olga)
SPRECHEN
1. Wozu brauchen wir Energie? Welche Energiearten kennen Sie?
2. Schauen Sie sich das Foto an. Was sehen Sie darauf? Was wissen
Sie schon darüber?
LESEN
3. Im Haushalt nutzen wir Wärme- und elektrische Energie. Diese
Energieformen können wir mit Hilfe der Solaranlagen gewinnen. Sehen
Sie den Text durch und markieren Sie die verschiedenen Arten der
Solaranlagen.
Solaranlagen
Eine Solaranlage ist eine technische Anlage zur Umwandlung von Sonnenenergie
in eine andere Energieform. Solaranlagen lassen sich nach dem Arbeitsprinzip und der
gewonnenen Energieform in drei grundsätzliche Typen unterscheiden:Thermische
Solaranlagen, Thermische Solarkraftwerke, Photovoltaikanlagen.
Thermische Solaranlagen liefern Wärmeenergie im niedrigen Temperaturbereich
hauptsächlich für die direkte Nutzung in Haushalten. Thermische Solaranlagen können
für die Erwärmung von Trinkwasser sowie zur Wärmegewinnung für Raumheizung und
zum Beispiel zum Kochen eingesetzt werden. Dabei wird eine speziell beschichtete
Absorberoberfläche innerhalb thermischen „Kollektors“ durch die elektromagnetische
Sonnenstrahlung erhitzt. Weiterhin können thermische Solaranlagen in Industrie und
Gewerbe eingesetzt werden, besonders in der Lebensmittelindustrie. In Zentraleuropa
können mit thermischen Solaranlagen üblicherweise 50 bis 60 Prozent des
Energiebedarfs zur Erwärmung von Trinkwasser gedeckt werden
Thermische Solarkraftwerke liefern Wärme im größeren, industriellen Maßstab
und bei höheren Temperaturen. Die Wärme wird in elektrischen Strom umgewandelt.
Thermische Solarkraftwerke grenzen sich von Solaranlagen nicht nur durch ihre
Kapazität ab. Während bei den kleineren Solaranlagen meist ein flacher Absorber auch
diffuses Licht ausnutzt, kommen bei Solarkraftwerken das direkte Sonnenlicht
bündelnde Spiegel zum Einsatz.
Unter Photovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Lichtenergie,
meist aus Sonnenlicht, in elektrische Energie. Photovoltaikist ein Teilbereich der
Solartechnik.Photovoltaikanlagen wandeln das elektromagnetische Spektrum unserer
Sonne in halbleitenden Schichten „direkt“ in elektrischen Strom um. Die so gewonnene
Leistung kann entweder direkt verwendet, in Solarbatterien gespeichert oder in das
öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Überwiegend finden Photovoltaikanlagen die
Anwendung auf Dachflächen, bei Parkscheinautomaten, in Taschenrechnern, an
Schallschutzwänden und auf Freiflächen. Mittlerweile werden Anlagen mit einer
Spitzenleistung von mehreren Megawatt gebaut und betrieben.
4. Bilden Sie Komposita, die zu dem „Energiebereich“ gehören.
Achten Sie darauf, dass verschiedene Kombinationen möglich sind.
1
2
3
4
5
-heizung
-form
-energie
-gewinnung
-anlage
-strahlung
-bedarf
SolarWärmeRaumEnergieSonnen-
5. Lesen Sie den Text noch einmal. Anhand der Informationen aus
dem Text füllen Sie die Tabelle aus (+,-) und schreiben die
Anwendungsgebiete der Anlagen auf.
Thermi
Thermisc
sche
he
Solaranlagen Solarkraftwerke
Nutzung
im
Photovoltaika
nlagen
Haushalt
Nutzung in der
Industrie
liefert Wärme
liefert
elektrischen Strom
Anwendungsbe
ispiele
6. Sehen Sie sich das Beispiel an. Da PartizipII-Attribute eine
passive Bedeutung haben, kann man aus diesen Attributen Relativsätze
mit Passiv bilden.
Bilden Sie aus folgenden Wortgruppen Relativsätze imPassiv
Präsens.
