als Word-Datei
Werbung
1 Energieverbrauch Energie: Aktualität und Szenarien für die Zukunft Der Energieverbrauch der Menschheit hat seit der industriellen Revolution kontinuierlich zugenommen. Immer mehr Maschinen ersetzten menschliche Arbeitskraft. Doch damit diese auch funktionieren können brauchen sie Treibstoffe als Energie. Auch die alltäglichen Gegenstände die wir immer mehr und mehr benutzen um mobiler zu sein, durch die neue Art der Telekomunikation und dem Informationsaustausch an dem wir alle partizipieren verbrauchen wir in der Summe eine beachtliche Menge an Energie. Doch die fossilen Energieträger sind begrenzt und es stellt sich schon aktuell die Frage ob wir die Fördermenge bereits überschritten haben. Welche Alternativen bieten sich schon heute und auch in Zukunft um den Energiehunger der Welt zu decken. Wie wollen wir leben und wie müssen wir mit den Energiereserven umgehen, damit auch zukünftige Generationen den gleichen Lebensstandard und die gleiche Lebensqualität in Anspruch nehmen können. Das Thema in der Schule Die Schüler sollen einen Überblick über die aktuelle Situation in Deutschland erhalten, sich mit Zukunftsszenarien auseinandersetzten und erfahren welche Alternativen sich für die aktuellen Probleme und zukünftigen Generationen vorhanden sind. Wie wird Energie erzeugt und wo wird sie Verbraucht? Fossile Energieträger leisten heutzutage noch den größten Anteil zur Energieerzeugung. Erdöl, Kohle, Erdgas und Kernenergie sind da zu nennen. Diese sind jedoch nur begrenzt auf der Erde vorhanden und neigen sich in naher Zukunft dem Ende zu. Laut aktuellen Studien könnten wir bereits die “Peak Oil” Grenze überschritten haben. Also die Grenze an der die maximale Förderung erreicht ist. Selbst optimistische Prognosen gehen maximal von einer Grenze bis zum Jahr 2037 aus. Daraus resultiert, dass die Schüler zeit ihres Lebens von der Knappheit der Ressourcen betroffen werden. Ein Ende der möglichen Förderung überhaupt wird bis zum Ende dieses Jahrhunderts vorhergesagt. Aus diesem Grunde muss überlegt werden, wie der Energiehunger der Welt weiter gesichert wird. Hier bieten sich jedoch einige Alternativen. In Haushalten, Gewerbe, Industrie und im Verkehrssektor wird die erzeugte Energie verbraucht. Diese betreffen uns direkt oder indirekt. In einigen ist es möglich, durch direktes Handeln einzugreifen, um einerseits eine Lebensqualität aufrecht zu erhalten und andererseits den Verbrauch zu sinken, bis der Sektor der regenerativen Energieträger weiter ausgebaut ist. Der Sektor der regenerativen Energieträger macht trotz des stark geförderten Ausbaus in den letzten Jahren, aktuell nur etwa 10% aus. Es dominieren noch immer stark die fossilen Energieträger. Die Schüler sollen kennenlernen, welche alternativen in Frage kommen und wie diese neue Technik funktioniert. ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 2 M1 Energieverbraucher http://idowns.net http://3.bp.blogspot.com http://4.bp.blogspot.com http://3.bp.blogspot.com M2 Energieerzeugung/Energieverbrauch in Deutschland Energie, Was ist das? In der Physik versteht man unter Energie „die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten“. Diese Fähigkeit „Energie“ können wir nicht sehen, hören, schmecken oder riechen. Dennoch begegnen wir ihr in all ihren unterschiedlichen Erscheinungsformen im Alltag. Wir treffen auf sie z.B. in Form der Wärme des Feuers, vom Licht der Sonne und als Bewegung des Windes. Durch die Fähigkeit, dass Energie Arbeit verrichtet, kann z.B. Wasser erwärmt, eine Glühbirne zum Leuchten oder ein Fahrzeug in Bewegung gebracht werden. Energieformen: Energie kommt in unterschiedlichen Formen vor. Die bekanntesten davon sind sicher Licht, Wärme- oder Bewegungsenergie. Es gibt jedoch noch etliche andere Energieformen, die uns im Alltag begegnen, wie z. B. der elektrische Strom, Spannungsenergie, chemische Energie. Ein Beispiel: Die chemische Energie von Brennstoffen (Kohle) wird durch Verbrennen in thermische Energie (Wärme) umgewandelt. Dadurch wird Wasserdampf erzeugt, der diese Energie über Turbinen in mechanische Energie und dann mittels Generatoren weiter in elektrische Energie („Elektrischer Strom“) umwandelt. Womit wird Energie erzeugt? Fossile Energieträger wie Erdöl, Kohle, Erdgas und Atomenergie sind im Wesentlichen konzentrierte Sonnenenergie, die vor Millionen von Jahren in Form von organischem Material gespeichert und in einem langwierigen Prozess unter hohem Druck und hoher Temperatur umgewandelt wurde. Verbrennt man heute dieses „Konzentrat“, so wird dabei eine riesige Menge Energie freigesetzt, die unser tägliches Leben erleichtert (Autos, Heizen, Strom,...). Die Menge in Deutschland zur Herstellung von Energie genutzten Quellen haben einen Unterschiedlich hohen Anteil. Kohle, im Laufe mehrerer hundert Millionen Jahre aus den abgestorbenen Pflanzen versunkener Wälder entstanden, wird in Steinkohle und Braunkohle unterteilt. 2011 machte Steinkohle 12,60% und Braunkohle 11,70% bei der Herstellung von Energie in Deutschland aus. ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 3 Erdöl entstand durch Ablagerung von Kleinstlebewesen auf Meeres- und Seeböden, die von Sediment bedeckt wurden. Durch den hohen Druck und hohe Temperaturen bildete sich im Laufe von Jahrmillionen Erdöl. In Deutschland wurde im Jahr 2011, 34% Mineralöl zur Energieerzeugung eingesetzt. Erdgas ist ein brennbares Gas, das in unterirdischen Lagerstätten vorkommt. Es tritt häufig zusammen mit Erdöl auf, da es auf ähnliche Weise entsteht. Erdgase bestehen hauptsächlich aus Methan, unterscheiden sich aber in ihrer weiteren chemischen Zusammensetzung. Der Anteil machte dabei im Jahr 2011, 20,70% aus. Kernenergie (Atomenergie) wird durch die Spaltung von Schwermetallen, wie z.B. Uran und Plutonium erzeugt, die in Strom umgewandelt werden kann. Leider entsteht dabei auch gefährliche radioaktive Strahlung. Die Menge an Kernenergie zur Energieerzeugung in Deutschland 2011, betrug 8%. Neben den Fossilen Energieträgern wird in Deutschland auch Energie über Regenerative Energiequellen erzeugt. Hierbei betrug der Beitrag 2011, 10.90%. Ein kleiner Teil zur Energieerzeugung wurde im Jahre 2011 auch durch andere Energieträger hergestellt z.B. durch Müllverbrennungsanlagen, dieser machte 1,60% aus. Wo wird Energie verbraucht? In unserer modernen Welt ist ein Leben ohne Energie und die damit betriebenen Geräte, Fortbewegungsmittel, nicht mehr Vorstellbar. Auch die Herstellung und Weiterbearbeitung in Industrie und Gewerbe sind in unserem Leben essentiell. Energie wird also in hohem Maße alltäglich gebraucht. Nicht nur brauch z.B. unser Mobilfunktelefon Energie um zu funktionieren, sondern bereits bei der Herstellung musste dafür Energie aufgewandt werden. Die Industrie in Deutschland verbrauchte 2011, 28% der Gesamtenergie. Auch wollen wir täglich mobil sein, sei es mit dem Auto, dem Bus, der Straßenbahn oder dem Zug. Der Verkehrssektor verbrauchte 2011 in Deutschland 28% der Gesamtenergie. In unserem Heim wollen wir es warm haben, wir brauchen Licht und nutzen diverse elektrische Geräte. Haushalte in Deutschland brauchten 2011, 28% der insgesamt verbrauchten Energie in diesem Jahr. Neben dem Industriesektor, werden dort hergestellte Produkte, im Gewerbesektor weiterverarbeitet. Dieser benötigte im Jahr 2011, 16% der erzeugten Gesamtenergie in Deutschland. Aufgaben Aufgabe1: Lies dir den Text sorgfältig durch! Aufgabe2: Schreibe in das Diagramm „Energieerzeugung in Deutschland 2011“ zu den angegebenen Prozentzahlen die jeweiligen Energiequellen! Aufgabe3: Schreibe in das Diagramm „Energieverbrauch in Deutschland 2011“ zu den angegebenen Sektoren die jeweiligen Prozentzahlen! ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 4 M3 Energieerzeugung in Deutschland 2011 1.600% 10.900% 34% 20.700% 8% 11.700% 12.600% Aufgabe Aufgabe2: Schreibe in das Diagramm „Energieerzeugung in Deutschland 2011“ zu den angegebenen Prozentzahlen die jeweiligen Energiequellen! ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 5 M4 Energieverbrauch in Deutschland Gewerbe Haushalte Industrie Verkehr Aufgabe Aufgabe3: Schreibe in das Diagramm „Energieverbrauch in Deutschland 2011“ zu den angegebenen Sektoren die jeweiligen Prozentzahlen! ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 6 M5 „Peak Oil“ Das globale Ölfördermaximum ist die maximale Förderrate der weltweiten Erdölproduktion. Mit dem englischen Begriff peak oil oder wird ein Zeitpunkt bezeichnet, zu dem ein globales Ölfördermaximum erreicht ist und danach im globalen Maßstab abnimmt. Das Suchen, Finden und Fördern von Erdöl ist sehr ähnlich wie die Schatzsuche im Wald. Auch Erdöl ist ein hochbegehrter Stoff, der nicht erneuerbar ist, und das Finden beziehungsweise Fördern von Erdöl kann durch Technik und Erfindergeist gesteigert werden. Beim Erdöl gilt ebenfalls, dass das Entdecken von neuen Erdölquellen schwieriger wird, je mehr schon gefunden ist. 1859 wird in der USA zum ersten Mal erfolgreich nach Erdöl gebohrt. Erdöl wird dazumal vor allem als Brennstoff für Lampen verwendet. Im Laufe der Jahre steigt der Bedarf und die Einsatzmöglichkeiten von Erdöl stark an. Es wird nicht nur zu Energieerzeugung in Kraftwerken und Motoren gebraucht, sondern ist in vielen alltäglichen Produkten wie Plastik und auch Waschmitteln zu finden. Da der Rohstoff nicht in unbegrenzter Menge auf der Erde vorkommt, wird der Punkt erreicht an dem Maximal so viel gefördert werden kann wie gebraucht wird und danach die Erdölförderung abnehmen wird, bis es völlig aufgebraucht ist. Der Punkt der Maximalen Förderung wird als „peak oil“ bezeichnet. Experten sind sich nicht vollständig einig, wann dieser Zeitpunkt genau erreicht ist, jedoch wird der Zeitraum zwischen 2007-2037 eingegrenzt. Nach diesem Zeitpunkt wird die Fördermenge abnehmen und es kann immer weniger Öl gefördert werden. Mögliche folgen durch die Verknappung wäre ein enormer Preisanstieg des Rohstoffes. Wann nun wirklich die Erdölreserven auf der Erde aufgebraucht sind lässt sich schwer abschätzen, jedoch gehen Berechnungen davon aus das es in ca.50 Jahren der Fall sein könnte. Aufgaben Aufgabe 4: Lies dir den Text aufmerksam durch! Aufgabe 5: Vervollständige das Diagramm „Peak Oil“! Tipp: Auf die x-Achse gehören die Jahreszahlen. ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 7 ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 8 Didaktischer Kommentar: Unterrichtsverlauf: Phasen Verlauf Methoden/Medien Einstieg: -Bilder mit Energieverbrauchern zeigen -Was haben alle Geräte gemeinsam? (Wie funktionieren diese Geräte?) -> sie brauchen Energie Thema: Energieverbrauch/Erzeugung -Womit wird die Energie Erzeugt? -Infotext lesen -Rubriken mit Werten in Diagramme eintragen (Energieerzeugung/Energieverbrauch) -in Partnerarbeit überprüfen -Infotext „Peak Oil“ lesen und Diagramm vervollständigen -OHP Folien mit Diagrammen ausfüllen lassen von SuS und besprechen (evtl. Korrektur für SuS möglich) Bilder OHP/Beamer Unterrichtsgespräch Frontalunterricht Erarbeitung : Sicherung: - Arbeitsblatt (Text) - Arbeitsblatt Diagramm - EA - PA - Unterrichtsgespräch - (Frontalunterricht) - OHP Folien Durch den Einstieg in die Stunde mit ausgewählten Bildern von Geräten welche Strom verbrauchen, sollen die SuS aktiviert werden und Fragestellungen aufgeworfen. Womit funktionieren diese Geräte? Wie oder womit wird die Energie erzeugt die für die Funktionalität der Geräte verantwortlich ist? Damit haben die SuS eine klare Struktur über den weiteren Verlauf der Stunde in denen die aufgeworfenen Fragen beantwortet werden sollen. An dieser Stelle ist klar wir haben eine Problem und das schauen wir uns jetzt gemeinsam an. Über die Erarbeitungsphase werden den SuS Texte über Energieerzeugung und Energieverbrauch an die Hand gegeben, in denen anschließend zur Festigung des Lernstoffes, Diagramme ausgefüllt werden. Die Ergebnisse werden anschließend mit den Schülern per OHP-Folien gemeinsam ausgefüllt und tragen so zur Sicherung bzw. Korrektur falscher Ergebnisse bei. Nachdem den Schülern ein Überblick über Erzeugung und Verbrauch von Energie dargestellt wurde muss noch die Frage nach der Endlichkeit der Rohstoffe zur Energieerzeugung erläutert werde. Hierfür wird ein weiterer Infotext zum Thema „Peak Oil“ bereitgestellt. Abschließend soll hier auch ein Diagramm vervollständigt werden mit den Informationen aus dem Text. Es soll den SuS dabei bewusst werden, dass unsere fossilen Rohstoffe begrenzt sind und wir möglicherweise bereits die maximale mögliche Fördermenge von Erdöl erreicht haben. Erdöl soll hier Beispielweise für die Endlichkeit der fossilen Rohstoffe behandelt werden. ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 9 Damit soll den SuS bewusst werden, dass bereits zeit ihres Lebens dieses Ende der fossilen Rohstoffe erreicht sein kann und man sich mit möglichen Alternativen auseinander setzen muss, bzw. ein nachhaltiger Umgang mit Rohstoffen auch im Alltag von Nöten ist. Dieses Ende der Stunde eröffnet nun weitere Möglichkeiten in den folgenden Stunden Alltag und Alternativen genauer zu betrachten. Literatur: www.bmwi.de Bundesamt für Wirtschaft und Energie Jahresbericht 2011 Energieversorgung Deutschland Dünnhoff, E.,I.Stieß & C.Hoppenbrock(2006): Energiekostenanstieg, soziale Folgen und Klimaschutz ISOE/ifeu, Heidelberg, Frankfurt Energiearmut, Fachzeitschrift Gw-Unterricht nr.128, 2012 ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 10 Das Thema im Unterricht Thematische Einführung Immer mehr fossile Brennstoffe werden für die Energieerzeugung verbraucht. Um diese zu gewährleisten werden immer härtere Methoden angewendet. Die Umsiedlung von ganzen Städten, die Verwüstung von Landstrichen und weitere schwere Umweltschäden sind nur drei von vielen Beispielen, die die weitere Ausbeutung dieser Rohstoffe auf langer Sicht untragbar machen. Allein in Deutschland beruht ein drittel der CO2 Emissionen auf die Verwertung und Förderung von Braunkohle. Angesichts des immer weiter steigenden Drucks seitens der Bevölkerung und Umweltverbänden auf Politik und Wirtschaft ist ein Ausweichen auf alternative Energieträger unumgänglich, wenn wir nicht auf eine Umweltkatastrophe und einem Energieengpass zusteuern wollen. Ziele der 2. Stunde Die Schülerinnen und Schüler sollen nach dieser Unterrichtseinheit den Zusammenhang zwischen dem gesteigerten Stromverbrauch in Haushalte und der Förderung endlicher Rohstoffe verstehen, wiedergeben können und die damit einhergehenden zukünftigen Problematiken verstehen. Dazu sollen die Schülerinnen und Schüler für ihren persönlichen Stromverbrauch sensibilisiert werden. Exemplarischer Stundenverlaufsplan Einführung - M6 (Unterschied des Stromverbrauchs) Aufgabe im Plenum (Siehe Aufgabe M6) Durchführung - Aufteilung der Klasse in 4 Gruppen – Dazu Arbeitsblätter M7 bis M10 Bearbeitung der Aufgaben 1 und 2 in Gruppenbarbeit, Vorbereitung Aufgabe 3 Ergebnissicherung - Vorträge der einzelnen Expertengruppen Klärung Fragen Besprechung von Aufgabe 2 im Plenum Internetquellen http://www.bgr.de http://www.kindernetz.de http://www.braunkohle-wissen.de Bilderquellen: Siehe Bilder ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 11 M 6 Unterschied des Stromverbrauchs in Deutschland von 1960 im Vergleich zu heute Nettostromverbrauch in TWh (Haushalte) 1960 Heute 0 100 200 300 400 500 600 http://www.volker-quaschning.de/artikel/klimaschutz/index.php Aufgabe Aufgabe: Überlege Gründe, warum der Stromverbrauch von 1960 im Vergleich zu heute so gestiegen ist. http://www.hochzeitlasvegas. de/images/sb_frageze ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 12 M7 Experte: Braunkohle Braunkohle ist ein bräunliches bis schwarzes, brennbares Sedimentgestein. Sie besteht aus pflanzlicher organischer Substanz (Humuskohle) und ist ein fossiler Energieträger. Braunkohle ist erdig bis bröcklig und meist weich. Braunkohle bildet sich über mehrere Millionen Jahre bei einem warmen Klima durch Anhäufung und Umwandlung von Pflanzen. Die abgestorbenen Pflanzen wandeln sich im Laufe der Zeit in Torf um. Über einen Zeitraum von vielen Millionen Jahren wird dieser Torf mit Kohlenstoff angereichert und durch diesen chemischen Prozess entwickelte sich Braunkohle daraus. Diese Entwicklung wird Inkohlung genannt. Es gibt viele Vorkommen an Braunkohle in Deutschland und nirgends wird so viel abgebaut wie in Deutschland. Ein Vorkommen befindet sich in der Nähe von Köln, das Rheinische Braunkohlenrevier. Da die Kohle nur wenige Meter unter der Erde liegt, kann sie im Tagebau gewonnen werden. Um die Braunkohle schnell und in größeren Mengen zu transportieren, werden Schaufelradbagger eingesetzt, die