2 Thema 1 Materialbeschreibung „Integration des Themas
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1 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 Verbundforschungsprojekt: Erlebniswelt Erneuerbare Energien: powerado-plus (EEE+) Modul 14 Fachseminare EE Rathgeber, Meike (2009a): Materialien für die Fachseminare EE Ergebnisbericht FS5 Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V., Berlin. Forschungsvorhaben im Rahmen der Richtlinie zur Förderung von Untersuchungen zur Fortentwicklung der Gesamtstrategie zum weiteren Ausbau der Erneuerbaren Energien (EE) Laufzeit: April 2009 bis März 2012 Das diesem Bericht zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit unter dem Förderkennzeichen 0325118 gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren. Kontakt: Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. Meike Rathgeber Greifswalder Str. 4 10405 Berlin [email protected] Tel. 030-428 4993-27 Berlin, Oktober 2009, überarbeitete Version Juni 2011 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 2 Inhaltsverzeichnis Rathgeber, Meike (2009a): Materialien für die Fachseminare EE Ergebnisbericht FS5 Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V., Berlin. ..................................................... 1 1 Kurzfassung .......................................................................................................................... 2 2 Thema 1 Materialbeschreibung „Integration des Themas erneuerbare Energien in verschiedene Fächer – Methoden und fächerübergreifende Projekte“ .......................... 3 2.1 Einleitung und Ziele........................................................................................................ 3 3 4 5 2.1 Methodik ......................................................................................................................... 3 2.2 Arbeitsmaterialien ........................................................................................................... 4 Thema 2 Materialbeschreibung „Experimente mit erneuerbaren Energien im Sachunterricht und naturwissenschaftlichen Unterricht Klassen 3-6“ .......................... 7 3.1 Einleitung und Ziele........................................................................................................ 7 3.2 Methodik ......................................................................................................................... 7 3.3 Arbeitsmaterialien ........................................................................................................... 7 Thema 3 Materialbeschreibung „Die gesellschaftliche Bedeutung von erneuerbaren Energien – Warum erneuerbare Energien in der Schule unterrichten?“ .................... 44 4.1 Einleitung und Ziele...................................................................................................... 44 4.2 Methodik ....................................................................................................................... 44 4.3 Arbeitsmaterialien ......................................................................................................... 44 Thema 4 Materialbeschreibung „Basiswissen zum Thema erneuerbare Energien – ökologische, ökonomische, soziale und technische Aspekte“ ......................................... 45 5.1 Einleitung und Ziele...................................................................................................... 45 5.2 Methodik ....................................................................................................................... 45 5.3 Arbeitsmaterialien ......................................................................................................... 45 6 Anschauungs- und Informationsmaterialien ................................................................... 46 7 Evaluationsbogen ............................................................................................................... 47 8 Fachtext „Warum Energiebildung?“ ............................................................................... 49 9 Literaturliste ....................................................................................................................... 51 10 Glossar ................................................................................................................................ 64 1 Kurzfassung Im Folgenden werden alle für die Fachseminare EE relevanten Materialien beschrieben. Dazu gehören in erster Linie die Materialien, die zur Durchführung der einzelnen Themenveranstaltungen benötigt werden, speziell für die Experimente in Thema 2 und für die Gruppenarbeit in Thema 1. Für die mehr theoretischen Themen 3 und 4 werden hauptsächlich Anschauungsobjekte aus dem Materialkoffer zu Thema 2 verwendet. Ausgehend von einer kurzen Beschreibung des Ablaufs der jeweiligen Themenveranstaltung und der im Fachseminar verwendeten Methoden werden die zur Durchführung der Seminarveranstaltung benötigten Materialien beschrieben und als Kopiervorlage angehängt. Alle schriftlichen und bildlichen 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 3 Materialien einschließlich der Seminarskripte, der Experimentieranleitungen für Thema 2 und der Impulskarten für Thema 1 können unter www.ufu.de/powerado in verschiedenen Dateiformaten heruntergeladen werden. Neben den Materialien, die speziell für Übungen in den einzelnen Fachseminaren notwendig sind und von den Veranstaltern bereitgestellt werden, gibt es eine Reihe von Materialien, die an die Teilnehmenden bzw. an die Seminarleiterinnen und -leiter verteilt werden. Diese werden im zweiten Teil des Dokuments beschrieben. Neben den Handouts zu den einzelnen Themen gehören dazu zum einen die auf dem Materialtisch ausgelegten Unterrichtsmaterialien, zum anderen ein Evaluationsbogen, ein Fachtext zur Energiebildung, eine ausführliche Literaturliste mit vielen praktischen Hinweisen für den Unterricht sowie ein Glossar. Die Literaturliste kann von der oben genannten Webseite separat herunter geladen werden. 2 Thema 1 Materialbeschreibung „Integration des Themas erneuerbare Energien in verschiedene Fächer – Methoden und fächerübergreifende Projekte“ 2.1 Einleitung und Ziele In Thema 1 geht es um die Frage, wie erneuerbare Energien in verschiedene Fächer integriert werden können. Ziel ist es, den Referendarinnen und Referendaren eine Vielzahl praktischer Möglichkeiten aufzuzeigen, wie erneuerbare Energien in den Unterricht eingebaut werden können. Ausgehend von einer Diskussion über die Notwendigkeit der Energiebildung in der Schule und die Frage, welche Kompetenzen Schülerinnen und Schüler dabei erwerben können, wird exemplarisch ein fächerübergreifendes Projekt zu erneuerbaren Energien vorgestellt. Anhand dieses Projekts werden verschiedene Methoden für unterschiedliche Unterrichtsfächer erläutert. Viele der vorgestellten Unterrichtsbeispiele wurden in powerado bzw. im Rahmen der Klimaschutzinitiative vom BMU entwickelt. Auf dieser theoretischen Grundlage entwickeln die Referendarinnen und Referendare eigene Projektideen und Lernaufgaben für unterschiedliche Fächer, von denen ausgewählte Beispiele im Newsletter der Fachseminare EE (eingebettet in den Newsletter Bildung vom BMU) und auf der Webseite vom UfU unter www.ufu.de/powerado veröffentlicht werden. Detaillierte Informationen über den Ablauf des Fachseminars finden sich im Skript, welches im Powerpoint-Format mit Notizen unter www.ufu.de/powerado heruntergeladen werden kann. 2.1 Methodik Das Thema 1 wird anhand vieler unterrichtspraktischer Beispiele bearbeitet, die den Teilnehmenden anschaulich präsentiert und mit ihnen diskutiert werden. Diese Beispiele dienen als Impuls für die Gruppenarbeit, in der die angehenden Lehrkräfte selber Unterrichtsmaterialien für verschiedene Fächer entwickeln. Hierbei wird wie folgt vorgegangen: Die Teilnehmenden finden sich in 4erGruppen zusammen und erhalten pro Gruppe 8-12 Impulskarten (siehe unten). Auf den Karten befinden sich Kurztexte, Zitate, Grafiken oder Fotos zum Thema erneuerbare Energien. Neben den Impulskarten können den Gruppen weitere Anschauungsmaterialien zur Verfügung gestellt werden, wie Solarzellen, Messgeräte und Experimentiermaterialien aus dem Materialkoffer für Thema 2. Mithilfe dieser Materialien entwickeln die Gruppen ein fächerübergreifendes Projekt mit Lernaufgaben zu mindestens drei verschiedenen Fächern. Zunächst fertigen sie eine Projektskizze an, die Angaben über Titel/Thema, Klassenstufe und Schultyp, Fächerbezug und den groben Ablauf enthalten soll. Danach entwickelt jede Person mindestens eine konkrete Lernaufgabe zu einem der auf den 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 4 Impulskarten angegebenen Fächer. Entsprechend einer Verlaufsplanung für den Unterricht werden Angaben zu Zeit, Fach, Rahmenlehrplanbezug, Aktivitäten und Methoden sowie Materialien notiert. Es können sowohl vollständige Schülerarbeitsblätter entworfen als auch Arbeitsaufträge für die Schülergruppe formuliert werden. Für die Arbeitsblätter können die Texte und Grafiken auf den Impulskarten verwendet werden. Die Texte sind jedoch mitunter so komplex, dass eine didaktische Reduktion entsprechend der Zielgruppe vorzunehmen ist. Die Gruppen halten ihre Ergebnisse auf vorgefertigten Arbeitblättern fest (siehe unten) und präsentieren sie zum Abschluss dem Plenum. 2.2 Arbeitsmaterialien Zu den Arbeitsmaterialien für Thema 1 gehören Impulskarten, Arbeitsblätter und Anschauungsmaterialien aus dem Materialkoffer (siehe Thema 2). Die Impulskarten können auf www.ufu.de/powerado im Powerpoint-Format heruntergeladen, auf Din-A5 ausgedruckt (2 Folien pro Seite) und ggf. laminiert werden. Sie sind folgenden Themenbereichen zugeordnet, zu denen Projektideen und Lernaufgaben entwickelt werden sollen: Klimawandel und Energiewende Energie im Alltag Überblick zu EE Solarenergie Bioenergie Windenergie Wasserenergie Geothermie Mobilität Arbeitsfeld EE Ausblick EE EE und Klimaschutz Auf den folgenden zwei Seiten sind die Arbeitsblätter für die Gruppenarbeit abgedruckt: Arbeitsblatt 1: Entwurf einer Projektskizze Arbeitsblatt 2: Entwicklung einer Lernaufgabe zum Projekt 68626619 5 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 Entwurf einer Projektskizze Titel/Thema: Klassenstufe/n: Schultyp: Zeitumfang: Fächer: Skizze des Projektablaufs und der Inhalte: Datum: _____________________ Seminar: ______________________________________ 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 6 Entwicklung einer Lernaufgabe zum Projekt Titel/Thema des fächerübergreifenden Projekts zu erneuerbaren Energien: Zeit & Fach: Aktivitäten & Methoden: Lernziele & Kompetenzen: Materialien: Bezug zu Rahmenlehrplan und KMK-Standards: Schüleraufgabe: Datum: _____________________ Seminar: ______________________________________ 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 7 3 Thema 2 Materialbeschreibung „Experimente mit erneuerbaren Energien im Sachunterricht und naturwissenschaftlichen Unterricht Klassen 3-6“ 3.1 Einleitung und Ziele In Thema 2 werden Experimente mit erneuerbaren Energien im Sachunterricht und naturwissenschaftlichen Unterricht vorgestellt. Die Referendarinnen und Referendare beschäftigen sich mit folgenden Fragestellungen: Warum ist es sinnvoll, mit erneuerbaren Energien zu experimentieren? Welche Möglichkeiten der Unterscheidung von Experimenten gibt es? Was kann man im Unterricht mit Experimenten falsch machen bzw. was sind die Voraussetzungen für das Gelingen von Experimenten? Im größten Teil des Seminars können sie praktisch experimentieren und eigene Aufgabenstellungen entwickeln, von denen ausgewählte Beispiele im Newsletter der Fachseminare EE (eingebettet in den Newsletter Bildung vom BMU) und auf der Webseite www.ufu.de/powerado veröffentlicht werden. Das Ziel des Seminars ist eine Auseinandersetzung der Lehramtsanwärter/innen mit praktischen Lernformen. Vor allem sollten sie sich klar werden, wie sie Experimente in ihrem Unterricht einbetten können und sich einen Fundus von Freihandexperimenten erarbeiten. Die Experimente stammen zum größten Teil aus dem Vorgängerprojekt powerado. Sie sind in manchen Fällen in mehrfacher Ausführung vorhanden. Für die Seminare, die im Rahmen von powerado-plus durchgeführt werden, gibt es eine Version, die mit Material aus dem powerado-plus Koffer durchgeführt werden kann. Für die Seminarteilnehmenden, die in Schulen aktiv werden, gibt es Versionen mit Alltagsmaterialien. Detaillierte Informationen über den Ablauf des Fachseminars finden sich im Skript, welches im Powerpoint-Format mit Notizen unter www.ufu.de/powerado heruntergeladen werden kann. 3.2 Methodik Es werden verschiedene Möglichkeiten vorgestellt, wie Experimente in den Unterricht eingebunden werden können. Im Fachseminar selbst werden dazu Folienvortrag, Partnerdiskussionen, Lerntresen und vor allem das selbständige Entwickeln von eigenem Lehrmaterial im Team angewendet. 