Beispiel:Die gewonnene Energie – die Energie, die gewonnen wird
Die gelieferte Wärme, die gebauten Anlagen, die umgewandelte Energie,
die beschichtete Oberfläche, das erwärmte Trinkwasser.
7. Ziehen Sie eine Karte. Aufder Vorderseite der Karte befinden
sich die Definitionen, auf der Rückseite die beschriebenen Fachwörter.
Jeder Studierende erhält eine Karte und geht mit derKarte durch den
Raum und zeigt dem Entgegenkommenden die Definition auf seiner
Karte. Wer das Fachwort richtig nennt, erhält dafür im Austausch die
Karte. (Kopiervorlage Anhang 1)
RECHERCHIEREN, SPRECHEN, SCHREIBEN
8. Sie arbeiten in einer Firma, die Photovoltaikanlagen verkauft.
Sie beraten die Kunden über das Funktionsprinzip dieser Anlage.
Schritt 1.
Schritt 2.
Kunde und Mitarbeiter der
Kunde und Berater notieren zur
Firmamachen
sich
mit
dem Vorbereitung
auf
das
Gespräch
Funktionsprinzip einer Photovoltaik- Stichworte zu den Informationen, die sie
anlage bekannt.Der Kunde hat viele geben wollen/fragen wollen.
Fragen und kommt in die Firma, um
alles mit dem Berater zu besprechen
Schritt 3.
Schritt 4.
Der Berater stellt dem Kunden die
Der Kunde kommt nach Hause
Anlage vor. Der Kunde stellt Fragen zu und erzählt der Frau/dem Freund die
dem Arbeitsprinzip der Anlage und Informationen, die er in der Firma
notiert die Antworten. Sie bedanken bekommen hat und erklärt ihr/ihm
sich gegenseitig für das Gespräch.
zugänglich wo sich was befindet und
wie die Anlagefunktioniert. Dabei
benutzt er nur das Bild, die Fachbegriffe
(PV-Modul,PV-Generator,
Gleichstromverkabelung,
DCFreischalter,
Wechselrichter,
Einspeisezähler,
Bezugszähler)
und
seine
Notizen.(Kopiervorlage Anhang 2)
Funktionsprinzip einer Photovoltaik-Anlage
Photovoltaik-Anlage wandeltdie Strahlungsenergie des Sonnenlichtes in
elektrische Energie um.
Komponente
Beschreibung
Die Zellen im Modul wandeln Licht in
1 PV-Modul
Gleichstrom um.
Gesamtheit der PV-Module in einer Anlage.
PV-Generator
Die gleichstromseitigen Kabel der Anlage.
Gleichstromverka
2
Die Kabel sind witterungs- und UV-beständig.
belung
Schalter zur Trennung des Gleichstroms
3 DC-Freischalter
vom Wechselrichter für Wartungsarbeiten.
Die Wechselrichter wandeln den vom PVGenerator erzeugten Gleichstrom in den für das
4 Wechselrichter
öffentliche
Stromnetz
erforderlichen
Wechselstrom um.
Der Zähler zählt den von der PV-Anlage
erzeugten
und
an
das
5 Einspeisezähler
Energieversorgungsunternehmen
(EVU)
gelieferten Strom.
Der Zähler zählt den vom EVU für den
6 Bezugszähler
Verbrauch im Haushalt bezogenen Strom.
Strom aus Wind
I. Bilden Sie Paare. Sehen Sie sich die Bilder an. Was ist darauf dargestellt?
Besprechen Sie mit Ihrem Kommilitonen, wodurch sich diese Bilder
unterscheiden. Welche Gefühle rufen sie bei Ihnen hervor?
II. Nehmen Sie zu diesen Äußerungen Stellung:
1.
Die Menschheit hat genug Kohle, Erdöl, Erdgas und Holz. Also
wozu brauchen wir dann andere Energieträger?
2.
2. Windkraft nimmt in Deutschland den ersten Platz unter den
erneuerbaren Energien ein. Auch unser Heimatland hat sehr viele
Möglichkeiten Windenergie zu nutzen.