die Braunkohle auf das Förderbänd befördert. Anschließend wird die Braunkohle zu einem Braunkohlekraftwerk geliefert, dies mit Hilfe von Zügen. Dort wird die Braunkohle zunächst zu Kohlestaub zermahlen und anschließend in einem Dampferzeuger verbrannt. Die dabei freigesetzte Wärme dient zur Erzeugung von Dampf mit hoher Temperatur und hohem Druck. Dieser wird in der Dampfturbine entspannt und treibt damit einen Generator an, der die mechanische in elektrische Energie umwandelt. Über einen Transformator wird die elektrische Energie schließlich in das Hochspannungsnetz eingespeist. Viele Haushalte in Deutschland werden zentral mit diesem Strom versorgt. Der Verbrauch von Braunkohle wird in Deutschland zu 100 Prozent aus der heimischen Förderung gedeckt. Um die Kohle fördern zu können, werden ganze Landstriche verwüstet und das Grundwasser für Jahrhunderte geschädigt, da es immer schwieriger wird große Vorkommen zu finden. Der Braunkohlebergbau im Tagebau greift tief in das Leben der Bewohner dieses Gebietes ein. Die Kohleflöze dehnen sich über viele Quadratkilometer aus. Dörfer, Straßen und Höfe müssen dem langsam vorrückenden Tagebau weichen. Ist die Kohle aus dem Tagebau erst einmal abgebaggert, bleiben riesige Gruben übrig, die künstlich mit Wasser befüllt werden. Bei keinem anderen Energieträger entsteht so viel Kohlendioxid, wie bei der Verbrennung von Braunkohle. Das Treibhausgas Kohlendioxid verändert das Klima der Erde nachhaltig. Aus den Kohlekraftwerken stammt über ein Drittel der Treibhausgase, die in Deutschland freigesetzt werden. ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 13 Aufgabe Aufgabe 1: Lies dir den Text aufmerksam durch und unterstreiche die Wörter, die du nicht verstehst. Aufgabe 2: Nenne Gründe, warum Braunkohle eine „endliche Ressource“ genannt wird. Berücksichtige dabei die Problematik, die sich aus dem Zusammenhang zwischen dem begrenzten Vorkommen fossiler Energieträger und dem steigenden Energieverbrauch ergibt. Aufgabe 3: Erläutert den Text in einem kurzen Vortrag vor der Klasse. Ihr könnt mit Hilfe der Bilder euren Vortrag anschaulicher gestalten. Unter dem Aspekt, das die fossile Rohstoffe endlich sind. Versuche es auf das Diagramm zu beziehen. Versucht in eurem Vortrag langsam und laut zu sprechen. ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 14 M7.1 Bilder zum Thema Braunkohle Ein Stück Braunkohle http://www.gesteine-projekt.de/braunkohle.jpg Schauffelradbagger http://www.cohn-music.de/Bildserien-TB-Inden/051226/Tagebau-Inden-Bildserie-261205-035-schaufelradbagger.jpg ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 15 Schauffelradbagger aus der Nähe http://img.fotocommunity.com/images/Energietechnik/Kraftwerke/RWE-Braunkohlentagebau-Garzweiler-Schaufelradbagger-in-Aktion-a28428784.jpg Kohlekraftwerk http://www.welt.de/img/bildergalerien/crop106287657/2098723358-ci3x2l-w620/germany-aachen.jpg ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 16 Braunkohle Tagebau http: //img.f otocommunity.com/Koeln-Rhein-Erftkreis/Rhein-Erft-Kreis/Braunkohle-Tagebau-a20366285.jpg Tagebau in der Nähe einer Siedlung ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 17 http://de.academic.ru/pictures/dewiki/84/Tagebau_Zwenkau.jpg M8 Experte: Steinkohle Steinkohle ist ein hartes, festes und schwarzes Sedimentgestein. Die Steinkohle entstand vor Millionen von Jahren durch die Ablagerung von abgestorbenen Pflanzen unter Luftabschluss, wie Farne oder Bäume. Steinkohle bildet sich aus Braunkohle. Sie ist wertvoller als Braunkohle, da man mehr Energie aus ihr gewinnen kann als aus Braunkohle. Sie ist ein fossiler Energieträger und wird im Wesentlichen für die Strom- und Wärmeerzeugung durch die Verbrennung und zur Koksproduktion benötigt. Um überhaupt heizen zu können, benötigen wir das Koks. Steinkohle kommt in Deutschland vor allem im Ruhrgebiet vor. Allerdings liegt sie so tief unter der Erde, dass Bergarbeiter mit schweren Geräten über 1.000 Meter tief graben müssen, bis sie "unter Tage" ankommen. Die Bergarbeiter bauen die Steinkohle in Stollen ab, Fördertürme bringen sie dann nach oben. In einem Kraftwerk wird die Steinkohle zur Stromgewinnung verbrannt. Dabei entsteht allerdings, genau wie bei der Braunkohle, das umweltschädliche Treibhausgas Kohlendioxid. Kohlestaub und -reste werden zu Eierkohle und Briketts gepresst, die dann auch in privaten Haushalten verbraucht werden. Wie bei der Braunkohle, wird die Steinkohle in einem Dampferzeuger verbrannt. Die dabei freigesetzte Wärme dient zur Erzeugung von Dampf mit hoher Temperatur und hohem Druck. Dieser wird in der Dampfturbine entspannt und treibt damit einen Generator an, der die mechanische in elektrische Energie umwandelt. Über einen Transformator wird die elektrische Energie schließlich in das Hochspannungsnetz eingespeist. Kohle ist der einzige Energieträger, von dem in Deutschland noch viel vorhanden ist und der deshalb nicht unbedingt aus anderen Ländern eingeführt werden muss. In Deutschland liegt jedoch die Steinkohle sehr tief unter der Erde. In anderen Ländern mit Steinkohlevorkommen kann sie viel leichter gewonnen werden. Deshalb wird die meiste Steinkohle in anderen Ländern eingekauft, da sie dort kostengünstiger ist als würde man sie in Deutschland fördern. Jedoch ist zu sagen, dass die Vorkommen von Steinkohle begrenzt sind und dass die Entwicklung von Steinkohle mehrere Millionen von Jahren dauert. Die Bergwerksindustrie, die in Deutschland Steinkohle abbaut, wird noch von der Regierung mit Geld unterstützt. Doch es gibt immer weniger Fördergeld. Viele Zechen mussten in den letzten Jahren schließen und es werden noch mehr dazukommen. Die Bundesregierung plant nämlich, bis 2018 alle Zechen still zu legen. ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 18 Aufgabe Aufgabe 1: Lies dir den Text aufmerksam durch und unterstreiche die Wörter, die du nicht verstehst. Aufgabe 2: Nenne Gründe, warum Steinkohle eine „endliche Ressource“ genannt wird. Berücksichtige dabei die Problematik, die sich aus dem Zusammenhang zwischen dem begrenzten Vorkommen fossiler Energieträger und dem steigenden Energieverbrauch ergibt. Aufgabe 3: Erläutert den Text in einem kurzen Vortrag vor der Klasse. Ihr könnt mit Hilfe der Bilder euren Vortrag anschaulicher gestalten. Versucht in eurem Vortrag langsam und laut zu sprechen. ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 19 M8.1 Bilder zum Thema Steinkohle Bergleute unter Tage http://www.bgr.de/rohstoffportal_sgd/pics/energierohstoffe_steinkohle.jpg Bergleute über Tage http://www.igbce.de/image/23078/large16x9/640/360/df206f079a16440b309af4b3be1aa999/-/steinkohle-bergleute.jpg ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 20 Transport der Steinkohle http://bahnfotokiste.startbilder.de/1024/155-130-8-mit-gemahlene-steinkohle-131410.jpg Ein Stück Steinkohle http://glokal.reo.de/data/pages/100/stueck-steinkohle_web.jpg ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 21 M9 Experte: Erdgas Erdgas ist ein brennendes Naturgas und fossiler Energieträger. Erdgas befindet sich tief unter der Erde und entsteht aus Kleinstlebewesen und Pflanzenresten, die sich in etwa 600 Millionen Jahren verändert haben. Es besteht hauptsächlich aus Methan. In manchen Haushalten wird die Flamme am Gasherd mit einem Streichholz angezündet – das Gas strömt aus der Leitung und entflammt durch einen einzigen Funken. Hauptsächlich dient es der Beheizung von Wohn- und Gewerberäumen, als Wärmelieferant für thermische Prozesse in Gewerbe und Industrie (z. B. in Großbäckereien) und zur elektrischen Stromerzeugung. So werden manche Autos nicht mit Benzin, sondern mit Erdgas betrieben. Das ist billiger und schadet der Umwelt nicht so sehr, wie die Abgase, die durch Benzin entstehen. Das wichtigste Erdgasvorkommen liegt im Raum zwischen Lüneburger Heide und dem Oldenburger Münsterland. Um Erdgas zu gewinnen, müssen tiefe Löcher gebohrt werden. Dazu gibt es Bohrtürme oder Bohrinseln, von denen aus das gewonnene Gas durch zumeist unterirdische Rohre, so genannte Pipelines, weitergeleitet wird. Deutschland selbst kann nicht viel Erdgas gewinnen und kauft es deshalb von anderen Staaten. Russland ist für Deutschland der größte Erdgaslieferant. Über kilometerlange Pipelines wird das Erdgas von Russland nach Deutschland transportiert. Das Gas wird gespeichert und dann an Haushalte und an die Industrie weitergeleitet. Erdgas ist neben Kohle und Erdöl ein wichtiger Energielieferant in Deutschland. Und es ist umweltfreundlicher, denn bei der Verbrennung entstehen weniger Giftstoffe als bei anderen fossilen Rohstoffen. Erdgas ist nämlich die umweltfreundlichste der fossilen Energiequellen. Aber auch Erdgas wird irgendwann verbraucht sein. Der Vorteil beim Gas ist, dass es stets vorgezogen wird, als Kohle und Erdöl, weil es einen hohen Wirkungsgrad hat, nahezu ohne Rückstände verbrennt und die Kraftwerke zumeist gut regelbar sind. Es gilt als umweltfreundlichster fossiler Brennstoff und ist rußfrei. Es kann für viele Zwecke eingesetzt werden und ist ein wichtiger Rohstoff für die Herstellung vieler Produkte. Der Nachteil beim Erdgas ist der Transport, der sehr aufwendig ist. Hinzu kommt, dass Erdgas mit Luft explosive Gemische bilden kann. ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 22 Aufgabe Aufgabe 1: Lies dir den Text aufmerksam durch und unterstreiche die Wörter, die du nicht verstehst. Aufgabe 2: Nenne Gründe, warum Erdgas eine „endliche Ressource“ genannt wird. Berücksichtige dabei die Problematik, die sich aus dem Zusammenhang zwischen dem begrenzten Vorkommen fossiler Energieträger und dem steigenden Energieverbrauch ergibt. Aufgabe 3: Erläutert den Text in einem kurzen Vortrag vor der Klasse. Ihr könnt mit Hilfe der Bilder euren Vortrag anschaulicher gestalten. Versucht in eurem Vortrag langsam und laut zu sprechen ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 23 M6.1 Bilder zum Thema Erdgas Pipelines http://www.gas-preis-vergleich.com/grafik/Erdgas-Pipelines.jpg Gasherd http://www.asklubo.com/uploads/attachments/published/8/3711/de/erdgas.jpg ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 24 Erdgasbohrung http://www.dorstenerzeitung.de/storage/pic/mdhl/automatischer-bildimport/dz-hz/dorsten/2988488_1_0218SR-ERDGAS_BOHRUNG.jpg ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 25 M10 Experte: Erdöl Erdöl besteht vorwiegend aus tierischen und organischen Substanzen und ist ein fossiler Energieträger. In Gesteinen mit hohen Gehalten an organischem Material wandeln sich die organischen Substanzen bei Versenkung in der Erdkruste unter dem Einfluss steigender Temperaturen zu Erdöl um. Erdöl wird nicht nur für die Erzeugung von Elektrizität benötigt, sondern auch für den Treibstoff für nahezu alle Verkehrs- und Transportmittel. Etwa 2/3 des Verbrauches an Erdöl entfallen auf den Verkehr und etwa 1/3 wird in den privaten Haushalten verbraucht. Auch findet man Erdöl in der chemischen Industrie wieder. Erdöl ist in Kunststoffen enthalten und damit in vielen Dingen, in denen man es gar nicht erwartet. So findet man Erdöl zum Beispiel in