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LED und Solarzelle bewerten

Wirkungsgrad, Kosten, Rohstoffe — 30 Übungen zum sachlichen und gut begründeten Beurteilen moderner Technik im Alltag. Mit ausführlichem Lösungsweg zu jeder einzelnen Aufgabe.

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Übungsaufgaben

Dreißig Übungen, fortlaufend nummeriert: Aufgaben zum Klicken, Ziehen und Knobeln wechseln sich mit Rechen- und Eingabeaufgaben ab. Jede Übung gibt dir sofort eine Rückmeldung, und zu jeder Aufgabe gibt es zwei gestufte Tipps.

A1
Erste Bewertungsmatrix
AFB I

LED-Lampe oder Glühlampe? Erstelle die Bewertungsmatrix nach der Vergabe-Regel: 3 Punkte für den besseren Wert, 1 Punkt für den schlechteren, 2 Punkte für beide, wenn sie gleich gut sind. Klicke danach die Lampe an, die insgesamt vorne liegt.

Klicke in eine Zelle, um Punkte zu vergeben (1 bis 3, jeder Klick zählt weiter). Die gewichteten Gesamtwerte rechnen sich unten mit. Mit der Tastatur: Tab zur Zelle, ↑/↓ oder eine Ziffer. Klicke zum Schluss im Tabellenkopf die Option an, die am besten abschneidet.
Kriterium
Wirkungsgrad (rund 35 % / rund 5 %)×2
Lebensdauer (25 000 h / 1000 h)×1
Kaufpreis (4,00 € / 1,00 €)×1
seltene Metalle (Gallium, Indium / keine)×1
Helligkeit (beide gleich hell)×1
Gesamtwert……
LED: 3 · 2 + 3 + 1 + 1 + 2 = 13 Punkte, Glühlampe: 1 · 2 + 1 + 3 + 3 + 2 = 11 Punkte. Die LED gewinnt – aber nicht in jedem Kriterium. Genau das macht eine Matrix sichtbar: Kaufpreis und Rohstoffe sprechen für die Glühlampe.
Vergleiche in jeder Zeile die beiden Werte: Welcher ist besser? Beim Kaufpreis ist der kleinere Wert der bessere.
Der Wirkungsgrad zählt doppelt (×2). Die Gesamtwerte rechnet die Matrix selbst aus.
A2
Licht und Wärme
AFB I

Von der elektrischen Energie wird bei der Glühlampe (GL) nur rund 5 % sichtbares Licht, bei der LED-Lampe rund 35 %. Der Rest wird Wärme. Zeichne die vier Anteile in das Diagramm ein.

Balken mit der Maus ziehen oder nach Tab mit ↑/↓ in Schritten von 5 % einstellen.
Je Lampe ergeben Licht und Wärme zusammen 100 % – nichts geht verloren, es wird nur verschieden genutzt. Die LED macht siebenmal so viel Licht aus derselben Energie.
Licht und Wärme einer Lampe ergeben zusammen immer 100 %.
Glühlampe: 5 % Licht, 100 % − 5 % = 95 % Wärme. LED: 35 % Licht, 65 % Wärme.
A3
Die LED-Kerze
AFB II

Auf der Packung einer 4-W-LED-Kerze steht: „ersetzt 30-W-Glühkerze“. Werte die Angabe aus.

Wähle in jedem Menü die passende Angabe und klicke dann auf „Prüfen“.

Die LED-Kerze braucht nur der Leistung. Das passt zum Wirkungsgrad: Rund 35 % sind etwa so viel wie die rund 5 % der Glühlampe. In 20 000 Betriebsstunden spart die LED-Kerze elektrische Energie.

4 W : 30 W ≈ 0,13 – gut ein Achtel. 35 % : 5 % = 7. Ersparnis: 26 W · 20 000 h = 520 000 Wh = 520 kWh.
Vergleiche die beiden Leistungen als Bruch und die beiden Wirkungsgrade als Verhältnis.
Eingespart werden 30 W − 4 W = 26 W in jeder Stunde; 26 W · 20 000 h in kWh umrechnen.