3.3 Arbeitsmaterialien Auf den folgenden Seiten finden sich die Arbeitsmaterialien zu Thema 2. Dazu gehören: Arbeitsblatt 1: Einbettung des Experiments in den Unterricht Arbeitsblatt 2: Entwicklung einer Lernaufgabe zum Experiment Bewertungszielscheibe Laufzettel für die Stationenarbeit zu erneuerbaren Energien Experimentieranleitungen Sicherheitshinweise zu Feuer Planungshilfe für das Fachseminar 68626619 8 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 Aufgabenstellung für Experimente im Fachseminar Ihre Aufgabe ist es, im 2er-Team Experimente zu erneuerbaren Energien durchzuführen und Arbeitsbögen für Ihre Schülerinnen und Schüler entwickeln. Am Lerntresen finden Sie die notwendigen Materialien und Experimentieranleitungen sowie einen Laufzettel. Außerdem liegt zu jedem Experiment eine Zielscheibe bereit, auf der Sie das Experiment im Anschluss bewerten sollen. Zum Experimentieren haben Sie 60 Minuten Zeit, Sie können so viele Experimente durchführen wie Sie schaffen. Alle Experimente sind so formuliert, dass sie sich direkt an die Schülerinnen und Schüler richten. Bitte gehen Sie nach folgender Reihenfolge vor: Finden Sie sich zu zweit zusammen und suchen Sie sich ein Experiment am Lerntresen aus. Nehmen Sie die Experimentiermaterialien zu Ihrem Platz mit und lesen Sie zuerst die Experimentieranleitung durch! Führen Sie das Experiment durch. Diskutieren Sie den Sinn des Experiments. In welchem Zusammenhang könnte dieses mit der entsprechenden erneuerbaren Energie stehen? Welche Kompetenzen werden angesprochen? Entwickeln Sie eine Fragestellung und daraus ein Aufgabenblatt, eine Orientierungshilfe, ein Spiel etc. für Ihre Zielgruppe. Definieren Sie genau die Ziele der Aufgabe, die verwendeten Methoden und die lehrplanrelevanten Inhalte. Füllen Sie die Arbeitsblätter möglichst leserlich aus. Sie können auch Skizzen machen bzw. beschreiben, welche Fotos oder Bilder enthalten sein sollen. Wenn Sie an einer Station fertig sind, räumen Sie bitte auf! Machen Sie ein Kreuz bei „Erledigt“ auf dem Laufzettel. Nehmen Sie die fertigen Arbeitsblätter mit und suchen Sie sich ein neues Experiment. 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 9 Einbettung des Experiments in den Unterricht Experiment mit Stationsnummer: Klassenstufe/n: Schultyp: Zeitumfang: Fach / Fächer: Materialien (zusätzlich zu den Experimentiermaterialien): Bezug zu Rahmenlehrplan und KMK-Standards: Lernziele und Kompetenzen: Ideen zur Einbettung des Experiments in eine Unterrichtseinheit bzw. ein Projekt: Datum: _____________________ Seminar: ______________________________________ 68626619 10 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 Entwicklung einer Lernaufgabe zum Experiment (z.B. Arbeitsblatt-Entwurf, Auswertungsfragen, Arbeitsaufträge…) Datum: _____________________ Seminar: ______________________________________ 68626619 11 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 Bewertungszielscheibe Bewerten Sie das Experiment auf der Zielscheibe in Hinblick auf Ihre Lerngruppe. Machen Sie ein Kreuz pro Tortenstück. Je näher das Kreuz an der Mitte der Zielscheibe gesetzt wird, desto positiver ist die Bewertung, je weiter außen, desto negativer. 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 12 Laufzettel für die Stationenarbeit zu erneuerbare Energien Nr. Name der Station 1. Teebeutelrakete 2. Handwindrad 3. Windenergie messen 4. Windmessgerät 5. Dreh dich oder ich fresse dich 6. Windleuchten 7. Wasserrad 8. Sonnenuhr 1. Sonnenwärme - Absorption 10. Heiße Fingerheizung - Solarkocher 11. Sonnenfeuer 12. Solarstrom - Nutzung 13. Solarstrom – Motor und Abschattung 14. Pflanzenölenergie 15. Pflanzenölenergie - Öllampe 16. Biogas aus Hefe 17. Lesetexte: Wärme aus dem Erdinnern 68626619 Erledigt (X) 13 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 1 Teebeutelrakete Material: Teebeutel, entsteht Wind“, Schere Feuerzeug, 2 Tellerchen, Abbildung „Wie 1. Schneidet mit einer Schere die Spitze eines Teebeutels ab. (Da wo das Band dranhängt) 2. Klappt den Teebeutel auseinander. 3. Entleert den Inhalt auf ein Tellerchen. Jetzt habt ihr einen Zellstoffschlauch in der Hand! 4. Zieht den Zellstoffschlauch auseinander. 5. Stellt ihn senkrecht auf das andere Tellerchen. 6. Zündet vorsichtig das obere Ende an. 7. Beobachtet, was passiert! 8. Räumt nun alles wieder auf. 68626619 14 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 1 Bild: Wie entsteht Wind? Auf diesem Bild ist die Entstehung des Windes über Meer und Küste dargestellt. 68626619 15 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 2 Handwindrad Material: Vorlage, Schere, Nadel 1. Übertragt die Vorlage auf ein Papier und schneidet sie aus. 2. Schneidet die durchgezogenen Linien vom Rand bis zum Innenkreis ein. 3. Faltet die Streifen entlang der gestrichelten Linien nach oben, sodass die Dreiecke ungefähr einen Winkel von 60 Grad zur Papierscheibe bilden. 4. Drückt mit dem Bleistift eine Delle in den Mittelpunkt der Scheibe. Achtung: Dabei darf kein Loch entstehen! 5. Dreht das Rad nun mit der bedruckten Seite nach unten und balanciert es am Mittelpunkt vorsichtig auf der Spitze einer Stecknadel, die ihr in der Hand haltet. Stecht die Stecknadel dabei nicht in das Papier. 6. Jetzt sollte sich das Rad allein durch eure Handwärme zu drehen beginnen. Achte darauf, dass im Raum kein Luftzug herrscht, der das Rad dreht. 7. Wenn das Rad sich nicht dreht, haltet auch die andere Hand unter das Rad. 8. Es klappt am besten, wenn ihr in einem kalten Raum seid und warme Hände habt, und am schlechtesten, wenn ihr in einem warmen Raum seid und kalte Hände habt. 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 16 3 Windenergie messen Material: Zirkel, 3 Strohhalme 1 Perle/Kugel, eine lange Nadel, Klebeband, Papier, Stoppuhr Stifte, Schere, 1. Malt mit Hilfe des Zirkels zwei Kreise mit einem Durchmesser von ca. 12 cm auf das Blatt Papier und schneidet sie aus. 2. Schneidet diese Kreise in der Mitte durch, ihr habt jetzt vier Halbkreise. 3. Malt einen davon in einer Farbe an. 4. Formt aus den Halbkreisen spitze Tüten und fixiert sie mit Klebeband. 5. Nehmt den ersten Strohhalm und befestigt die Tütchen mit einem Klebestreifen an den jeweiligen Enden. Die Tütchen gucken in entgegen gesetzte Richtungen. Wiederholt das mit dem anderen Strohhalm. 6. Legt die Strohhalme mit den Tüten jetzt so über Kreuz übereinander, dass die Öffnung aller Tüten in dieselbe Richtung zeigt. Bohrt dann mit der Nadel ein Loch in die Mitte der beiden Strohhalme. 7. Fixiert das entstandene Kreuz mit einem Klebestreifen. 8. Setzt eine Perle unter die Nadel und steckt euer Rad in den dritten Strohhalm. Das so entstandene Gerät wird Anemometer (Windmessgerät) genannt, denn dadurch, dass ein Tütchen farbig ist, kann gemessen werden, wie schnell sich der Rotor dreht. 9. Haltet euer Anemometer ca. 30 cm von euch weg und blast in die Tüten. Beobachtet, wie schnell sich der Rotor dreht (Umdrehungen pro 10 Sekunden). Am besten, einer von euch pustet und der andere guckt. 10. Geht nach draußen und haltet das Anemometer in den Wind. Wie schnell dreht es sich hier? 11. Findet ihr Orte, die windiger sind als andere? 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 17 4 Windmessgerät - Pustekraft und Fahrtwind Material: Windmessgerät, Zettel, Stift Schaut euch das Windmessegerät in Ruhe an. 1. Schaltet das Windmessgerät ein, indem ihr einmal kurz auf die rechte Taste „I“ drückt. 2. Neben der Zahl in der Mitte sollte KM/H stehen. Wenn etwas anderes dort steht, drückt so oft hintereinander auf die linke Taste „M“, bis KM/H erscheint. KM/H steht für Kilometer pro Stunde. 3. Nehmt das Windmessgerät in die Hand und Pustet von vorne gegen das schwarze Schalenkreuz, so dass es sich dreht. 4. Nehmt das Windmessgerät in die Hand und lauft so schnell ihr könnt, damit sich das schwarze Schalenkreuz dreht. 5. Vergleicht die beiden Geschwindigkeiten. Konntet ihr stärkeren Wind durch Pusten oder durch Rennen erzeugen? 6. Geht nun nach draußen. Wie hoch ist die Geschwindigkeit des „echten“ Windes auf Eurem Schulhof? Gibt es windigere Stellen? 7. Schaltet das Windmessgerät wieder aus, indem ihr einmal kurz auf die Taste „I“ drückt. 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 18 5 Dreh dich oder ich fresse dich Material: Draht Papier, Schere, Nadel, Strohhalm, Holzperlen, Hier könnt ihr ein klassisches Papierwindrad bauen. Vielleicht fallen euch noch andere ein? Schaut euch die Anleitung in Ruhe an. 1. Schneidet aus einem Blatt Papier ein Quadrat von 11 x 11 cm aus oder nehmt ein Blatt von einem quadratischen Zettelblock. 2. Faltet das Quadrat zweimal diagonal. 3. Schneidet die diagonalen Linien jeweils 3 cm in Richtung Mitte ein. 4. Piekst mit einer Stecknadel in die Mitte und neben die Ecken Löcher wie bei den grauen Punkten im ersten Bild. 5. Wickelt ein Ende des Drahts an das obere Ende des Strohhalms. 6. Steckt eine der Perlen auf den Draht. 7. Jetzt steckt das Papier-Quadrat mit dem Mittelloch auf den Draht. Danach biegt die Ecken des Quadrats vorsichtig zur Mitte und steckt der Reihe nach auch die Außenlöcher auf den Draht. 8. Steckt die zweite Perle auf und biegt den Draht um, damit alles hält. Die Mühle soll sich aber noch locker bewegen lassen. 9. Wenn ihr gegen die Mühle blast oder sie in den Wind haltet, dreht sich das Windmühlenrad. 68626619 19 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 5 Dreh dich oder ich fresse dich: Savoniusrotor Material: Holzspieß, Strohhalm, 2 Papprollen (Toilettenpapierrollen), Schere, Tonkarton, Bleistift, Klebstoff oder doppelseitiges Klebeband, evtl. Stifte / Klebstoff, um den Rotor hübscher zu machen Schaut euch die Anleitung in Ruhe an. Wenn ihr mehr erfahren möchtet, lest den Informationstext. 1. Schneidet die zwei Papprollen längs in je zwei Hälften, sodass ihr nun vier Halbrollen habt. 2. Wenn ihr Lust habt, bemalt oder beklebt die Rollen. 3. Schneidet den Strohhalm an einem Ende etwa 1 cm viermal ein, sodass ein Kreuz zum Aufkleben entsteht. 4. Legt eine CD auf den Tonkarton und zeichnet mit ihrer Hilfe zwei Kreise. Ihr könnt auch statt der CD einen Zirkel benutzen. Schneidet dann die Scheibe aus. 5. Markiert auf beiden Kreisen den Mittelpunkt. 