Die Momentanbilanz — das Netz speichert nichts
The Instantaneous Balance — the Grid Stores Nothing
Das Stromnetz ist kein Vorratstank, sondern eine laufende Bilanz: In jedem Augenblick wird genau so viel elektrische Leistung erzeugt wie verbraucht, denn Leitungen und Masten speichern so gut wie nichts. Wer einschaltet, macht im selben Augenblick alle speisenden Generatoren ein winziges bisschen schwerer drehbar — am Handkurbel-Generator im Arm spürbar. Das entkräftet die Speichervorstellung („die Steckdose ist ein Vorrat", Duit/Shipstone auf Systemebene) und die Reisevorstellung, der Strom sei stundenlang vom Kraftwerk unterwegs. Trägt die Netzfrequenz als Zeiger dieser Bilanz und jede Diskussion über Speicher in der Energieversorgung.
Können & Üben
Kurbel, Lampen, 50 Hertz — das Stromnetz auf dem Tisch
workshop60 min · once
klassenraum
Vier Stationen nach dem Prinzip Vermuten – Beobachten – Erklären; die Kinder erleben die Momentanbilanz im eigenen Arm. Vor jeder Beobachtung schreibt jede Gruppe ihre Vermutung auf einen Klebezettel — erst dann wird gekurbelt. Station 1 — Die Bilanz im Arm. Ein Kind kurbelt, eine Lampe leuchtet. Vermuten: Was ändert sich an der Kurbel, wenn die zweite Lampe zugeschaltet wird — nichts, langsam schwerer, sofort schwerer? Beobachten: Es wird SOFORT schwerer, beim Abschalten sofort leichter. Erklären: Der Arm ist das Kraftwerk, die Lampen sind die Stadt. Es gibt keinen Vorrat zwischen Kurbel und Lampe — jede zugeschaltete Lampe kommt augenblicklich als Kraft im Arm an. Erzeugung = Verbrauch, in jedem Augenblick. Station 2 — Der Takt als Zeiger. Das Metronom läuft; das kurbelnde Kind hält seinen Kurbeltakt genau auf dem Metronom — das ist „50 Hertz". Vermuten: Was passiert mit dem Takt, wenn zwei Lampen auf einmal zugeschaltet werden und das Kind gleich stark weiterkurbelt? Beobachten: Der Takt sackt ab — die Kurbel wird schwerer, die Drehung langsamer. Erklären: Genau so verrät die Netzfrequenz die Bilanz — mehr Verbrauch bremst alle Generatoren, der Takt sinkt unter 50. Dann Regelleistung spielen: Ein zweites Kind legt die Hand mit an die Kurbel, bis der Takt wieder auf dem Metronom liegt. Anschließend auf dem Tablet den echten Zeiger auf netzfrequenz.info ansehen — er zittert um wenige Hundertstel, weil draußen gerade dasselbe Spiel in Kontinentgröße läuft. Station 3 — Der Zusammenbruch. Vermuten: Was passiert, wenn alle Lampen gleichzeitig angeschaltet werden? Beobachten: Der Takt bricht ein, das Kind kommt nicht mehr nach, die Lampen glimmen nur noch — irgendwann gibt der Arm auf, alles ist dunkel. Erklären: So kippt die Waage im echten Netz. Bevor es so weit kommt, wirft das Netz gezielt Last ab — hier: die Begleitperson schaltet zwei Lampen weg, und sofort trägt der Arm den Rest wieder. Lastabwurf ist Schutz, kein Versagen. Danach kurz vom 8. Januar 2021 erzählen (Netz in zwei Hälften — 49,74 Hz im Nordwesten, rund 50,6 Hz im Südosten) und vom iberischen Blackout am 28. April 2025. Station 4 — Schwarzstart. Alles ist dunkel, der Arm ist „das einzige schwarzstartfähige Kraftwerk". Vermuten: Alle Lampen sofort wieder anschalten — klappt das? Beobachten: Nein — der Arm schafft den Start nur mit einer Lampe, dann Takt halten, dann die nächste dazu. Erklären: Genau so wird ein echtes Netz nach dem Blackout wieder aufgebaut — Insel für Insel, die Bilanz muss von der ersten Sekunde an stimmen. Zum Abschluss an der Tafel das Anfangsbild widerlegen — das Netz ist kein Tank, den man füllt, sondern eine Waage mit einem Zeiger, und der Zeiger heißt 50 Hertz.
guide
4–16
Voraussetzungen (2)
Ermöglicht (2)
Du schaltest um 19:03 Uhr den Wasserkocher ein. Wann wird die Energie dafĂĽr erzeugt?
Nachts fĂĽllen die Kraftwerke das Stromnetz auf, damit morgens genug Strom fĂĽr alle da ist.
In der Halbzeitpause gehen in einer Stadt Zehntausende Wasserkocher gleichzeitig an. Was muss im selben Augenblick passieren?
In jedem Augenblick gilt im Stromnetz — Erzeugung = ___.
Der Strom fĂĽr deine Lampe ist mehrere Minuten vom Kraftwerk bis zu deiner Steckdose unterwegs.
Am Handkurbel-Generator wird zu deiner Lampe eine zweite Lampe zugeschaltet. Was spĂĽrst du an der Kurbel?
Ein Pumpspeicherkraftwerk speichert ĂĽberschĂĽssige Energie, indem es Wasser nach ___ pumpt.
Der Strom, den du abends verbrauchst, wurde tagsĂĽber auf Vorrat produziert.
Lena sagt: „Wenn ein Kraftwerk ausfällt, merken wir das stundenlang nicht — so lange reicht der Strom, der im Netz gespeichert ist." Was passiert wirklich?
Wenn du dein Zimmerlicht ausschaltest, arbeiten alle Generatoren im Verbundnetz ein winziges bisschen leichter.
Eine Solaranlage erzeugt mittags mehr Leistung, als das Dorf gerade verbraucht. Was muss mit dem Ăśberschuss im selben Augenblick geschehen?
Welche Aussage ĂĽber die Leitungen und Masten zwischen Kraftwerk und Steckdose stimmt?