Manche Komposita werden durch einen Genitiv erklärt, manche Kompositia kann
man nur mit Hilfe einer Präposition erklären.
III. Aus welchen Teilen bestehen die folgenden Komposita und was bedeuten sie?
Der Flugzeugbau
Die Küstennähe
Das Aufbauprinzip
Das Stromnetz
Das
Bundesumweltministerium
Die Turmspitze
Die Windkraft
Das Rotorblatt
Das Flugzeug & der Bau,
der Bau des (eines) Flugzeugs
Die Küste & die Nähe,
die Nähe zur Küste
Der
Horizontalachsenrotor
Der
Windenergiepark
IV. Finden Sie alle Wörter im Text in denen das Wort „Wind“ vorkommt:
die Windkraft …___________________________________________________
_________________________________________________________________
_
V. Lesen Sie den Text und beantworten Sie danach die Fragen in Stichwörtern.
1. Wo baut man die meisten Windenergieparks?
_________________________________________________________________
_
2. Wie nennt man Windenergieparks, die vor der Küste im offenen Meer
installiert werden?
_________________________________________________________________
_
3. Aus welchen Teilen bestehen moderne Windkraftanlagen?
_________________________________________________________________
_
So erzeugen Windkraftanlagen Strom aus Wind
Die Erzeugung von Strom aus Windkraft ist eine in Deutschland weit verbreitete
Form der Nutzung erneuerbarer Energien. Insbesondere in Küstennähe finden sich
zahlreiche Windenergieparks, große Ansammlungen von Windkraftanlagen, die Strom
aus Wind erzeugen. Darüber hinaus gibt es vor allem in Nordeuropa so genannte
Offshore-Anlagen, die vor der Küste im offenen Meer installiert wurden.
Moderne Windkraftanlagen bestehen in der Regel aus Mast, Gondel, den
Rotorblättern, einem Getriebe, der Rotorwelle, dem Generator sowie Steuerfahnen.
Die Aufgabe von Windkraftanlagen ist es, elektrischen Strom aus Wind zu
erzeugen. Sie arbeiten überwiegend nach dem Auftriebsprinzip, wobei aerodynamisch
geformte Rotorblätter, wie sie auch im Flugzeugbau Verwendung finden, eingesetzt
werden. Die Anlagen werden zumeist mit so genannten Horizontalachsenrotoren
ausgestattet, die der Windrichtung nachgeführt werden müssen. Sie erfordern die
Installation des Generators in der Turmspitze.
http://www.welt.de/wirtschaft/energie/specials/wind/article8780757/Soerzeugen-Windkraftanlagen-Strom-aus-Wind.html
VI. Finden Sie im Text alle fett gedruckten Wörter. Das sind Partizipialattribute.
Man kann dasselbe mit einem Relativsatz sagen:
0. Eine Form der Nutzung, die in Deutschland weit verbreitet ist.
Formen Sie um:
1. Es gibt Anlagen, die ______________________________________
2. Rotorblätter, die _________________________________________
VII. Finden Sie im Text alle unterstrichenen. Wörter. Das sind Passivformen.
Wandeln Sie die Sätze in Aktiv um:
1.
Darüber hinaus gibt es vor allem in Nordeuropa so genannte
Offshore-Anlagen,
_die man vor der Küste im offenen Meer installiert hat.___________________
2.
Sie arbeiten überwiegend nach dem Auftriebsprinzip,
_________________________________________________________________
3.
Die
Anlagen
werden
zumeist
mit
so
genannten
Horizontalachsenrotoren
ausgestattet
________________________________________________________________
VIII. Übersetzen Sie alle Bestandteile einer Windkraftanlage ins Russische:
IX. Ergänzen Sie jetzt den Text mit den deutschen Wörtern.
Eine Windkraftanlage besteht im Wesentlichen aus einem Rotor mit N…… und
Rotor……. sowie einer Go……., die den Gen……, die Br…… und häufig ein Ge……
beherbergt. Es gibt aber auch getriebelose Anlagen. Die Gondel ist drehbar auf einem
T…… gelagert, dessen F..…… die notwendige Standsicherheit gibt. Dazu kommen auf
der Gondel die Mess…… zur Kontrolle der Anlage sowie am Fuß des Turms der
Netz…....