6. Klebt auf eine Scheibe den Strohhalm auf den Mittelpunkt. Nutzt dafür das doppelseitige Klebeband oder Klebstoff. 7. Klebt jetzt die vier Halbrollen auf den Pappkreis. Sie werden wie in der Abbildung in dieselbe Richtung aufgeklebt. 8. Schneidet in die zweite Pappscheibe in die Mitte ein Loch, durch das der Strohhalm passt. Präpariert diese Scheibe mit Klebstoff oder dem Klebeband. 9. Schiebt die zweite Scheibe auf den Strohhalm. Die Halbrollen kleben nun auch an den anderen Klebestreifen. 10. Steckt dann den Holzspieß in den Strohhalm. Der Spieß muss länger sein als der Strohhalm. Wenn das nicht der Fall ist, schneidet ein Stück vom Strohhalm ab. 11. Wartet, bis der Klebstoff getrocknet ist. 12. Greift den Rotor unten am Spieß und haltet ihn in den Wind oder pustet ihn an. 68626619 20 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 5 Text Savoniusrotor Hier erfahrt ihr etwas über ein Windrad, das Savoniusrotor genannt wird. Diese Art eines Windrades wurde 1925 von Herrn Savonius, einem finnischen Seemann, erfunden. Ein Vorteil gegenüber den herkömmlichen Windmühlen ist die Unabhängigkeit von der Windrichtung. Daher wird es häufig in Lieferfahrzeugen als Ventilator des Laderaumes benutzt. Es läuft bereits bei sehr kleinen Windgeschwindigkeiten an. Sein Wirkungsgrad ist allerdings zu gering, um damit Strom in großen Mengen zu erzeugen. Aber wie funktioniert es? Die Windströmung (Bewegungsenergie des Windes) wird in einer Schaufel des Rotors in Rotationsenergie umgewandelt. Sie bewegt sich, die nächste Schaufel gerät in die Windströmung und so weiter. Im Unterschied zur herkömmlichen Windmühle hat der Savoniusrotor eine vertikale Achse. Wo ist diese Art von Windrädern im Alltag zu sehen? Oft drehen sich Werbeschilder, beispielsweise von Zeitungskiosken, auf diese Weise. 68626619 21 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 5 Dreh dich oder ich fresse dich: Windmühle Material: Holzspieß, Strohhalm, 2 kleine Papprollen (Toilettenpapierrollen) oder eine große Papprolle (Haushaltsrolle), Schere, Dicke Nadel, Stecknadel, Klebstoff oder Klebeband, Messer, Lineal, Teebeutel, feste Pappe Hier könnt ihr eine Windmühle bauen. Schaut euch die Anleitung in Ruhe an. 1. Nehmt einen Zirkel und übertragt dieses Rad auf den Karton. Der Durchmesser des großen Kreises soll ca. 14 cm, der des kleinen ca. 4,5 cm sein. 2. Schneidet die durchgezogenen Linien der Windmühle bis zum Innenkreis ein und entgegen dem Uhrzeigersinn bis zur nächsten gestrichelten Linie. Knickt die gestrichelten Linien nach hinten. 3. Stecht mit einer Stecknadel durch den Mittelpunkt des Mühlrads und steckt den Holzspieß als Drehachse durch. Klebt ihn fest, wenn er verrutscht. 4. Steckt diese Drehachse in einen Strohhalm. 5. Klebt die zwei Papprollen so zusammen, dass ihr eine lange Rolle erhaltet oder nehmt die lange Rolle. 6. Bohrt in das obere Ende der Rolle mit einer dicken Nadel 2 sich gegenüberliegende Löcher. Weitet die Löcher so aus, dass der Strohhalm hindurch passt. 7. Steckt das Rad mit Spieß und Strohhalm durch die Papprolle. Schneidet den Spieß und den Strohhalm so ab, dass der Spieß hinten etwas aus dem Strohhalm herausragt. Achtet außerdem darauf, dass sich das Rad frei drehen lässt. 8. Befestigt den Teebeutel an dem hinten herausragenden Ende des Holzspießes. 9. Schneidet die Papprolle etwas ein und klebt die Mühle mit den Laschen an ein Stück festen Karton oder steckt sie fest. So verhindert ihr, dass die Mühle im Wind umkippt. 10. Bringt eure Mühle nach draußen und beobachtet was passiert. 68626619 22 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 5 Text Windmühlen Hier erfahrt ihr etwas über ein Windrad. Bei einem Windrad wird die Bewegungsenergie des strömenden Windes in Drehenergie des Windrades umgewandelt. Diese Drehenergie wird auch Rotationsenergie genannt. Das Rad, das dazu verwendet wird, heißt Rotor. Diese Rotationsenergie wird verwendet, um Arbeit zu verrichten. Zum Beispiel kann etwas hoch gezogen werden. Damit erhöht sich die Lageenergie dessen, das hochgezogen wird. Das wird auch potenzielle Energie genannt. Das gleiche passiert, wenn Windräder zum Wasserpumpen eingesetzt werden. Dann wird die Lageenergie des Wassers erhöht. In Westernfilmen kommen Windpumpen häufig vor. Das liegt daran, dass sie in Nordamerika Anfang des 20ten Jahrhunderts sehr populär waren. 68626619 23 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 6 Windleuchten Material: Windrad, Krokodilklemmen kleines Lämpchen (Leuchtdiode), Zwei Schaut euch die Experimentiermaterialien genau an. 1. Baut das Windrad auf, wenn es noch nicht aufgebaut ist. 2. Klemmt die Krokodilklemmen vom Verbindungskabel an die Drähte vom Windrad. Achtung: Rot an Rot und Schwarz an Schwarz. 3. Klemmt die freien Enden der Krokodilklemmen an die Leuchtdiode. Achtung: Rot an das lange Ende (Plus) und Schwarz an das kurze Ende (Minus)! 4. Pustet von vorne gegen das Windrad und beobachtet, was passiert. 5. Baut alles wieder so auseinander, wie es vorher war. 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 24 7 Wasserrad Material: Stricknadel, Wasserrad, Wasserhahn 1. Steckt die Stricknadel in das Loch in der Mitte vom Wasserrad. 2. Haltet das Wasserrad wie in der Abbildung unter den Wasserhahn. 3. Öffnet den Hahn ein wenig. 4. Haltet das Wasserrad direkt oben an den Wasserhahn und schaut was passiert. 5. Haltet das Wasserrad weiter nach unten und schaut was passiert. 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 25 7 Wasserrad aus einer Teelichthülle Material: Stricknadel, Teelichthülle, Schere, die Nadel am Verrutschen zu hindern, Wasserhahn evtl. Klebeband, um Schaut euch das Material in Ruhe an A: Baut ein Wasserrad 1. Stecht vorsichtig mit der Stricknadel ein Loch in die Mitte der Teelichthülle. 2. Schneidet die Teelichthülle vom Rand her 8-10 mal ein. 3. Drückt die Teelichthülle platt. 4. Dreht die Flügel des Rädchens in eine Richtung. 5. Steckt die Stricknadel durch das Loch in der Mitte der Teelichthülle. B: Experimentiert mit dem Wasserrad 6. Haltet das Wasserrad wie in der Abbildung unter den Wasserhahn. 7. Öffnet den Hahn ein wenig. 8. Haltet das Wasserrad direkt oben an den Wasserhahn und schaut was passiert. 9. Haltet das Wasserrad weiter nach unten und schaut was passiert. 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 26 8 Sonnenuhr Material: Kreide 1. Geht hinaus auf den Schulhof und nehmt ein Stück Kreide mit. 2. Malt gegenseitig eure Schatten auf den Schulhof und schreibt die Zeit an das Ende des Kopfschattens. Markiert auch, wo jeder gestanden hat. 3. Geht wieder rein und arbeitet an einer anderen Station. 4. Wenn ihr damit fertig seid, geht wieder nach draußen und stellt euch an exakt dieselbe Station wie zuvor und lasst euren Schatten malen. 5. Wiederholt das ein paar Mal. Vergesst nicht, jedes Mal die Zeit hinzuschreiben. 68626619 27 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 9 Sonnenwärme - Absorption Material: Infrarot-Thermometer, weißes Papier und schwarzer Filzstift oder weiße und schwarze Steine oder andere helle und dunkle Gegenstände Lest euch alles gut durch und beginnt dann mit dem Experiment! 1. Nehmt ein weißes Blatt Papier und einen schwarzen Filzstift. Malt mit dem Filzstift eine Hälfte des Papiers schwarz oder nehmt andere helle und dunkle Gegenstände. 2. Sucht euch einen windgeschützten und sonnigen Ort. Gut geeignet ist es z.B. hinter einer Fensterscheibe. Dort legt das Blatt oder die Gegenstände hin. 3. Schaltet das Infrarot-Thermometer an, indem ihr kurz auf die große graue Taste „MEAS“ drückt. 4. Wenn neben der Zahl °F steht, drückt solange hintereinander auf die kleine runde Taste „MODE“, bis °F blinkt. 5. Drückt nun auf „MEAS“. Jetzt erscheint eine andere (niedrigere) Zahl und °C. 6. Richtet das Infrarot-Thermometer im Abstand von ungefähr 5 cm auf die helle Oberfläche oder den hellen Gegenstand, den ihr messen möchtet. 7. Drückt jetzt auf „MEAS“ um die Temperatur zu messen. 8. Wiederholt das mit der dunklen Oberfläche bzw. den dunklen Gegenständen 9. Fühlt mit den Händen nach, ob ihr einen Tempera- turunterschied merken könnt. 10. Das Infrarot-Thermometer schaltet sich nach kurzer Zeit von alleine aus. 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 28 10 Heiße Fingerheizung - Solarkocher Material: Alufolie, Klebstoff, Papier, Schere Lest euch alles gut durch und beginnt dann mit dem Experiment! 1. Nehmt euch ein Blatt Papier, etwa von der Größe eines A5-Blattes. 2. Schneidet ein Stück Alufolie aus, dass genauso groß ist wie das Blatt Papier. 3. Klebt die Alufolie auf eine Seite des Papiers. 4. Malt auf die Seite, auf der keine Alufolie klebt, ein Bild, das mit „Sonne“ zu tun hat. 5. Dreht aus dem Papier eine Tüte, so dass ein Finger gerade noch so durch das kleine Loch passt. Achtung: Die Alufolie muss an der Innenseite sein! 6. Klebt die Tüte fest. Dazu könnt ihr Klebeband verwenden. 7. Steckt die Tüte auf einen Finger. 8. Haltet den Finger in die Sonne (oder vor eine Lampe, wenn die Sonne mal nicht scheint). 68626619 29 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 10 Heiße Fingerheizung - Solarkocher An dieser Station könnt ihr Sonnenwärme erfahren. Nach diesem Prinzip funktioniert ein Solarkocher. Mit einem Sonnen- oder Solarkocher wird die Sonnenstrahlung mit Hilfe von Spiegeln (Alufolien) so konzentriert, dass damit gekocht werden kann. Meist handelt es sich um einen „parabolischen“ Spiegel (wie eine Satellitenschüssel), der die Sonnenstrahlen auf einen im Brennpunkt befindlichen mattschwarzen Topf reflektiert, der die Sonnenenergie aufnimmt („absorbiert“) und somit den Inhalt des Topfes zum Kochen bringt. Aber auch sog. „Kochkisten“ sind möglich, wo sich der Topf in einer gut isolierten Kiste befindet. Die Kiste hat oben eine Glasabdeckung und mit Hilfe von Spiegeln wird die Sonnenstrahlung auf den Topf gelenkt. 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 30 11 Sonnenfeuer Material: Fresnellinse oder Lupe, Holzstück oder Brettchen Hier erfahrt ihr etwas über die Kraft der Sonne. Sie muss dazu aber wirklich stark scheinen und es darf kaum Wind wehen! Achtung: Bei diesem Experiment solltet ihr eine Sonnenbrille tragen!! Lest euch alles gut durch und beginnt dann mit dem Experiment! 1. Sucht euch einen sehr sonnigen Ort. 2. Achtet darauf, dass nichts Brennbares in der Nähe ist. Gut geeignet sind z.B. Sandkisten oder Steine. Haltet notfalls einen Eimer Wasser bereit. 3. Nehmt eine Lupe oder eine Folienlinse (die wird eigentlich Fresnellinse genannt) und ein Stückchen Holz. 4. Legt das Holz auf den nicht brennbaren Untergrund. 5. Setzt die Sonnenbrille auf. 6. Haltet die Fresnellinse oder Lupe in Richtung der Sonne und findet den Brennpunkt. Das ist ein sehr heller, sehr kleiner Punkt unter der Lupe. 7. Richtet diesen Punkt auf das Holz und haltet ihn dort. 8. Beobachtet, was geschieht. 9. Wenn ihr Zeit und Lust habt, Für Expertinnen und Experten: 68626619 nehmt ein Holzbrettchen und versucht mit der Lupe zu schreiben oder zu malen! Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 31 12 Solarstrom - Nutzung Material: Papier, Stifte Solarzelle, Krokodilklemmen, Leuchtdiode, Motor, Schere, Nadel zum Einstechen des Lochs für die Motorwelle, Achtung: Geht auf jeden Fall den Zahlen nach vor! 1. Schaut euch das Experimentiermaterial genau an. Dreht die Solarzelle um und betrachtet die Rückseite. 