Kleines Stromnetz – Solar-, Wind- und Kohlekraft
NaturwissenschaftenEnergieAlter 14–15
Im Unterricht einsetzen: Ihre Schülerinnen und Schüler öffnen sie über einen Link oder QR-Code, ganz ohne Konto.
Als Nächstes in Energie
Ein 24-Stunden-Tag läuft in etwa 10 Sekunden ab. Das gestapelte Flächendiagramm zeigt die Leistung von Solarmodulen (nur tagsüber), Windkraftanlagen und Kohlekraftwerken, die rote Linie den Strombedarf des Wohngebiets mit einer Spitze am Abend. Die Kohlekraft muss die Lücke genau decken, damit Angebot und Nachfrage übereinstimmen; ziehen Sie die Regler für Solar, Wind und Bedarf und schalten Sie einen Batteriespeicher zu, um zu sehen, wie sich die erzeugte Energie jeder Quelle, der Anteil erneuerbarer Energie und die täglichen CO₂-Emissionen ändern.
Lektion: Erneuerbare Energien und fossile Energieträger
Was sie zeigt
Strom lässt sich nur schwer in großen Mengen speichern, deshalb muss die Erzeugung in jedem Moment dem Bedarf entsprechen. Dieses Modell eines kleinen Stromnetzes zeigt, warum das allein mit erneuerbaren Energien schwierig ist: Die Solarleistung folgt der Sonne und ist nachts null, die Windleistung schwankt, und der Bedarf erreicht abends seine Spitze. Kohlekraftwerke decken die Lücke und stoßen etwa 0,9 kg CO₂ pro kWh aus, während überschüssiger Ökostrom zur Mittagszeit abgeregelt wird, wenn ihn keine Batterie speichert. Die Tagesbilanz zeigt den erneuerbaren Anteil und die ausgestoßenen Tonnen CO₂.
So funktioniert es
Lassen Sie einen Tag mit den Anfangswerten laufen und notieren Sie die Energie- und CO₂-Bilanz. Erhöhen Sie dann schrittweise die Installierte Solarleistung und beobachten Sie, dass der CO₂-Ausstoß weniger sinkt als erwartet, weil der Mittagsüberschuss abgeregelt wird. Schalten Sie den Batteriespeicher ein und wiederholen Sie den Tag; die Batterie lädt mittags und entlädt abends. Ändern Sie den Spitzenbedarf an Strom oder die Installierte Windleistung für weitere Szenarien und nutzen Sie Neustart ab 0 h für faire Vergleiche.
Einstellbare Parameter
- Installierte Solarleistung 0–60 MW
- Installierte Windleistung 0–40 MW
- Spitzenbedarf an Strom 10–80 MW
- Batteriespeicher mit 40 MWh vorhanden
- Simulationsgeschwindigkeit 1–8 h/s
Fragen zum Erkunden
- Warum können immer mehr Solarmodule allein nicht den gesamten Kohlestrom in diesem Netz ersetzen?
- Wie verändert der eingeschaltete Batteriespeicher den erneuerbaren Anteil und den täglichen CO₂-Ausstoß?
- Zu welcher Tageszeit liefert das Kohlekraftwerk den meisten Strom, und warum?