Plastikflaschen, Joghurtbechern, Folien und selbst in unserer Kleidung. Ein wichtiges Erdölvorkommen ist das Feld der Mittelplatte, die im Wattenmeer vor der Westküste Schleswig-Holsteins steht. Um an das Erdöl zu kommen und um es zu fördern, werden mit großen Meißeln an Bohrtürmen tiefe Löcher in den Boden gebohrt. In Deutschland gibt es keine großen Erdölvorkommen. Um an das Öl zu gelangen, wird es von schwimmenden Bohrinseln ausgefördert. Das Öl wird über Pipelines oder mit Tankwagen oder Tankschiffen aus den arabischen Ländern, dem Iran oder dem Irak zu uns gebracht. Die Weiterverarbeitung findet in den Raffinerien statt. Dort wird es zu Benzin oder anderen Treibstoffen verarbeitet. Das verarbeitete Öl wird anschließend mit dem Lastkraftwagen oder auch mit dem Zug an die Zusteller geliefert. Die Förderung von Erdöl ist auch nicht ganz ungefährlich: Immer wieder verunglücken Tanker oder verlieren durch ein Leck Öl, das in den Ozean fließt. Dabei kommt es meist zu einer Ölpest, welche die Umwelt schwer belastet und die Ökosysteme über Jahrzehnte schädigen kann. Viele Tiere sterben durch die Ölverschmutzung. Öl liefert uns zwar eine Anzahl unterschiedlicher Kraftstoffe, von denen jeder für die moderne Zivilisation von Bedeutung ist, aber die Erdölvorräte unserer Erde sind begrenzt und können nicht erneuert werden. Sie werden also in absehbarer Zeit erschöpft sein. Öl ist im Vergleich zur Kohle ein besserer und wirkungsvollerer Brennstoff. Öl ist außerdem ein bequemerer Brennstoff als Kohle. Zudem verursacht Öl eine geringere Luftverschmutzung. Die Erdölförderländer sind enorm reich und mächtig geworden. Sie können die Preise bestimmen und die Fördermengen festlegen. Auch Raffinerien verursachen große Probleme. Durch die Entschwefelung des Öls gelangt gefährliches Schwefeldioxid in die Atmosphäre, wodurch ein saurerer Regen auftreten kann. ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 26 Aufgabe Aufgabe 1: Lies dir den Text aufmerksam durch und unterstreiche die Wörter, die du nicht verstehst. Aufgabe 2: Nenne Gründe, warum Erdöl eine „endliche Ressource“ genannt wird. Berücksichtige dabei die Problematik, die sich aus dem Zusammenhang zwischen dem begrenzten Vorkommen fossiler Energieträger und dem steigenden Energieverbrauch ergibt. Aufgabe 3: Erläutert den Text in einem kurzen Vortrag vor der Klasse. Ihr könnt mit Hilfe der Bilder euren Vortrag anschaulicher gestalten. Versucht in eurem Vortrag langsam und laut zu sprechen. ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 27 M9.1 Bilder zum Thema Erdöl Erdöl http://www.abendblatt.de/img/norddeutschland/crop105376501/8370696780-ci3x2l-h307/182603v1.jpg Bohrinsel www.erneuerbareenergiequellen.com/pictures/other/oil_some_questions/oil_rig.jp ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 28 Pipeline http://www.zib21.com/wp-content/uploads/2011/03/oelkrise.jpg Erdölraffinerie http://img.fotocommunity.com/images/Industriefotografie/Industrie-Landschaft/Erdoel-Raffinerie-a28328020.jp ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 29 Der Bohrmeißel www.google.de/imgres?q=erd%C3%B6l&um=1&hl=de&biw=1680&bih=828&tbm=isch&tbnid=AIg07Lzq24s7M:&imgrefurl=http://de.m.wikipedia.org/wiki/Datei:Erd%25C3%25B6l_Bohrmeissel.jpg&docid=D8qU5moBLvfe2M&imgurl=http://upload.wikimedia. org/wikipedia/commons/0/0c/Erd%2525C3%2525B6l_Bohrmeissel.jpg&w=1867&h=1239&ei=rWbcUd2EIYfYsgbdnoCACg&zoom=1&iact=hc&vpx=976&vpy =241&dur=2058&hovh=183&hovw=276&tx=164&ty=85&page=2&tbnh=131&tbnw=196&start=33&ndsp=49&ved=1t:429,r:46,s:0,i:230 Betroffene Tiere der Ölpest http://aphorismen.hirnsalz.de/Bilder/ente-erdoel-oelpest-bp-golf-von-mexiko.jpg ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 30 Nutzung von regenerativen Energiequellen In diesem letzten Teil soll auf die möglichen Alternativen der Energiegewinnung eingegangen werden. Die Schüler setzen sich mit der Frage auseinander, wie man die Energieversorgung von den endlichen Rohstoffen abkoppeln könnte. In diesem Fall werden verschiedene, ausgewählte regenerative Energiequellen in einem Text vorgestellt und von den Schülern, in Einzelarbeit bearbeitet. Anschließend werden Gruppen gebildet. Hierzu finden sich die Schüler in einer Gruppe zusammen, die den gleichen Text gelesen haben. Die jeweiligen Gruppen erhalten eine Grafik (als Overheadfolie) in der sie die Bauteile ihrer Anlage zur Nutzung von regenerativen Energiequellen eintragen müssen. Diese haben sie vorher durch den Text kennen gelernt. Haben alle Gruppen ihre Grafik ausgefüllt sollen sie diese ihren Mitschülern vorstellen. Dazu gehört ein Überblick über die Funktionsweise und die Art der so gewonnenen Energie. Zur Sicherungsphase, die die Vorträge der einzelnen Gruppen enthält, bekommen alle anderen Schüler die Grafiken der anderen Gruppen ausgehändigt. Stundenverlauf regenerative Energien Einstieg Kurzer Aufgriff der Endlichkeit von fossilen Energieträgern. Frage an Schüler was man für Alternativen nutzen könnte. - Wie genau funktionieren diese? - Gibt es noch welche die ihr nicht kennt? Erarbeitung - Einzelarbeit: Texte zu Regenerativen Energienutzung lesen/bearbeiten - Texte: Solaranlage(Photovoltaik, Solarthermie), Wasserkraftwerke, Geothermieanlage, Biogasanlage, Windkraftanlage - In Gruppen mit gleichem Text zusammenfinden - Gruppenarbeit: Grafik(auf Overheadfolie) beschriften! Vorstellung der Anlage zur Gewinnung regenerativer Energie. (Funktion, Nutzungsmöglichkeit) Sicherung - Der Klasse die Folie vorstellen - Alle Schüler erhalten alle Anlagentypen als Kopie und können diese während des Vortrages ausfüllen. ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 31 Literatur: Geographische Rundschau 1/2008 Globale Energieressourcen Geographische Rundschau 1/2013 Energiewende Deutschland GW Unterricht 4/2012 Energiearmut Österreich GW Unterricht 126 Energie aus Biomasse Quellen Grafiken: Biogasanlagen http://www.br.de/themen/wissen/biogasanlage106.html Wasserkraftwerk http://www.planet-schule.de/sf/multimedia-interaktive-animationendetail.php?projekt=wasserkraftwerk Windkraftanlage http://www.evdbag.de/content/strom/04_windpark.php Geothermie http://www.geothermie.de/fileadmin/useruploads/wissenswelt/Materialien/Schuelerbro schuere.pdf Solaranlagen http://www.solaranlage.eu/ Links: http://dl.klima2012.de/ccf/schulpaket_solarsupport.pdf http://www.biogas-kanns.de/rechts/Infocenter/Schule-und-Bildung/494/ http://www.planet-schule.de/sf/multimedia-simulationendetail.php?projekt=wasserkraftwerk http://www.unimuenster.de/imperia/md/content/fachbereich_physik/technik_didaktik/regenerative_e nergien.pdf ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 32 Lösungsblatt Folienbeschriftung Biogasanlage 1. 2. 3. 4. 5. 6. Gülle Nachwachsende Rohstoffe Gärbehälter Fermenter\Gasspeicher Dünger Generator Geothermieanlage 1. 2. 3. 4. 5. Fußbodenheizung Kaltes Wasser Warmes Wasser\ erwärmtes Wasser Erdsonde Wärmepumpe Solaranlagen Solarwärme 1. 2. 3. 4. 5. Sonnenstrahlung Solarzellen Wasserrohre Heizung Dusche Solaranlagen Photovoltaik 1. 2. 3. 4. Sonneneinstrahlung Solarzellen Strom einspeisen Strom beziehen Wasserkraftwerke 1. 2. 3. 4. 5. Stausee Staudamm Turbine Generator Stromnetz Windkraftwerke 1. 2. 3. 4. 5. 6. Rotorblätter Wind Getriebe Generator Gondel Stromnetz ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 33 M11 Biogasanlagen als regenerative Energiequellen Zuerst werden in der Vorgrube alle Reststoffe aufgefangen die zur Biogasproduktion geeignet sind. Hierzu zählen nicht nur Gülle aus dem Gülletank von Kühen oder Schweinen, sondern auch Pflanzenreste, die bei der Ernte übrig bleiben(Blätter von Rüben). Außerdem kann man Pflanzen nutzen, die nur für diesen Zweck angebaut wurden, wie zum Beispiel Mais. Von diesen beiden Quellen kommen die organsischen Reststoffe dann in den Gärbehälter (Fermenter). Hier faulen die ganzen Stoffe, wodurch Gas(Methan) entsteht. Der Fermenter wird etwas erwärmt und im Inneren sorgen Rührwerkzeuge für eine ständige Durchmischung. Dadurch steigt noch mehr Gas auf. Die Gase werden durch einen Filter geleitet und anschließend in einem Gasspeicher gesammelt. Das so hergestellte Biogas ist brennbar und kann als Treibstoff für Motoren eingesetzt werden. Man kann es aber auch in einer Gasheizung verbrennen und so Wärme produzieren, oder in Biogasraftwerken zur Stromerzeugung nutzen. Die Reste aus dem Gärbehälter werden als Dünger verwendet, da sie ja nur aus natürlichen(organischen) Materialien bestehen. Aufgaben 1. Lies aufmerksam den Text! 2. Unterstreiche Begriffe, die auf die funktion der Anlage hinweisen! 3. Füge die richtigen Begriffe aus dem text in die Grafik auf der Folie ein! 4. Erläutere deiner Klasse deine bearbeitete Anlage! ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 34 M12 Geothermieanlagen als regenerative Energiequellen Durch die große Hitze tief im Erdinneren wird auch Gestein in Schichten erwärmt, die man mit heutiger Technik nutzen kann. Mit einer sogenannten Erdwärmesonde kann man diese warmen Gesteinsschichten nutzen, um zum Beispiel Fußbodenheizungen zu betreiben, oder Wasser für die Dusche zu erwärmen. Zuerst werden Bohrungen gemacht die zwischen 80 – 150 Meter tief sind. Denn erst in so einer Tiefe lohnt sich die Wärmeausbeute. Wenn die Bohrlöcher fertig sind, wird eine Sonde mit Plastikrohren in die Bohrung eingelassen. Damit die Plastikrohre dann auch fest sitzen, werden die Bohrlöcher mit Zement wieder verschlossen. Die Rohre werden nun mit Wasser und einem Frostschutzmittel befüllt. Das kalte Wasser fließt in einem Kreislauf erst in die Erde, wo es die Wärme aus dem Boden aufnehmen kann. Nachdem das aufgewärmte Wasser wieder an die Oberfläche zurückgekehrt ist, gibt es die gewonnene Energie an eine Wärmepumpe weiter, die die Wärme dann zum Beispiel an die angeschlossene Fußbodenheizung weitergibt. Die meiste Wärme wird im Winter zum Heizen benötigt, sodass sich der Boden im Sommer wieder aufwärmen kann. Um ein Einfamilienhaus mit genügend Wärme aus dem Boden zu versorgen muss man zuvor die Bodenschichten untersuchen. Durch diese Ergebnisse wird dann entschieden wie viele Bohrungen man braucht und wie tief diese sein müssen, um genug Wärme zu fördern. In Gebieten mit Trinkwasser in denen Bodenschichten sind solche Geothermischen Anlagen nicht erlaubt. Hier möchte man kein Risiko eingehen, dass Trinkwasser verschmutzt wird. 1. Lies aufmerksam den Text! 2. Unterstreiche Begriffe, die auf die funktion der Anlage hinweisen! 3. Füge die richtigen Begriffe aus dem text in die Grafik auf der Folie ein! 4. Erläutere deiner Klasse deine bearbeitete Anlage! ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 35 M13 Solaranlagen als regenerative Energiequellen Die Sonne schickt ständig Energie, in Form von Sonnenstrahlung auf die Erde. Diese Strahlung kann man mit Solaranlagen(Photovoltaik) nutzen, indem die Sonnenstrahlung auf die Solarzellen scheint. Solche Solarzellen produzieren aus dieser energiereichen Sonnenstrahlung dann Strom. Wenn so eine Anlage an einem Tag mehr Strom produziert als verbraucht wird, dann wird dieser in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Wird einmal zu wenig Strom produziert kann der Haushalt selbstverständlich auf das öffentliche Stromnetz zugreifen. Eine weitere Möglichkeit die Sonnenstrahlung zu nutzen ist mit einer anderen Art Solaranlagen(Solarwärme). Diese Anlagen nutzen die Strahlung der Sonne um Wasser zu erhitzen. In solchen Anlagen fließt Wasser, in einem geschlossenen Kreislauf, durch kleine Rohre und wird durch die Strahlung aufgewärmt. Durch dieses Vorwärmen muss die Heizung eines Hauses nun nicht mehr soviel Wärme, für zum Beispiel das Duschwasser, produzieren und man kann Heizosten sparen. Die Produktion von solchen Anlagen ist recht teuer, deshalb brauchen sie einige Jahre um die Anschaffungskosten durch das Sparen von Heizkosten wieder auszugleichen. Beide Typen von Solaranlagen sehen sich sehr ähnlich. Aber meistens sind Photovoltaikanlagen blau und Solarwärmeanlagen schwarz. Solaranlagen: 1. Photovoltaik produziert Strom 2. Solarwärme, Solarthermie produziert Wärme Aufgaben 1. Lies aufmerksam den Text! 2. Unterstreiche Begriffe, die auf die funktion der Anlage hinweisen! 3. Füge die richtigen Begriffe aus dem text in die Grafik auf der Folie ein! 4. Erläutere deiner Klasse deine bearbeitete Anlage! ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 36 M14 Wasserkraftwerke als regenerative Energiequellen Wasserkraftwerke nutzen die Fließgeschwindigkeit von Flüssen oder angestauten Seen um Turbinen anzutreiben. Aus der Drehbewegung der Turbinen kann dann ein Generator Strom erzeugen, der in das Stromnetz eingespeist wird. Das Speicherkraftwerk benötigt einen Stausee, der durch einen Staudamm erzeugt wird, und ein Gefälle. Dadurch kommt es nur in Gebirgigen Regionen vor, wie zum Beispiel den Alpen. Wenn viel Strom von der Bevölkerung verbraucht wird, kann man die Schleusen öffnen und so mehr Strom produzieren. Wird Nachts hingegen wenig Strom verbraucht kann man die Schleusen schließen und das Wasser für den nächsten Tag sparen. Speicherkraftwerke haben allerdings den Nachteil das man einen Fluss anstauen muss und ein Stausee entsteht. Dadurch wird diese Gegend für Tiere, Pflanzen und auch den Menschen, als Lebensraum, unbrauchbar gemacht. Ein weiterer Typ von Wasserkraftwerken ist das Laufwasserwerk. Der Betrieb kann nur an einem Fluss vorgenommen werden, da man auf die Fließgeschwindigkeit des Flusses angewiesen ist. Das Prinzip ist wie bei einer Wassermühle die früher benutzt wurden. Ein Wasserrad wird durch die Wassergeschwindigkeit angetrieben und aus der Drehbewegung kann ein Generator wieder Strom produzieren. Diese Typen von Kraftwerken laufen die ganze Zeit ohne Unterbrechung. Positiv für beide Wasserkraftwerke ist, dass sie durch zusätzliche Filteranlagen die Wasserqualität verbessern können. Aufgaben 1. Lies aufmerksam den Text! 2. Unterstreiche Begriffe, die auf die funktion der Anlage hinweisen! 3. Füge die richtigen Begriffe aus dem text in die Grafik auf der Folie ein! 4. Erläutere deiner Klasse deine bearbeitete Anlage! ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 37 M15 Windkraftwerke als regenerative Energiequellen Durch Wind hat man früher in Windmühlen Mühlensteine angetrieben oder mithilfe von Segeln Schiffe fortbewegt. Auch heute wird Wind als erneuerbare Energiequelle genutzt zum Beispiel als große Windräder(Windkraftanlagen), die Windräder auf freien Feldern stehen. Solche Anlagen werden in Gebieten mit viel Wind aufgestellt, damit sie auch viel Strom produzieren können. Diese Windkraftanlagen sind aber nicht für den eigenen Verbrauch von Strom gedacht, sondern speisen den produzierten Strom in das Stromnetz von Deutschland ein. Die Funktion einer solchen Anlage ist eigentlich sehr einfach. Durch den Wind werden die großen Rotorblätter angetrieben. Sie drehen sich schon bei einer Windgeschwindigkeit von 10km/h(Kilometer pro Stunde) und treiben dabei ein Getriebe an. Als Vergleich: Ihr könnt 6km/h schnell zu Fuß gehen, ohne zu rennen. Die Drehbewegung wird von einem Generator in Strom umgewandelt, was genauso bei eurem Dynamo am Fahrrad passiert. Getriebe sowie der Generator sitzen in der Gondel, an der auch die Rotorblätter befestigt sind. Wenn der Standort von einem Windrad gut gewählt kann es ca. 4000 Menschen mit Strom versorgen. Dabei ist Wind auch noch kostenlos und produziert keine Abgase wie zum Beispiel ein Kohlekraftwerk. Allerdings hat so eine Windkraftanlage auch Nachteile. Wenn kein Wind weht müssen die Menschen ja trotzdem an Strom kommen, weswegen man Alternativen braucht. Noch ein Problem sind die Windräder für Vögel und Fledermäuse, die durch Kollisionen mit den Rotorblättern sterben können. Das passiert jedes Jahr ca. 1000 Tieren. Aufgaben 1. Lies aufmerksam den Text! 2. Unterstreiche Begriffe, die auf die funktion der Anlage hinweisen! 3. Füge die richtigen Begriffe aus dem text in die Grafik auf der Folie ein! 4. Erläutere deiner Klasse deine bearbeitete Anlage! ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 38 1 ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 39 ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 40 ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 41 ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 42 ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 43 ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln 44 ___________________________________________________________________________________________________ Bildungsprojekt „Vernetzte Erde“ - www.vernetzte-er.de Tatort – Straßen der Welt e.V. - www.tatort-verein.org Hier ist Platz für eine Signatur der Universität zu Köln