2. Klemmt die Krokodilklemmen an die Punkte der Solarzelle, die mit Plus und Minus bezeichnet sind. Achtet darauf, dass die rote Klemme bei „Plus“ und die schwarze Klemme bei „Minus“ angebracht wird. 3. Klemmt die freien Enden der Krokodilklemmen an die Kabel der Leuchtdiode. Auch hier gilt: Rot an Plus (lang) und Schwarz an Minus (kurz). 4. Haltet die Solarzelle in die Sonne (oder unter eine Lampe, wenn die Sonne einmal nicht scheint) und beobachtet, was geschieht. 5. Löst nun die Krokodilklemmen von der Diode und probiert den Motor aus. 6. Bastelt einen Propeller aus Papier oder etwas anderes, das sich drehen soll und steckt es auf die Motorachse. 7. Klemmt die freien Enden der Krokodilklemmen an die Kabel des Motors. Auch hier gilt: Rot an Rot und Schwarz an Schwarz. 8. Haltet die Solarzelle ins Licht und beobachtet, was geschieht. 9. Könnt ihr alles zusammen an die Solarzelle anschließen? Was passiert? Baut alles wieder auseinander für die nächste Gruppe! 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 32 13 Solarstrom – Motor und Abschattung Material: Solarzelle, Krokodilklemmen, Motor, Papier, Schere, Nadel zum Einstechen des Lochs für die Motorwelle, Stifte Achtung: Geht auf jeden Fall den Zahlen nach vor! 1. Schaut euch das Experimentiermaterial genau an. 2. Dreht die Solarzelle um und betrachtet die Rückseite. 3. Klemmt die Krokodilklemmen an die Punkte der Solarzelle, die mit Plus und Minus bezeichnet sind. Achtet darauf, dass die rote Klemme bei „Plus“ und die schwarze Klemme bei „Minus“ angebracht werden. 4. Wenn noch kein Propeller an der Station liegt, bastelt einen aus Papier oder etwas anderes, das sich drehen soll und steckt es auf den Motor. 5. Steckt den Propeller auf den Motor und klemmt die freien Enden der Krokodilklemmen an die Kabel des Motors. Auch hier gilt: Rot an Rot und Schwarz an Schwarz. 6. Haltet die Solarzelle in die Sonne (oder unter eine Lampe, wenn die Sonne einmal nicht scheint) und beobachtet, was geschieht. 68626619 33 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 7. Haltet nun, wie auf der Abbildung, eine Hälfte längs der Solarzelle zu. Ihr könnt dazu auch einen Gegenstand (z.B. ein Buch) verwenden. 8. Beobachtet, was passiert! 9. Haltet nun, wie auf der Abbildung eine Hälfte der Solarzelle quer zu. Ihr könnt dazu auch einen Gegenstand (z.B. ein Buch) verwenden. Haltet auch weniger oder mehr als die Hälfte zu. 10. Beobachtet, was passiert! 11. Unterscheiden sich die Beobachtungen? Für Experten und Expertinnen: 12. Findet eine andere Möglichkeit oder einen anderen Ort, an dem ihr die Solarzelle betreibt und beobachtet noch einmal, was geschieht. 13. Überlegt euch, was ihr mit dem Motor antreiben könntet. Vielleicht baut ihr etwas. 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 34 14 Pflanzenölenergie Material: saugfähiges Papier, Ölsamen (z.B. Sonnenblumenkerne, Sesam), Esslöffel oder etwas, um die Samen zu zerstampfen, feste Unterlage (z.B. Holzbrett) Nehmt ein Blatt saugfähiges Umweltpapier, legt es auf eine feste Unterlage und legt einige Samen darauf. Zerdrückt sie kräftig auf dem Papier. Ölsamen sind Samen, aus denen Pflanzenöl hergestellt werden kann, z.B. Sonnenblumenkerne – Sonnenblumenöl, Sesam - Sesamöl. 68626619 35 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 15 Pflanzenölenergie - Öllampe Material: entweder Schraubglas, Öllampe, Pflanzenöl, Feuerzeug, Handtuch oder Küchenrolle. Docht, Schere oder eine Ölsamen der genutzten Ölsorte, 1. Wenn es noch nicht gemacht wurde, dreht den Deckel auf das Glas und stoßt mit einer spitzen Schere ein Loch in die Mitte. 2. Fädelt einen Docht durch das Loch. 3. Füllt das Glas ganz mit Öl. 4. Dreht den Deckel mit dem Docht auf das Glas. 5. Dreht das Glas vorsichtig um, damit sich der Docht über dem Deckel auch voll Öl saugt. 6. Wartet noch einen Moment und schaut euch in der Zwischenzeit die Samen und das Öl genau an. Probiert, wie beides schmeckt. 7. Wenn der Docht voll gesogen ist, zündet ihn an. 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 36 15 Pflanzenöllampe – Orangenlampe Material: eine gut schälbare Orange, Pflanzenöl, Ölsamen der genutzten Ölsorte, Tellerchen, Messer, oder Küchenrolle Feuerzeug, Handtuch 1. Ritzt vorsichtig mit dem Messer die Schale einer Orange so an, als würdet ihr die Orange in zwei Hälften schneiden wollen. Vorsicht: nicht wirklich durchschneiden!!! Die Orange innen sollte nicht beschädigt werden. 2. Löst vorsichtig durch Unterheben des Fingers die Schale der oberen Hälfte (wo der Stiel wäre) von der Frucht. Vorsicht: die Schale sollte dabei nicht kaputt gehen!!! 3. Dreht die Schale vorsichtig und hebt sie langsam von der Orange ab. Die obere Hälfte liegt nun als Schale mit Docht vor. 4. Legt die obere Hälfte der Orangenschale auf ein Tellerchen. Füllt etwas Pflanzenöl hinein. Übergießt beim Einfüllen den „Docht“. 5. Wartet 2 Minuten, bis sich der „Docht“ voll gesogen hat. 6. In der Zeit seht euch die Samen und das Öl genau an. Probiert, wie beides schmeckt. 7. Zündet den „Docht“ der Orange nach 2 Minuten an. Ihr dürft die Orange gerne essen. 68626619 GUTEN APPETIT! Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 37 15 Pflanzenöllampe – Orangenlampe Material: eine gut schälbare Orange, Pflanzenöl, Feuerzeug, Ölsamen der genutzten Ölsorte, Tellerchen, Orangenschäler, Handtuch oder Küchenrolle Lest euch erst alles gut durch und beginnt dann mit dem Experiment! 2. Ritzt vorsichtig mit der spitzen Seite vom Schäler die Schale einer Orange so an, als würdet ihr die Orange in 2 Hälften schneiden wollen. Der Stielansatz muss in der Mitte der Hälfte sitzen bleiben. 3. Löst vorsichtig durch Unterheben der flachen Seite des Schälers die Schale der oberen Hälfte (wo der Stiel wäre) von der Frucht. Vorsicht: die Schale sollte dabei nicht kaputt gehen!!! 4. Dreht die Schale vorsichtig, bis sie sich von der Orange löst. 5. Hebt die Schale langsam von der Orange ab. Die obere Hälfte liegt nun als Schale mit Docht vor. 6. Legt die obere Hälfte der Orangenschale auf ein Tellerchen. Füllt etwas Pflanzenöl hinein. Übergießt beim Einfüllen den „Docht“. 7. Wartet 2-3 Minuten, bis sich der „Docht“ voll gesogen hat. 8. In der Zeit seht euch die Samen und das Öl genau an. Probiert, wie beides schmeckt. 9. Zündet den „Docht“ der Orange nach 2-3 Minuten an. Ihr dürft die Orange gerne essen. 68626619 GUTEN APPETIT! Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 38 16 Biogas aus Hefe Material: Plastikflasche (1-2 Liter), 2 Pck. Hefe, ca. 200g Mehl, ca. 200g Zucker, Wasser, Luftballon, Trichter (aus Papier rollen), evtl. Teelöffel. An dieser Station könnt ihr erleben, wie viel Gas kleine Organismen machen können. 1. Schaut euch zunächst die Materialien an. 2. Löst die Hefe und den Zucker in Wasser auf und füllt die Flüssigkeit in die Flasche. 3. Füllt nun unter Schwenken so viel Mehl in die Flasche, dass sich das Mehl mit der Flüssigkeit aus Wasser und Hefe verbindet. 4. Wenn eine zähe, breiförmige Flüssigkeit entstanden ist, zieht den Luftballon über den Flaschenhals. 5. Wartet 15 Minuten und beobachtet, was geschieht. 68626619 39 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 17 Lesetexte: Wärme aus dem Erdinnern Leider ist uns kein Experiment zu Erdwärme eingefallen. Es wäre toll, wenn ihr eins entwickeln könntet. Der Text soll dabei Anregungen geben. Die Erde ist im Inneren sehr heiß… …und hat viel Energie. Es gibt zum Beispiel Quellen, aus denen warmes oder heißes Wasser aus der Erde sprudelt. Einige Schwimmbäder nutzen dieses heiße Wasser. Diese besonderen Schwimmbecken werden „Thermalbäder“ genannt. Sie sind so besonders, weil die Wärme aus der Erde und nicht aus dem Heizkessel kommt. Das Wasser ist so warm, dass du sogar im Winter draußen schwimmen kannst. Wir können mit Erdwärme aber nicht nur heißes Wasser machen, sondern auch Strom. Dazu muss die Wärmeenergie aus der Erde in einem Kraftwerk in Strom umgewandelt werden. Text für Expertinnen und Experten! Warum ist die Erde im Inneren so heiß? Die Erde war nicht immer so, wie du sie kennst. Sie war bei ihrer Entstehung eine sehr heiße Kugel aus flüssigem Stein und Metall. Weil es aber im Weltall so kalt ist, kühlte sich die Erde langsam ab. Jedoch nur an der Oberfläche. Ganz tief unter der Oberfläche ist die Erde immer noch glühend heiß, so heiß, dass Stein und Metall flüssig sind. Heute ist es also auf der Oberfläche kühl und tief in ihrem Innern ist die Erde sehr heiß. Was wird wohl sein, wenn du eine Schaufel nimmst und ein Loch gräbst? Am Anfang ist die Erde kühl. Und wenn du noch tiefer gräbst, so wie die Bergleute, die Kohle aus der tiefen Erde holen, wird es immer wärmer. 68626619 40 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 Sicherheitshinweise zu Feuer Wenn Sie in der Schule mit Feuer experimentieren, sind Sicherheitsregeln einzuhalten. Sie können sie gemeinsam mit den Schülerinnen und Schülern entwickeln oder vorgegebene Regeln gemeinsam durchsprechen. Zum Schluss kann feierlich ein Dokument unterschrieben werden, dass alle bereit sind, die Regeln einzuhalten. Hier ist der Text der Klasse 3b aus der Alexanderschule in Vechta: Sicherheitsregeln beim Umgang mit Feuer Gefäß mit Wasser bereitstellen! Offene Haare zusammenbinden! Keine Schals, Mützen und weitere Kleidung tragen! Beim Umgang mit Streichhölzern Auf sicheren Stand achten! Ein heiles Streichholz verwenden! Schachtel schließen und festhalten! Vom Körper weg zünden! Streichholz ausblasen und in feuerfesten Behälter (Aschenbecher) legen! Beim Umgang mit dem Feuerzeug Auf sicheren Stand achten! Gasflamme klein stellen! Rasch zünden! Löschen durch Loslassen des Gashebels! Achtung, der obere Bereich des Feuerzeugs ist heiß! Einhaltung der Sicherheitsregeln im Umgang mit dem Feuer Mit unserer Unterschrift verspricht jeder Schüler der Klasse, die gemeinsam aufgestellten Sicherheitsregeln im Umgang mit dem Feuer sowohl bei Versuchen in der Schule als auch zu Hause und anderswo einzuhalten. Denn dadurch vermeiden wir es, uns selber und auch andere zu verletzen und in Gefahr zu bringen! 