Autoren: Tatjana Sosna, Natalia Stankievich, Lydia Marhoff
Zusatzmaterial::
Wie funktioniert eine Windenergieanlage?
Windenergieanlagen erzeugen Strom, weil die Bewegungsenergie des Windes auf
die Rotorblätter wirkt und dadurch den Rotor der Anlage in eine Drehbewegung
versetzt. Diese Rotationsenergie leitet der Rotor an einen Generator weiter, welcher
daraus elektrischen Strom erzeugt. Dieser wird dann in das Stromnetz eingespeist.
Entwickelt wurde dieses Prinzip im späten 19. Jahrhundert, doch erst 1957 wurde in
Schwaben Windtestfeld für alle modernen Windkraftanlagen gelegt: Der Ingenieur
Ulrich W. Hütter eröffnete damals in der Nähe von Geislingen an der Steige das nach
ihm benannte Windtestfeld.
Generell ist eine Tendenz zu immer leistungsstärkeren Anlagen (um 4 Megawatt
Leistung) zu beobachten. Damit geht auch eine Vergrößerung des erforderlichen Mastes
einher. Diese Masten von mehr als 100 Meter Höhe finden nicht immer die
Zustimmung der Genehmigungsbehörden und Anwohner, so dass ein Wettbewerb um
windträchtige und gleichzeitig genehmigungsfähige Standorte eingesetzt hat.
Windenergie hat einen hohen volkswirtschaftlichen Nutzen. Neben der
Verringerung von Rohstoffimporten und der wirtschaftlichen Stärkung ländlicher
Gebiete, in denen die Anlagen zumeist gebaut werden, schafft die Windenergie auch
zahlreiche Arbeitsplätze. Nach Angaben des Bundesumweltministeriums sind bereits
mehr als 50 000 Deutsche in der Branche beschäftigt. Außerdem sind
Windkraftanlagen, Strom und Wind praktisch schadstofffrei und die Flächen der
Windenergieparks weiterhin landwirtschaftlich nutzbar.
Schema einer Windkraftanlage
Eine Windkraftanlage besteht im Wesentlichen aus einem Rotor mit Nabe und
Rotorblättern sowie einer Gondel, die den Generator, die Bremse und häufig ein
Getriebe beherbergt. Es gibt aber auch getriebelose Anlagen. Die Gondel ist drehbar
auf einem Turm gelagert, dessen Fundament die notwendige Standsicherheit gibt. Dazu
kommen auf der Gondel die Messinstrumente zur Kontrolle der Anlage sowie am Fuss
des Turms der Netzanschluss.
Bestandteile einer Windkraftanlage
Schema einer Windkraftanlage
Eine Windkraftanlage besteht im Wesentlichen aus einem Rotor mit Nabe und
Rotorblättern sowie einer Gondel, die den Generator, die Bremse und häufig ein
Getriebe beherbergt. Es gibt aber auch getriebelose Anlagen. Die Gondel ist drehbar
auf einem Turm gelagert, dessen Fundament die notwendige Standsicherheit gibt. Dazu
kommen auf der Gondel die Messinstrumente zur Kontrolle der Anlage sowie am Fuss
des Turms der Netzanschluss.
Rotorblätter
Die Rotorblätter sind elementarer und prägender Bestandteil einer
Windkraftanlage. Mit ihnen wird der Strömung Energie entnommen und dem Generator
zugeführt. Sie sind für einen wesentlichen Teil der Betriebsgeräusche verantwortlich
und werden daher nicht nur auf einen hohen Wirkungsgrad, sondern insbesondere nahe
der Blattspitzen auch auf Geräuschminderung hin optimiert. Die maximale Blattlänge
aktueller Windkraftanlagen liegt Stand 2013 bei rund 65 Metern im Onshorebereich.
Gondel
In der Gondel sind ein Teil der elektrischen Ausrüstung, die
Windrichtungsnachführung, die Rotorkopflagerung sowie Hilfsaurüstung wie z. B.
