Fermi-Aufgabe: Wie weit kommt ein Elektroauto mit dem Strom einer Windrad-Umdrehung?
Fermi-Aufgabe für Schüler (Physik Klasse 8,9 Gymnasium, Realschule)
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Die Aufgabe
Wie weit kommt ein Elektroauto mit dem Strom einer Windrad-Umdrehung?Zur Lösung
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Ein möglicher Lösungsweg
Lösungsansatz: Über die Leistung eines Windrades berechnen wir die Energie, die es pro Umdrehung erzeugt. Über die Batterie-Speicherkapazität eines E-Autos und seine Reichweite berechnen wir dann die mit der vom Windrad erzeugten Energie mögliche Fahrstrecke.Unsere Schätzung: Ein Windpark mit 100 Windrädern leistet soviel wie ein Kernkraftwerk, also 1 GW. Also hat ein Windrad eine Leistung von 1/100 GW = 10 MW.
Für eine Umdrehung benötigt es 10 Sekunden, also 1/6 einer Minute oder 1/(6*60) einer Stunde. Es erzeugt pro Umdrehung also eine elektrische Energie von 10/360 MWh ≈ 0,028 MWh = 28 kWh.
Eine Autobatterieladung, die für 500 Kilometer reicht, kostet 30 € bei einem Kilowattstundenpreis von 30 Cent. Also speichert der Akku 100 kWh an Energie.
Mit den oben errechneten 28 kWh kann es also folgende Strecke fahren:
100 kWh ≘ 500 km
1 kWh ≘ 5 km
28 kWh ≘ 140 km
Nach unserer Schätzung kann das Elektroauto also mit einer Windradumdrehung 140 Kilometer weit fahren.