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 41 Planungshilfe für das Fachseminar Für verschiedenen Stationen: Baustrahler und evtl. Verlängerungsschnur, Scheren, Messer, Feuerzeuge, Nadeln, Pappe, Papier, Messer, Klebeband, Stifte. Station Material im Koffer Material zusätzlich 1 Teebeutelrakete Feuerzeug, Schere Teebeutel, 2 Tellerchen 2 Handwindrad Vorlage, Schere, Nadel 3 Windenergie messen Schere, Zirkel, eine lange Nadel, Stoppuhr, 3 Strohhalme, 1 Perle/ Kugel, Stifte, Klebeband 4 Windmessgerät Windmessgerät, Windscheibe Papier 4 Windmessgerät – Windmessgerät, Stift Pustekraft und Fahrtwind Zettel 5 Dreh dich oder Schere, Nadel, Strohhalm, ich fresse dich: Holzperlen, Draht, Papierwindrädchen Papier 5 Dreh dich oder ich fresse dich: Savoniusrotor Schere, Bleistift, Holzspieß, Strohhalm, Tonkarton, Klebstoff oder doppelseitiges Klebeband 2 Papprollen (Toilettenpapierrollen) 5 Dreh dich oder ich fresse dich: Windmühle Schere, Holzspieß, Strohhalm, dicke Nadel, Stecknadel, Klebstoff oder Klebeband, Messer, Lineal 2 kleine Papprollen (Toilettenpapierrollen) oder eine große Papprolle (Haushaltsrolle), Teebeutel, feste Pappe 6 Windleuchten Windrad, kleines Lämpchen (Leuchtdiode), Zwei Krokodilklemmen 7 Wasserrad Stricknadel, Wasserrad Wasserhahn 7 Wasserrad aus einer Teelichthülle Schere, Stricknadel, evtl. Klebeband, um die Nadel am Verrutschen zu hindern Teelichthülle, Wasserhahn 8 Sonnenuhr Kreide 9 Sonnenwärme – Absorption Infrarot-Thermometer, schwarzer Filzstift oder weiße und schwarze Steine oder andere helle und dunkle Gegenstände 10 Heiße Fingerheizung – Solarkocher Schere, Alufolie, Klebstoff, Papier 68626619 weißes Papier 42 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 11 Sonnenfeuer Fresnellinse oder Lupe, Holzstück oder Brettchen 12 Solarstrom – Nutzung Solarzelle, Krokodilklemmen, Leuchtdiode, Motor, Schere, Nadel zum Einstechen des Lochs für die Motorwelle, Stifte Papier 13 Solarstrom – Motor und Abschattung Solarzelle, Krokodilklemmen, Motor, Schere, Nadel zum Einstechen des Lochs für die Motorwelle, Stifte Papier 14 Pflanzenölenergie saugfähiges Papier, Ölsamen (z.B. Sonnenblumenkerne, Sesam), Holzbrett Esslöffel oder etwas, um die Samen zu zerstampfen 15 Pflanzenölenergie – Öllampe Docht, Schere, Feuerzeug entweder Schraubglas, oder eine Öllampe, Pflanzenöl, Ölsamen der genutzten Ölsorte, Handtuch oder Küchenrolle 15 Pflanzenöllampe – Orangenlampe Feuerzeug, Ölsamen der genutzten Ölsorte, Messer eine gut schälbare Orange, Pflanzenöl, Tellerchen, Handtuch oder Küchenrolle 15 Pflanzenöllampe – Orangenlampe Feuerzeug, Ölsamen der genutzten Ölsorte, Orangenschäler eine gut schälbare Orange, Pflanzenöl, Tellerchen, Handtuch oder Küchenrolle 16 Biogas aus Hefe Hefe, Luftballon Plastikflasche, Mehl, Zucker, Wasser, Trichter (aus Papier rollen), evtl. Teelöffel 68626619 43 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 Material alphabetisch gelistet Alufolie Orange Zirkel Bleistift Orangenschäler Zucker Brettchen 5-mal Papier Docht 2 Papprollen (Haushaltsrolle) doppelseitiges Klebeband 4 Papprollen (Toilettenpapierrollen) Draht Esslöffel feste Pappe feste Unterlage (z.B. Holzbrett) 1-4 Feuerzeuge Fresnellinse 1-3 Handtuch oder Küchenrolle Hefe Holzperlen 2 Holzspieße Holzstück Infrarot-Thermometer Klebeband Klebstoff Kreide Krokodilklemmen Leuchtdiode Lineal Luftballon Lupe Mehl 2 Messer 2 Motoren 5 Nadeln Dicke Nadel Öllampe Ölsamen (z.B. Sonnenblumenkerne, Sesam) 68626619 Perle/ Kugel Pflanzenöl Plastikflasche saugfähiges Papier 1-11 Scheren Schraubglas schwarzer Filzstift 2 Solarzellen Stifte Stoppuhr 2 Stricknadeln 4 Strohhalme 2 Teebeutel Teelichthülle Teelöffel 3 Tellerchen Tonkarton Trichter (aus Papier rollen) Vorlage Wasser Wasserhahn Wasserrad weiße und schwarze Steine weißes Papier 2 Windmessgeräte Windrad Windscheibe Modul 14: Fachseminare EE –- Modulbeschreibung / FS1 44 4 Thema 3 Materialbeschreibung „Die gesellschaftliche Bedeutung von erneuerbaren Energien – Warum erneuerbare Energien in der Schule unterrichten?“ 4.1 Einleitung und Ziele Thema 3 behandelt die gesellschaftliche Bedeutung von erneuerbaren Energien. Mithilfe fachlicher Informationsangebote können sich die Teilnehmenden zu verschiedenen Fragestellungen eine Meinung bilden. Welchen klimapolitischen Herausforderungen muss sich die Gesellschaft im 21. Jahrhundert stellen? Wie kann die Energieversorgung trotz ausgehender fossiler Energieressourcen gesichert werden? Welche Rolle spielen die erneuerbaren Energien? Welche Schwierigkeiten aber auch Potentiale verbergen sich hinter den erneuerbaren Technologien? Und wie können Schülerinnen und Schüler auf die gesellschaftlichen Herausforderungen der Zukunft vorbereitet werden? Diese Fragen werden gemeinsam mit den Referendarinnen und Referendaren im Verlauf der Veranstaltung diskutiert. Parallel dazu werden Beispiele dargestellt, wie diese Fragestellungen im Unterricht aufgegriffen und methodisch umgesetzt werden können. Zum Schluss entwickeln die Teilnehmenden eigene Ideen für den Unterricht und diskutieren sie im Plenum. Detaillierte Informationen über den Ablauf des Fachseminars finden sich im Skript, welches im Powerpoint-Format mit Notizen unter www.ufu.de/powerado heruntergeladen werden kann. 4.2 Methodik Die Inhalte zu Thema 3 werden in interaktiver Form vermittelt. Im Mittelpunkt steht die Folienpräsentation mit anschaulichen Grafiken und Bildern sowie einem kurzen Film. Der Vortrag wird an verschiedenen Stellen durch Diskussionen „aufgelockert“, in denen die Anwesenden ihre Meinungen austauschen können. Zur Veranschaulichung der theoretischen Inhalte werden je nach Interesse und Wissenstand der Teilnehmenden verschiedene Anschauungsmodelle genutzt. 4.3 Arbeitsmaterialien Zu Thema 3 wurde ein kleiner Materialkoffer zusammengestellt mit folgenden Anschauungsmaterialien und Modellen zu erneuerbaren Energien: Photovoltaik: Solarbruch, 2 Solarzellen, 2 Motoren und Kabel Solarthermie: schwarzer und weißer Stein Windenergie: 1 Windgenerator, 1 Windscheibe Wasserenergie: 2 Wasserräder Bioenergie: Holzpellets und Rapssamen Bastelmaterialien: Schere, Messer, Edding, Klebeband, Stifte Darüber hinaus können weitere Materialien aus dem Experimentierkoffer zu Thema 2 mitgebracht werden. 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 45 5 Thema 4 Materialbeschreibung „Basiswissen zum Thema erneuerbare Energien – ökologische, ökonomische, soziale und technische Aspekte“ 5.1 Einleitung und Ziele In diesem Fachseminar wird das Thema erneuerbare Energien von verschiedenen Seiten beleuchtet. Neben der ökologischen Bedeutung erneuerbarer Energien wird auch auf ökonomische, soziale und technische Besonderheiten der einzelnen erneuerbaren Energieträger eingegangen. Ausgehend von den Potentialen erneuerbarer Energien wird ein Überblick über die verschiedenen Energieträger geliefert, in dem vor allem technische und ökologische Fragen thematisiert werden, z.B. wie ein Laufwasserkraftwerk funktioniert oder welche Vorteile und Nachteile ein Großprojekt wie Desertec mit sich bringt. Danach werden Perspektiven und Grenzen erneuerbarer Energien diskutiert. Ausgehend von der Frage, welche Vorurteile über erneuerbare Energien im Umlauf sind, wird diskutiert, ob eine 100prozentige Energieversorgung mit erneuerbaren Energien möglich ist und wie eine solche Energieversorgung praktisch aussehen könnte. Zu letzterer Frage gibt es eine Gruppenarbeit in der die Teilnehmenden sich mit dem Thema „nachhaltig Wohnen“ auseinandersetzten und ein Gebäude planen, das sich mit erneuerbaren Energien und effizienten Technologien energetisch trägt. Diese Gruppenarbeit kann auch im Unterricht mit Schülerinnen und Schülern durchgeführt werden, sie dient also als praktisches Unterrichtsbeispiel. 5.2 Methodik Das Thema erneuerbare Energien wird aus muliperspektivischer Sicht bearbeitet. Wie bei Thema 2 steht der interaktive Vortrag im Mittelpunkt. Die erneuerbaren Technologien werden mithilfe der Anschauungsmaterialien (siehe unten) erklärt. Anknüpfend an die Theorie entwickeln die Teilnehmenden im letzten Drittel der Veranstaltung in Gruppenarbeit Skizzen für ein EE-Haus. Hierfür nutzen sie die Mindmap-Methode: Auf ein Plakat zeichnen sie die Energie-Technologien bzw. Energiequellen ein, die sie in ihrem Haus der Zukunft nutzen möchten, z.B. Photovoltaik, Solarwarmwasser, Wind, Pellets oder Holz, Biogas, Geothermie, gute Isolation, sparsame Verbraucher, sinnvolles Nutzerverhalten. Die Zeichnungen werden im Anschluss präsentiert und über die praktische Umsetzung der Vorschläge debattiert. 5.3 Arbeitsmaterialien Zur Veranschaulichung der EE-Technologien im Vortrag und für die Gruppenarbeit werden, neben Filzstiften und Plakaten, folgende Materialien aus dem Experimentierkoffer zu Thema 2 benötigt: Photovoltaik: Solarzelle, Motor, Kabel Solarthermie: Absorberstreifen, Oberflächenthermometer, weißer und schwarzer Stein Windenergie: Windgenerator, Windmessgerät Wasserenergie: Wasserrad Bioenergie: Pflanzenöllampe, Holzpellets, Rapssamen 68626619 Modul 14: Fachseminare EE –- Projektbeschreibung / FS1 46 6 Anschauungs- und Informationsmaterialien Die Seminarteilnehmerinnen und -teilnehmer erhalten folgende Materialien zum Mitnehmen: Handout zum Fachseminar mit PPT-Folien (3 Folien pro Seite), Fachtext zur Energiebildung und Literaturverzeichnis Diercke spezial „Globaler Klimawandel“ Praxis Geografie „Klimawandel“ Darüber hinaus werden folgende Unterrichtsmaterialien und Informationsbroschüren ausgelegt, die die Studienseminarleiterinnen und -leiter für ihre weitere Seminartätigkeit nutzen können: Bildungsmaterialien vom BMU: Erneuerbare Energien, Klimaschutz und Klimapolitik Bildungsmaterialien vom UfU: Schulpaket Solarsupport, Good-Practice Broschüre Solarsupport, Schulpaket CO2-frei zum Energiesparkonto für Schulen, Schulpaket Klimaschutz und Wohnen Bildungsmaterialien aus powerado: Offline-Spiel powerado, Box Primary, Box Next Generation, Märchenhafte Energie, Reiseführer EE Klimaschutz-to-go Broschüre von co2-online powerado-CD CD zum Spiel „Mission Blue Planet“ Film-DVD „(E)Mission CO2 diverse powerado-Flyer Flyer zum Energiesparmeisterwettbewerb von co2online Flyer zum Energiesparen an Schulen vom Bundesverband Schule Energie Bildung 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 47 7 Evaluationsbogen Evaluation der Fachseminare EE Veranstaltung zum Thema 1 2 3 Ortsangaben Bundesland: Ort: Seminartyp Hauptseminar □ Fachseminar: Eigene Schultätigkeit Schultyp: Klassenstufen: 4 unterrichtete Fächer: Wie bewerten Sie die Veranstaltung insgesamt? sehr gut gut weniger gut schlecht sehr gut gut weniger gut schlecht sehr gut gut weniger gut schlecht sehr gut gut weniger gut schlecht Wie bewerten Sie die Gewichtung von Theorie und Praxis? Bitte begründen Sie Ihre Meinung. Wie hat Ihnen die Präsentation durch die Mitarbeiter/innen gefallen? Welche Verbesserungsvorschläge haben sie? Bewertung der Qualität der Fachinhalte: Welche Fachinhalte fanden Sie besonders interessant? Warum? Welche Fachinhalte haben Ihnen gefehlt? Bewertung der Unterrichtsmethoden, Aktivitäten bzw. Experimente: Welche Methoden, Aktivitäten bzw. Experimente haben Ihnen besonders gut gefallen? Warum? Welche Methoden, Aktivitäten bzw. Experimente fanden Sie weniger gelungen? Warum? Bewertung der vorgestellten Materialien: Bitte begründen Sie Ihre Bewertung zu den Materialien: 68626619 48 Was halten sie von den Handouts? Wofür werden Sie sie nutzen? Welche neuen Erfahrungen konnten Sie in der Veranstaltung sammeln? Welche Anregungen nehmen Sie für Ihren Unterricht bzw. Ihre Seminare mit? Können Sie sich vorstellen, EE in Ihren Unterricht bzw. Ihre Seminarveranstaltungen zu integrieren? Wenn ja, in welche Fächer und in welcher Form? Welche Kompetenzen in EE würden Sie Ihren Schüler/innen vermitteln wollen? Was würden Sie an den Veranstaltungen verändern? Was ist offen geblieben? Weitere Anmerkungen Herzlichen Dank für Ihre Unterstützung! 68626619 Modul 14: Fachseminare EE –- Projektbeschreibung / FS1 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 49 8 Fachtext „Warum Energiebildung?“ Trotz ambitionierter Klimaschutzziele hat Deutschland weiterhin einen Nachholbedarf in Sachen Klima- und Energiebildung. Zwar sind Energiethemen, insbesondere das Thema erneuerbare Energien, in fast alle Rahmenlehrpläne integriert, sie werden im Unterricht aber oft nur am Rande behandelt. Den Lehrkräften fehlen die Praxis und das notwendige Fach- und Methodenwissen. Gleichzeitig mangelt es an Bildungsmaterialien für einen handlungsbezogenen, fächerübergreifenden und partizipativen Unterricht sowie die Integration der Thematik in Schulbücher und Arbeitshefte. Auch an den Hochschulen werden die Lehramtstudentinnen und -studenten dahingehend immer noch unzureichend ausgebildet. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie im Rahmen des Vorläuferprojekts powerado (Behringer/Jannsen 2008b; Behringer/Jannsen/Wellige 2007d). Für eine feste curriculare Verankerung der Klima- und Energiethematik sprechen sowohl gesellschaftliche als auch bildungspolitische und didaktisch-methodische Gründe. Eine Untersuchung der Rahmenlehrpläne der Grundschule von 15 Bundesländern sowie der weiterführenden Schulen in Berlin und Bayern zu den Themen Energie, erneuerbare Energien und Energiesparen zeigt, dass Energiethemen mittlerweile in fast alle Rahmenlehrplänen aufgenommen worden sind (Scharp/Schmidthals/Mischek 2008), jedoch in unterschiedlicher Intensität. Erneuerbare Energien werden vor allem am Beispiel der Wind- und Wasserenergie behandelt, Solarenergie wird seltener und Biomasse noch seltener aufgeführt. Das Thema Energie wird vielfach mit dem Thema erneuerbare Energien verbunden. In den Bildungsplänen finden sich die Begriffe Energieträger, Energienutzung, Energieumwandlung, Energiequellen, Energiegewinnung, Energieumsetzung, Energieübertragung und Ressourcen. Energiesparen bzw. Stromsparen taucht im Grundschulbereich nur in sechs Bundesländern auf. Das Thema Klimawandel findet sich nicht in den Rahmenlehrplänen der Grundschule. Auch in der Sekundarstufe 1 finden sich die Energiethemen häufig, aber nicht durchgehend. Aus curricularer Sicht können Energiethemen also „problemlos“ in den Unterricht integriert werden. Generell lässt sich festhalten, dass zum allgemeinen Bildungsauftrag der Schule auch die Übernahme von Verantwortung für den Erhalt der Umwelt als Teil der Persönlichkeitsentwicklung gehört. In der Umweltwissenschaft wird Energiebildung als Schlüsselqualifikation im Sinne einer Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) bezeichnet. Auch in Hinblick auf die Neuorientierung der schulischen Bildung weg von rein fachlichen Lernzielen hin zum Erwerb von Schlüsselkompetenzen kann Energiebildung einen Beitrag leisten. Denn sie befähigt Schülerinnen und Schüler zu einem aktiven Umgang mit den Folgen von Globalisierung, demografischem Wandel, digitaler Technologie und Umweltschäden, Schlüsselkompetenzen im Sinne eines lebenslangen Lernens (EU-Kommission 2002). Vor allem aber auch aus den gesellschaftlichen Herausforderungen lässt sich eine Rechtfertigung für die Energiebildung ableiten, da im Hinblick auf den Klimawandel und mit der Verknappung fossiler Energieträger neue Wege in der Energieversorgung eingeschlagen werden müssen. Um den globalen Temperaturanstieg über 2°C zu verhindern, müssen die Industrieländer ihren CO2-Ausstoß um 80 % bis 2050 verringern (IPCC 2007). Ohne weitreichende gesellschaftliche, politische und wirtschaftliche Veränderungen wird dieses Ziel nicht umsetzbar sein. Die Schule hat die Chance diese Veränderungen frühzeitig anzustoßen, indem sie die Schülerinnen und Schüler zu einem nachhaltigen Umgang mit unseren Ressourcen – vor allem den Energieressourcen – befähigt. Der Unterricht kann hier direkt an die Erfahrungen der Schülerinnen und Schüler anknüpfen, denn im Alltag treffen sie bereits vielfältige „Energieentscheidungen“, zum Beispiel bei der Wahl der Verkehrsmittel, beim Energieverbrauch im Haushalt oder durch ihr Konsumverhalten. Mit dem Einzug in eine eigene Wohnung oder der 68626619 Modul 14: Fachseminare EE –- Projektbeschreibung / FS1 50 Anschaffung eines Autos kommen weitere wichtige Entscheidungen auf sie zu. Diese Beispiele verdeutlichen, wie elementar wichtig Energiebildung für unseren Lebensstil ist, ohne diese vermögen wir weder verantwortungsbewusst noch ökonomisch rational zu handeln. Um unserer Verantwortung zum Klimaschutz gerecht zu werden, muss die Energiebildung vom Wissen zum Handeln führen. Viele Menschen sind bereits durch Medien über andere Informationswege für Klimafragen sensibilisiert. Diese Sensibilisierung führt aber nicht automatisch zur Verhaltensänderung. Zwischen Umweltbewusstsein und alltäglichem Handeln besteht weiterhin eine große Lücke (vgl. Kromer/Hatwagner/Rauscher 2007). Nach sozialwissenschaftlichen Forschungsergebnissen muss ein nachhaltiger Umgang mit Energieressourcen in konkreten Handlungssituationen oder anhand alltagspraktischer Beispiele gelernt und wenn möglich durch (finanzielle) Anreize gesichert werden. Reine Informationsvermittlung, Kampagnen oder Vorbilder reichen dafür nicht aus. Um vom Wissen zum Handeln zu gelangen, muss Energiebildung in der Schule als integratives Thema fest verankert werden. Hierfür ergeben sich vielfältige Anknüpfungspunkte zu den vorhandenen Rahmenlehrplänen, Unterrichtsfächern, Lernbereichen, schulinternen Curricula und Schulprogrammen. Behringer, Rolf/Jannsen Sigrid (2008b): Lehrerausbildung an der Hochschule – Ergebnisse des 2. Fachgesprächs. Ergebnisbericht PF4. Freiburg: International Solar Society/Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie. Behringer, Rolf/Jannsen, Sigrid/Wellige, Irina (2007d): Auswertung der Lehrerbildung für erneuerbare Energien an den pädagogischen Hochschulen Baden-Württembergs und den Universitäten Niedersachsens. Ergebnisbericht PL5. Freiburg: International Solar Energy Society/Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie. Europäische Kommission (2002): Ein europäischer Raum des lebenslangen Lernens. Brüssel, online: http://ec.europa.eu/dgs/education_culture/publ/pdf/ll-learning/area_de.pdf [Zugriff 17.9.09]. IPCC 2007: Zusammenfassung für politische Entscheidungsträger. In: Klimaänderung 2007: Wissenschaftliche Grundlagen. Beitrag der Arbeitsgruppe I zum Vierten Sachstandsbericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderung (IPCC), Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. 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Klimaschutz und Klimapolitik (Schülerarbeitsheft und Lehrerhandreichung Sek I+II, auch auf Englisch und Französisch) Klimawandel (Schülerarbeitsheft Grundschule) Umwelt und Gesundheit (Schülerarbeitsheft Grundschule, auch auf Englisch) Wasser im 21. Jahrhundert (Schülerarbeitsheft und Lehrerhandreichung Sek I+II, auch auf Englisch und Französisch) Wasser ist Leben (Schülerarbeitsheft Grundschule) 68626619 Modul 14: Fachseminare EE –- Projektbeschreibung / FS1 58 Weitere Bildungsmaterialien Erneuerbare Energien in der Grundschule. Band 1 Energie(sparen) – Sonnenenergie. Kaiser, Astrid/ Lüschen, Iris/ Reimer, Monika. energie.bildung: www.energiebildung.uni-oldenburg.de. Klimadetektive in der Schule – eine Handreichung – Klassenstufen 5-10. Tilman Langer, Umweltbüro Nord e.V. Lebensraum Wasser. Anpassungsleistungen von Tieren und Menschen. Baustein G. Materialien für den naturwissenschaftlichen Unterricht für die Klassen 5/6. Emden, Markus/ Sumfleth, Prof. Dr. Elke. Universität Duisburg-Essen. Luft und Fliegen. Selbstständiges Experimentieren lernen in Klassenstufe 5/6. Anregungen zum kompetenzorientierten Unterricht. Landesinstitut für Lehrerbildung und Schulentwicklung, Behörde für Schule und Berufsbildung. Hamburg. Sind nachwachsende Rohstoffe Deutschlands Zukunft? Schülerheft Modul 4 (Jahrgangsstufe 9-11/12). Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. Steckbrief Wasser. Eigenschaften des Wassers. Baustein F. Materialien für den naturwissenschaftlichen Unterricht für die Klassen 5/6. Emden, Markus/ Sumfleth, Prof. Dr. Elke. Universität Duisburg-Essen. Schulbücher Globaler Klimawandel, Diercke spezial, Sven Harmeling, Germanwatch, Westermann Verlag 2008. Materialsammlung Energie, Cornelsen Verlag. Praxis Geografie – Klimawandel, Westermann Verlag 2009. TERRA global, Klima im Wandel, Klett Verlag. TERRA Thema, Globaler Klimawandel, Themenheft und Materialmappe, Klett Verlag. Sach- und Fachbücher Baedeker Reiseführer Deutschland – Erneuerbare Energien entdecken, Martin Frey, Karl Baedeker Verlag 2011. CO2 Lebenselixier und Klimakiller, Jens Soentgen und Armin Müller, oekom Verlag 2009. Energie. Kernthema für die Zukunft, Christoph Buchal, Forschungszentrum Jülich: www.energie-in-der-schule.de. Energie Revolution. Effizienzsteigerung und erneuerbare Energien als neue globale Herausforderung, Peter Hennicke und Susanne Bodach, oekom Verlag 2010. Epochen Wechsel. Plädoyer für einen grünen New Deal, Michael Müller und Kai Niebert, oekom Verlag 2010. Kochen mit der Sonne. Solar kochen und backen in Mitteleuropa, Rolf Behringer und Michael Götz, ökobuch 2008. Next Bang! Wie das riskante Spiel mit Megatechnologien unsere Existenz bedroht, Pat Mooney, oekom Verlag 2010. Pendos CO2-Zähler. Die CO2-Tabelle für ein klimafreundliches Leben, co2online, Pendo Verlag 2007. Warum es ums Ganze geht. Neues Denken für eine Welt im Umbruch, Hans-Peter Dürr, oekom Verlag 2010. WasIstWas Band 3 – Energie, Tessloff Verlag. WasIstWas Band 125 – Das Klima, Tessloff Verlag. 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 59 Welt im Wandel: Zukunftsfähige Bioenergie und nachhaltige Landnutzung, WBGU 2009. Informationsbroschüren (zum Bestellen oder Download im Internet) basisEnergie (Informationsbroschüren zu Energie, Energieeffizienz und Erneuerbaren Energien, BINE Informationsdienst: www.bine.info Dem Klimawandel begegnen – Die Deutsche Anpassungsstrategie, BMU 2009: www.bmu.de/mediathek Energie dreifach nutzen. Strom, Wärme und Klimaschutz: Ein Leitfaden für kleine Kraft-WärmeKopplungsanlagen, BMU 2009: www.bmu.de/mediathek Energie effizient nutzen – Tipps zum Klimaschützen und Geldsparen, BMU 2009: www.bmu.de/mediathek Erneuerbar beschäftigt! Kurz- und langfristige Arbeitsplatzwirkungen des Ausbaus der erneuerbaren Energien in Deutschland, BMU 2008: www.bmu.de/mediathek Erneuerbare Energien. Innovationen für eine nachhaltige Energiezukunft, BMU 2009: www.bmu.de/mediathek Erneuerbare Energien in Zahlen. Nationale und internationale Entwicklung, BMU 2010: www.bmu.de/mediathek Erneuerbare Energien 2020. Potenzialatlas Deutschland, Agentur für Erneuerbare Energien 2010: www.unendlich-viel-energie.de Informationen zum Thema „Klimaschutz“: Erkenntnisse, Lösungsansätze und Strategien. Allianz Umweltstiftung: www.allianz-umweltstiftung.de/publikationen/wissen/index.html Klimawandel in Deutschland - Anpassung ist notwendig, BMU 2009: www.bmu.de/mediathek Mut zur Nachhaltigkeit, Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie: www.mut-zur-nachhaltigkeit.de Strom aus erneuerbaren Energien – Zukunftsinvestition mit Perspektiven, BMU 2009: www.bmu.de/mediathek Transfer-21. Zukunft gestalten lernen. Bildungsmaterialien: www.transfer-21.de Umweltbewusstsein in Deutschland 2010, BMU 2010: www.bmu.de/mediathek Internetadressen für den Unterricht Agentur für Erneuerbare Energien – Informationsportal: www.unendlich-viel-energie.de Aktion Klima, Onlineplattform für Unterrichtsmaterial: www.klimawink.de BINE Informationsdienst – Energieforschung für die Praxis: www.bine.info Bildungsservice vom Bundesumweltministerium: www.bmu.de/bildungsservice Bundesverband Schule Energie Bildung: www.schule-energie-bildung.de Bundesverband Windenergie e.V.: www.wind-energie.de CO2-Maus: Internetportal für Kinder: www.co2maus.de Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e.V.: www.dgs.de Energieatlas: www.energie-atlas.ch Energieportal: www.das-energieportal.de Energiesparkonto und Energiesparclub von co2online: www.energiesparclub.de Environmental Practitioner Programme (eLearning zu CO2): www.carboncounter.info 68626619 Modul 14: Fachseminare EE –- Projektbeschreibung / FS1 60 Famos – Mobile Solarwerkstatt: www.solarwerkstatt-famos.de Geolino: www.geolino.de Informations- und Kommunikationsplattform Agenda 21 Treffpunkt: www.agenda21-treffpunkt.de Initiative „Mut zur Nachhaltigkeit“: www.mut-zur-nachhaltigkeit.de Internationale Internetplattform für Klimabildung (engl.): www.teacherscop15.dk Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC): www.ipcc.ch Jugendsolarprojekt von Greenpeace: www.jugendsolarprojekt.ch Kampagne „Klima sucht Schutz“: www.klima-sucht-schutz.de Kinderseite des BMU: www.bmu-kids.de Klimaexpedition: www.german.org/klimaexpedition.htm