Kühlsysteme, Elektronik usw. untergebracht. Obwohl damit die Montage der Gondel
sowie die Zugänglichkeit und Wartung der Aggregate im Maschinenhaus komplizierter
ist als bei anderen Konzepten, hat sich diese Bauweise aufgrund ihrer Vorteile (Kurze
mechanische Übertragungswege, geringe dynamische Probleme) als Standardlösung
durchgesetzt.
Nabe
Obwohl zugleich Teil des Rotors, stellt die Rotornabe die erste Komponente des
mechanischen Triebstrangs dar. In Windkraftanlagen mit Pitchregelung, wie sie
mittlerweile Standard sind, sind die Komponenten zur Blattverstellung in der Rotornabe
untergebracht. Hierzu zählen z. B. die elektrischen oder hydraulischen Stellmotoren,
aber ebenso deren Notenergieversorgung, um auch im Falle einer Netzunterbrechung
die Anlage sicher bremsen und abschalten zu können. Da die Rotornabe zu den am
höchsten belasteten Teilen einer Windkraftanlage zählt, kommt ihrer Fertigung
besondere Bedeutung zu. Moderne Rotornaben großer Anlagen bestehen zumeist aus
Stahlguss.[34]
Getriebe
Ein Übersetzungsgetriebe dient der Erhöhung der Drehzahl. Je schneller ein
Generator läuft, desto kleiner kann er ausgelegt werden. Getriebe sind üblich, aber
technisch nicht zwingend notwendig.
Bremse
Ebenfalls zum Antriebsstrang gehört eine Bremse, deren Art von der Wahl der
Rotorblattsteuerung abhängt. Bei Anlagen mit Stallregelung muss die Bremse in der
Lage sein, die gesamte Bewegungsenergie des Rotors und des Generators im Notfall
aufzunehmen. Sie muss deshalb sehr leistungsfähig sein. Teilweise wird sie auch als
Betriebsbremse eingesetzt, um die Rotordrehzahl bei Windböen innerhalb der
Toleranzen zu halten. Hierzu kommen meist große Scheibenbremsen zum Einsatz.
Generator
Für die Umwandlung mechanischer in elektrische Leistung werden DrehstromAsynchron- oder -Synchron-Generatoren eingesetzt. Der Generator und ein eventuelles
Getriebe werden auf Lebensdauer, Gewicht, Größe, Wartungsaufwand und Kosten
optimiert. Die Drehzahl des Generators (und damit des Rotors) kann konstant,
zweistufig (für niedrige und hohe Windgeschwindigkeit) oder stufenlos anpassbar sein.
Windrichtungsnachführung
Die Windrichtungsnachführung erfolgt bei modernen Anlagen durch
Stellmotoren (auch Azimutantrieb oder Giermotoren genannt). Die Windrichtung wird
dabei über Sensoren, sogenannte Windrichtungsgeber ermittelt.
Elektrik/Einspeisung
Die elektrische Ausrüstung lässt sich in den Generator, in das System zur
Netzeinspeisung und in das Steuer- und Überwachungssystem für den Anlagenbetrieb
unterteilen.
Turmvarianten
Der Turm ist zeitweise hohen Belastungen ausgesetzt, denen er unter allen
Betriebsbedingungen sicher widerstehen muss. Größer als das Gewicht von Rotor und
Maschinengondel, deren Masse von zusammen bis zu mehreren hundert Tonnen in
Verbindung mit Schwingungen an Bedeutung gewinnt, ist in Böen die Windlast, die als
überwiegend horizontale Last insbesondere am Turmfuß hohe Biegemomente bewirkt.
Je höher der Turm – entscheidender Faktor für den Ertrag der Anlage –, desto breiter
der Turmfuß.
Fundament
Die Windkraftanlage muss sicher im Boden verankert werden. An Land wird aus
Kostengründen am häufigsten eine Flachgründung gewählt. Am Anlagenstandort wird
auf einer Sauberkeitsschicht eine kreisförmige oder auch eine vier- oder mehreckige
Fundamentplatte bewehrt, geschalt und dann mit Beton gegossen. Die Platte befindet
sich in der Regel unter einer Erddeckschicht unterhalb der Geländeoberkante.