Klimapass: www.klima-pass.de Klimaschutzinititative des BMU: www.bmu-klimaschutzinitiative.de Klimaschutzschulenatlas: www.klimaschutzschulenatlas.de Lexikon Energiewelten: www.energiewelten.de/elexikon/lexikon/index3.htm ÖKO-TEST: www.oekotest.de Powerado: www.powerado.de; www.ufu.de/powerado; www.izt.de/powerado Solarserver – Internetportal zur Sonnenenergie: www.solarserver.de Solarsupport an Schulen – EE sichtbar machen: www.solarsupport.org Umweltbundesamt (UBA): www.umweltbundesamt.de Umweltchecker Netzwerk: www.umweltchecker.de Umwelt- und Prognose Institut: www.upi-institut.de Umweltschutz an Schulen: www.umweltschulen.de/energie Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU): www.ufu.de/bildung UN-Dekade „Bildung für nachhaltige Entwicklung“: www.dekade.org Verbraucherzentrale der Energieberatung: www.verbraucherzentrale-energieberatung.de Computerspiele und Quiz Bilderquiz zum Aufbau einer Windkraftanlage vom Bundesverband Windenergie: www.windenergie.de/wirbelwind_games Computerspiel „A New Beginning“: www.daedalic.de/ANB/index.php/home.html (DVD-Bestellung) Klimaquiz von Bildungscent: www.bildungscent-spiel.de/klima Klimaquiz „Mission Blue Planet“ von co2online: www.mission-blue-planet.de „Öko-Profi. Teste dein Umweltwissen“ auf der Kinderwebseite vom BMU: www.bmu-kids.de/Spiele/Bildungsmaterialien/index.php 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 61 Onlinespiel „Climate Challange“ vom BBC: http://makesyouthink.net/games/climate-challenge/flash Onlinespiel „Energetica“ von Schulen ans Netz, BMU, BMBF: www.energiespiel.de Onlinespiel „Energy for Life“ von der DGS: www.energie-ist-entwicklung.de/spiel.html Onlinespiel “Lolly vs. The Energy Monkeys” auf dem britischen Internetportal “National Grid for learning": www.cwndesign.co.uk/funergy/game/index.html Onlinespiel „Green Planet Game“ von der US-Umweltorganisation Global Green und Starbucks: www.planetgreengame.com Onlinespiel „Keep Cool Online“ zum Klimawandel: www.keep-cool-online.de Onlinespiel „5x5“ von powerado Onlinespiel „powerado“ zur Energieversorgung: www.powerado.de (oder als CD beim UfU erhältlich) Onlinespiel „PowerScout“ von der Deutschen Energieagentur: www.stromeffizienz.de/fileadmin/powerscout/index.htm Onlinespiel „PowerUp“ von IBM: www.powerupthegame.org Onlinespiel „Switch‘em off“ vom WWF: http://apps.panda.org/switchemoff/game.php?lang=de Onlinespiel „Trouble Shooter“: http://makesyouthink.net/games/trouble-shooter/flash/ Onlinespiele und Quiz zu Sonne, Solarstrom und Energiesparen von SMA Technology: www.solar-isfuture.de/kids Quarks-Quiz „Klima-Retten” vom WDR: www.wdr.de/themen/_phpinclude_/quiztool2/index.php?qid=474 Quiz zu Windenergie, Solarenergie und Klimaschutz: www.volker-quaschning.de/quiz/index.php Spielplattform „Energy Hog“ von der US-Kampagne „Alliance to save energy“: www.energyhog.org/childrens.htm Weitere Onlinespiele auf englisch zum Thema Umwelt: www.gamesforchange.org CO2-Rechner, Rechner zum ökologischen Fußabdruck und interaktive CO 2-Simulationen CO2-Rechner für Schulen: www.solarsupport.org CO2-Rechner des WWF: www.co2-rechner.wwf.de/wwf oder www.footprint.ch (WWF-Schweiz) CO2-Waage, Deine CO2-Diät und Dein CO2-Haushalt von co2online: www.klima-sucht-schutz.de/mitmachen Energiesparkonto für Schulen von co2online: www.energiesparclub.de/schule Fußabdruck Rechner vom BUND: www.latschlatsch.de Klimachecker für Kinder, CO2-Jugendrechner und CO2-Rechner: www.klimaktiv.de Mein CO2-Check: www.co2maus.de Sammlung von CO2-Rechnern in englischer Sprache: www.carboncounter.info/calculators.html Simulation „Climate Change” zum ökologischen Fußabdruck vom BBC: www.bbc.co.uk/climate/adaptation/jack.shtml Simulation „KonsuManiac“ zum ökologischen Fußabdruck im Konsumbereich vom Umweltlandesministeriums Wien/Österreich: www.umweltbildung.at/konsumaniac/index.html 68626619 Modul 14: Fachseminare EE –- Projektbeschreibung / FS1 62 Filme Animation – Solarthermie (1 min), Agentur für Erneuerbare Energien: www.unendlich-viel-energie.de Das Kombikraftwerk (7 min), Agentur für Erneuerbare Energien: www.unendlich-viel-energie.de Der Apfel (1 min), Internationale Sommeruniversität des KMGNE: www.ufu.de/multimedia Die Erde hat Fieber (2 min), Internationale Sommeruniversität des KMGNE: www.ufu.de/multimedia Die Rechnung, Germanwatch (4 min): www.germanwatch.org/klima/film09.htm Eine unbequeme Wahrheit (93 min): auszuleihen an allen Landesbildstellen (E)Mission CO2 (8 min): UfU, www.ufu.de/multimedia Energiesparen an Schulen (4 min): co2online: www.energiesparclub.de/schule fifty/fifty – Energiesparen an Schulen (14 min), UfU: www.ufu.de/multimedia (auch zu bestellen auf DVD) Grow up cool down (1 min), Greenpeace (2008): www.youtube.com/watch?v=bcao6kzh-WM Kraftwerkspark der Zukunft (8 min), Agentur für Erneuerbare Energien: www.unendlich-viel-energie.de Medienpaket „Klima und Energie“ (verschiedene Filme), Ecomove: www.medienpaket-klima.de Solarenergie – Spezial (30 min). S6 Bibliothek der Sachgeschichten von und mit Armin Maiwald. Sendung mit der Maus. WDR: www.bibliothek-der-sachgeschichten.de Unsichtbarer Feind. Kinder auf den Spuren des Klimawandels (31 min), ¾ Plus: www.unsichtbarerfeind.de Up de Bank (2 min): Internationale Sommeruniversität des KMGNE: www.ufu.de/multimedia Wake Up, Freak out – then Get a Grip (11 min): www.wakeupfreakout.org Weitere Filme der Agentur für Erneuerbare Energien: www.unendlich-viel-energie.de Radiobeiträge und Hörbücher Deutschlandradio – Kakadu (verschiedene Radiosendungen u. a. zu Energie und Umwelt): www.kakadu.de/radiothek Hörbuch „Die Erde hat Fieber“: www.mut-zur-nachhaltigkeit.de (unter Publikationen) Hörbuch „Die Erde am Limit“: www.mut-zur-nachhaltigkeit.de (unter Publikationen) Informationsangebote zu Ausbildung und Studium im Bereich EE Aus- und Fortbildungsangebote für Erneuerbare Energien (2008), Wissenschaftsladen Bonn e.V.: www.jobmotorerneuerbare.de/download/Aus-und-Fortbildung2008-05.pdf Aus- und Weiterbildung im Bereich erneuerbare Energien, Bundesverband Windenergie e.V.: http://www.windenergie.de/fileadmin/ dokumente/Themen_A-Z/Arbeitspl%E4tze /ausbildung.pdf Berufliche Aus- und Fortbildungswege im Überblick (2008), Bundesinstitut für Berufsbildung (BIBB): www.bibb.de/dokumente/ppt/Forum_Ausbildung_EE.ppt Boxer - Infodienst: Regenerative Energie (Webportal): http://www.boxer99.de/erneuerbare_energien_job.htm Duale Berufsausbildung im Bereich erneuerbarer Energien (2007), Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): http://www.bmbf.de/pub/duale_berufsausbildung_erneuerbare_energien.pdf 68626619 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 63 Duales Studium erneuerbare Energien - Das Informationsportal zum Studium im Bereich erneuerbare Energien, Studium Erneuerbare Energien (Webportal): www.studium-erneuerbare-energien.de Erneuerbare Energien - ein Arbeitsmarkt für Frauen! (2008), Life e.V.: www.life-online.de/download/ publication/erneuerbare_ broschuere_web.pdf Erneuerbare Energien – Studium, Ausbildung und Beruf, Agentur für Erneuerbare Energien: www.erneuerbarekarriere.de Erneuerbare Energie – Studien- und Ausbildungswege, Bundesagentur für Arbeit (Webportal): http://www.abi.de/arbeitsmarkt/branchenreports/erneuerbare-energien-studien-u05349.htm Jobstarter Regional- Ausbildung in erneuerbaren Energien fördern – doppelt die Zukunft sichern (2009), Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): http://www.bmbf.de/pub/jobstarter_regional_22009.pdf Studienangebote für Erneuerbare Energien (2007), Wissenschaftsladen Bonn e.V.: www.meenergy.de/fileadmin/user_ upload/dokumente/Studienangebot_ EE_2007.pdf Studium der Erneuerbaren Energien, gate4renewables, G4R (Webportal): http://www.gate4renewables.de/studium/ Umwelt schafft Perspektiven (2008), Deutscher Industrie- und Handelskammertag: http://www.dihk.de/inhalt/download/umweltberufe.pdf 68626619 64 Modul 14: Fachseminare EE –- Projektbeschreibung / FS1 10 Glossar Absorption Absorption ist eine Eigenschaft, die das Licht betrifft. Sie kann auch Lichtaufnahme genannt werden. Dabei wird das Licht von dem Gegenstand aufgenommen und zu Wärme umgewandelt. Das geschieht besonders auf dunklen Flächen. Atmosphäre Dies ist eine schützende Schicht aus Gasen, die unsere Erde umgibt. Sie ist ungefähr 700 km dick. Bioenergie Das ist Energie, die in Pflanzen und Tieren enthalten ist. Beispielweise in Holz oder in Zuckerrüben, aber auch in einem Stück Fleisch oder in der Wurst. Manchmal werden nur Teile einer Pflanze zur Gewinnung der Bioenergie genutzt, zum Beispiel für Pflanzenöl die Früchte oder Samen, Holzreste. Biogas Biogas ist ein energiereiches Gas, das man zum Heizen und Kochen nutzen kann. Man kann auch Strom daraus gewinnen. Biogas bildet sich, wenn Pflanzen, pflanzliche oder tierische Reste ohne Luftzufuhr verrotten. Tierische Reste können auch Gülle und Mist sein. Das passiert unter natürlichen Bedingungen z. B. in Sümpfen. Heute kann man Biogas auch in großen Kesseln herstellen, in die man tierische und pflanzliche Reste hinein tut und luftdicht abschließt. Die Biogasbildung kann man solange fortsetzen, wie man tierische und pflanzliche Abfälle zur Verfügung hat. Und so ständig Biogas gewinnen. Biogas ist also eine erneuerbare Energie. CO2 (kurz Kohlendioxid genannt) Das ist die chemische Formel für Kohlenstoffdioxid, ein Gas (Treibhausgas), das beim Verbrennen von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen wie Öl, Kohle oder Gas entsteht. Es ist in der Atmosphäre enthalten. Dort verhindert es, dass die von der Erde aufsteigende Wärme in das Weltall entweicht. Das nennt man Treibhauseffekt. Je mehr CO2 in die Atmosphäre gelangt, desto mehr der aufsteigenden Wärme wird in der Atmosphäre gehalten und die Temperatur der Erdatmosphäre steigt an. Das nennt man dann den vom Menschen gemachten Treibhauseffekt. Diode/Leuchtdiode Eine Leuchtdiode wird oft – abgekürzt- auch LED genannt. Es ist eine Art Glühlampe, die aber nicht warm oder heiß wird, wenn sie leuchtet. Sie hat eine viel längere Lebensdauer als eine Glühlampe und verbraucht wesentlich weniger Strom. Leuchtdioden gibt es in verschiedenen Farben. Dynamo Mit einem Dynamo kann man Strom erzeugen und so eine Lampe zum Leuchten bringen, wie z.B. an dem Fahrrad. Wenn sich das kleine Rad am Dynamo beim Fahrradfahren dreht, leuchten die Lampen am Fahrrad. Der Dynamo erzeugt den Strom folgendermaßen: Der Reifen dreht das Rädchen am Dynamo. Dieses Rädchen sitzt auf einer Achse. Auf der Achse ist ein Knäuel aus Kupferdraht. Das Knäuel sieht aus wie ein kleiner Wollknäuel. An der Wand des Dynamos sitzen außerdem Magnete. 68626619 65 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 Wann immer sich ein Kabelknäuel zwischen Magneten dreht, beginnt ein Strom in den Kupferdrähten zu fließen. Und dieser Strom lässt die Fahrradlampen leuchten. El Salvador El Salvador ist ein Staat in Zentralamerika. Es ist ein sehr kleines Land, in dem sehr viele Menschen leben. Endenergie Wird die Primärenergie genutzt, um Strom herzustellen, geht bei diesem Herstellungsprozess ein Teil der Primärenergie verloren. Der Teil der Primärenergie, der übrig bleibt und der dann im Strom enthalten ist, wird Endenergie genannt. Endenergie - das ist also die Energie, die wir aus der Steckdose in Form von Strom beziehen. Energie Wir brauchen Energie, um uns mit dem Auto, der Bahn oder dem Flugzeug fortzubewegen, wenn wir die Heizung einschalten, damit es warm wird, oder das Licht einschalten, damit es hell wird. Außerdem brauchen wir Energie, um uns selbst zu bewegen und am Leben zu halten. Energie wird in Kilowattstunden (kurz: kWh) gemessen. Energieeffizienz Energieeffizienz bedeutet, mit einer möglichst geringen Menge Energie ein Gerät zu betreiben. z.B. eine Waschmaschine soll möglichst wenig Energie brauchen, um eine bestimmte Menge Wäsche zu waschen. Alle Geräte kann man energieeffizient machen. Energiesparen Energiesparen bedeutet, Energie nicht nutzlos zu verbrauchen, z.B. das Licht im Raum zu löschen, wenn niemand in dem Raum ist. Oder die Fenster im Winter rechtzeitig zu schließen, nachdem schon genügend frische Luft hereingekommen ist, sodass der Raum nicht auskühlt. Die Heizung kann ausbleiben bzw. sie läuft nicht länger als nötig. Energieverlust Bei der Produktion von Strom aus fossilen Energiequellen in Kraftwerken wird immer auch ein bestimmter Anteil Wärme erzeugt. Es wird also nicht alle Energie, die in der Kohle, dem Öl oder dem Gas steckt, in Strom umgewandelt Dieser Anteil geht für die Stromproduktion verloren und wird als Energieverlust bezeichnet. Auch Autos und kleine und große Geräte haben beim Betrieb einen Energieverlust. Forscher arbeiten daran, den Energieverlust der Geräte und Autos zu verringern. Erdgas Erdgas gehört zu den fossilen Energieträgern. Es ist ein energiereiches, brennbares Gas, das vor vielen Millionen von Jahren tief in der Erde entstanden ist. Es hat sich durch Zersetzung von abgestorbenen Kleinstlebewesen oder Pflanzenteilen gebildet. Erdöl Erdöl ist ein energiereiches, brennbares Öl. Es hat sich ähnlich wie Erdgas vor vielen Millionen Jahren gebildet. Es gehört auch zu den fossilen Energieträgern. 68626619 66 Modul 14: Fachseminare EE –- Projektbeschreibung / FS1 Erdwärme/Geothermie Die Erde hat in ihrem Inneren viel Wärme. Diese kommt an vielen Stellen als heiße Quelle an die Erdoberfläche. Da die Energie der Erde unerschöpflich scheint, wird die Erdwärme zu den erneuerbaren Energien gezählt. Mit tiefen Bohrungen kann man auch die Erdwärme tief in der Erde nutzen. Geothermie bedeutet dasselbe wie Erdwärme. „Geos“ ist ein griechisches Wort und bedeutet die „Erde“ und „Thermos“ bedeutet „Wärme“. Erneuerbare Energien Das sind Energien, die in der Natur vorkommen und die wir nicht aufbrauchen können, weil sie immer wieder neu entstehen. Die Energie vom Wind, vom Wasser, von der Sonne, aus der Biomasse und die Erdwärme sind erneuerbare Energien. Generator Das ist eine Maschine, die Bewegungsenergie in elektrische Energie, also Strom umwandelt. Ein ganz einfacher Generator besteht vor allem aus blanken Kabeln. Diese sind immer umeinander gewickelt wie ein Wollknäuel. Um Strom zu erzeugen, braucht man noch ein Magnetfeld. Magneten haben ein Magnetfeld. Man kann es nicht sehen, aber Magneten können andere Metalle anziehen. Bei einem ganz einfachen Generator kann das blanke Kabelknäuel auf einer Achse sitzen und sich zwischen den Magneten drehen. Oder auch umgekehrt: Der Magnet sitzt auf der Achse und dreht sich in dem Kabelknäuel. Diesen Generator nennt man Dynamo, der auch am Fahrrad befestigt ist. Geothermie s. Erdwärme Geothermie ist ein zusammengesetztes Wort aus den folgenden griechischen Begriffen: „Geos“ bedeutet Erde und „Thermos“ bedeutet Wärme. Grad Celsius (°C) Das ist die Einheit, in der die Temperatur gemessen wird. Im Sommer ist es in Deutschland tagsüber über 20°C. Wenn es 0°C oder weniger ist, dann gefriert Wasser. Unsere Körpertemperatur liegt bei 37°C. In anderen Ländern, z.B. in Amerika, hat man eine andere Einheit gewählt, um die Temperatur zu messen. Diese heißt Fahrenheit. Klima/Klimawandel Als Klima wird das Wetter über einen Zeitraum von mindestens 30 Jahren bezeichnet. Spricht man über Klima, so sind das Wetter aller Jahreszeiten und die Unterschiede von Tag und Nacht über mindestens einen Zeitraum von dreißig Jahren gemeint. Das Klima sagt etwas über das durchschnittliche Wetter für ein bestimmtes Gebiet auf der Erde aus. Verändert sich das Wetter in einem so langen Beobachtungszeitraum, spricht man von Klimawandel. 68626619 67 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 Kilowattstunde (kWh) Das ist die Maßeinheit für Energie, wie Meter für eine Länge. Wenn man die Stromrechnung bekommt, steht darin, wie viele Kilowattstunden in einem Monat verbraucht wurden. Entsprechend muss bezahlt werden. Wenn eine Solaranlage mit der Leistung von einem Kilowatt eine Stunde lang Sonnenlicht in Strom umwandelt, so ist das eine Energiemenge von einer Kilowattstunde. Eine Kilowattstunde wird kWh abgekürzt. Dabei steht das „k“ für Kilo und meint damit 1000. Eine Kilowattstunde sind auch 1000 Wattstunden. Das „W“ steht für Watt und das „h“ für Stunde. Stunde heißt auf Englisch „hour“. Kraftwerk Ein Kraftwerk ist eine Art “Fabrik”, in der elektrische Energie, also Strom, aus fossilen oder erneuerbaren Energien hergestellt wird. Krokodilklemme Die Krokodilklemme ähnelt der Schnauze eines Krokodils mit seinen Zähnen. Daher der Name. Sie funktioniert wie eine Wäscheklammer, kann jedoch elektrischen Strom leiten, da sie aus Metall ist. Leistung Leistung ist die Energie, die in einer bestimmten Zeit verbraucht wird. Eine Leistung hat zum Beispiel jedes elektrische Gerät. Sie wird in Watt (kurz W) gemessen. Lux Lux ist eine Einheit, wie Meter oder Sekunde. Wie Entfernungen oder Zeiten kann man die Stärke des Lichts mit Lux angeben. 1 Lux ist so hell, wie eine Kerze in einem Meter Abstand. Das Einheitenzeichen ist lx. Die Beleuchtungsstärke wird mit dem Lichtmessgerät gemessen, das auch Luxmeter genannt wird. Luxmeter/Lichtmessgerät Das Luxmeter ist ein Gerät zur Messung der Lichtstärke. Nutzenergie Nutzenergie ist die Energie, die wir von einem Energieträger nutzen können. Wird Holz verbrannt, ist die entstehende Wärme die Nutzenergie. In einer Glühbirne wird elektrischer Strom in Licht umgewandelt. Das Licht ist die Nutzenergie. Es entsteht auch Wärme, die wir aber nicht nutzen. Photovoltaik/Fotovoltaik Das ist die Umwandlung von Sonnenlicht in Strom. Das passiert in einer Solarzelle. Man nennt sie auch Fotovoltaikzelle. Primärenergie Primärenergie ist die Energie in der Form, wie sie in der Natur vorkommt, wie zum Beispiel Kohle oder Holz, Erdöl oder Erdgas. 68626619 68 Modul 14: Fachseminare EE –- Projektbeschreibung / FS1 Prisma Wenn weißes Licht durch Glasprismen dringt, zeigt sich auf weißem Papier ein farbiges Band. Man sieht, dass das weiße Licht aus mehreren Farben zusammengesetzt ist. Das weiße Licht durchdringt das Prisma. Dabei werden die einzelnen Anteile des weißen Lichts unterschiedlich stark gebrochen und man sieht die verschiedenen Farben, aus denen das Licht zusammengesetzt ist. Prozent (%) Zahlen können in Prozent angegeben werden. Damit können Größen verglichen werden. So kann man zum Beispiel Kuchenstücke in ein Verhältnis zu einem ganzen Kuchen setzten. Der ganze Kuchen ist 100%. Die Hälfte davon ist 50% und davon noch mal die Hälfte ist 25% vom ganzen Kuchen. Reflexion Reflexion ist eine Eigenschaft, die das Licht betrifft. Sie kann auch Lichtabstoßung genannt werden und geschieht in Spiegeln oder durch sehr helle Flächen. Bei der Reflexion wird das Licht zurück geworfen (weiße Flächen, Spiegel). Sekundärenergie Die Primärenergie ist die Energie, die zum Beispiel in der Kohle enthalten ist. Sie wird in einem Kraftwerk zur Stromherstellung genutzt und in Strom umgewandelt. Der Strom wird als Sekundärenergie bezeichnet. Solarstrom Strom, der aus Sonnenenergie gewonnen wurde, wird Solarstrom genannt. Solarthermie So wird die Sonnenwärme genannt. Solarzelle/ Photovoltaikzelle/Fotovoltaikzelle Solarzellen sind dünne Kristallplatten aus Silizium. Silizium gewinnt man aus Sand in einem sehr komplizierten Verfahren. Trifft Licht auf die Solarzellen, entsteht eine elektrische Spannung und ein elektrischer Strom fließt. Kurz gesagt: mit Solarzellen kann man elektrischen Strom machen. Photovoltaikzelle ist ein anderes Wort für Solarzelle. Es leitet sich aus dem griechischen Wort „Phos/Photos“ gleich Licht ab. Voltaik leitet sich von dem Namen des Erfinders der Batterie, Alessandro Volta, ab. Oft wird nur kurz PV-Zelle gesagt. Sonnenkocher Mit großen Metallspiegeln werden die Strahlen der Sonne gebündelt und auf eine bestimmte Stelle gelenkt. Diese Stelle wird Brennpunkt genannt. Wenn man an diese Stelle einen Topf mit Wasser oder eine Pizza hinstellt, werden sie erhitzt. So kann man ohne Gas, Kohle oder Strom kochen. Es gibt auch ganz einfache Sonnenkocher, z.B. eine gut wärmeisolierte Kiste, die mit Alu-Folie ausgeschlagen ist und ein oder zwei Glasscheiben hat, durch die die Sonnenstrahlen in das Innere der Kiste scheinen. Der Deckel hat manchmal einen Spiegel. In die Kiste wird der Topf mit dem Essen gestellt, das erhitzt werden soll. Dann stellt man die Kiste so in die Sonne, dass möglichst viel Sonne in die Kiste scheint. Dieser Kocher wird auch Solarofen genannt. 68626619 69 Modul 14: Fachseminare EE – Materialien für die Fachseminare EE / FS5 Transparenz Transparenz ist eine Eigenschaft, die unterschiedliche Materialien betrifft. Sie kann auch Lichtdurchlässigkeit genannt werden. Scheint das Licht durch einen Gegenstand hindurch, so ist dieser transparent. Das geschieht zum Beispiel bei einer Glasscheibe, der Luft oder einem dünnen Stoff. Treibhauseffekt Siehe Erklärung CO2. Treibhausgase Das sind die Gase, die die von der Erde aufsteigende Wärme abfangen. Viele kommen in der Natur vor, wie zum Beispiel Kohlendioxid (CO2) und Methangas, das beim Vergären von Biomasse entsteht. Turbine Eine Turbine kann man auch "Kreiselmaschine" nennen. Sie ist eine Energiemaschine, die Energie von fließenden Flüssigkeiten oder Gasen in Drehenergie umwandelt. Mit der Drehbewegung wird eine angekuppelte Arbeitsmaschine, wie beispielsweise ein Generator, angetrieben und so wird Strom erzeugt. Turbinen sind eigentlich eine Weiterentwicklung von Wasserrädern, die früher zum Mahlen des Getreides oder zum Sägen von Holz genutzt wurden. Wasserkraft Wasser hat sehr viel Kraft. Die Wasserkraft wird in Wasserkraftwerken genutzt, um elektrischen Strom zu gewinnen. Die Wasserkraft gehört zu den erneuerbaren Energien, da Wasser immer wieder nachfließen kann und sich nicht verbraucht. Wasserrad Das Wasserrad ist ein Teil einer Wassermühle. Das Wasserrad wird durch die Energie des fließenden Wassers gedreht. Mit der Wassermühle wurde früher Getreide gemahlen und Holz gesägt. (Siehe auch Turbine) Watt (W) Watt ist eine Maßeinheit für elektrische Leistung. Eine 40W Glühbirne wandelt in 1 Stunde 40Wh elektrischer Energie in Licht und Wärme um. Windenergie Der Wind hat Energie. Das kann man z.B. daran erkennen, dass er Windräder drehen kann oder Segelschiffe fahren lässt. Je stärker der Wind weht, desto mehr Energie steckt in ihm. Die Windenergie gehört zu den erneuerbaren Energien, da sich der Wind immer wieder neu bildet und nicht verbraucht werden kann. Windmessgerät Mit dem Windmessgerät wird die Windgeschwindigkeit gemessen. Die Windstärke wird von „still“ bis „Orkan“ gemessen. Man gibt die Windstärke in Beaufort (bft) oder Knoten an. Wird eine Windstärke von 9 Beaufort gemessen ist das „Sturm“. 68626619 70 Modul 14: Fachseminare EE –- Projektbeschreibung / FS1 Winkel Richtungsunterschiede, Neigungen und Drehungen beschreiben wir mit Hilfe von Winkeln. Wenn man zum Beispiel Licht auf einen kleinen Taschenspiegel leuchten lässt, kann man es mit dem Spiegel in eine andere Richtung lenken. Das eintreffende Licht und das abstrahlende Licht stehen in einem Winkel zueinander, den man verändern kann, indem man den Spiegel dreht. Winkel werden in Grad gemessen. 68626619
