Sonnenenergie

Über die Hitze der Sonne stöhnen ist das Eine, die von ihr ausgehende kostenlose Energie sinnvoll nutzen, das Andere. Fotovoltaikanlagen oder Sonnenkollektoren auf Dächern gehören unbewusst zum Umfeld vieler Kinder. Sie spielen mit Spielzeug, das mit Solarzellen angetrieben wird oder nutzen Taschenrechner und Armbanduhren oft ohne sich darüber im Klaren zu sein, dass sie mithilfe der Sonne funktionieren. Die vorliegende Unterrichtseinheit will in einem multimedialen Ansatz den Blick auf diese Dinge richten, und zeigen, wo und wie Sonnenenergie unser Leben erleichtert. Hier wird insbesondere auf die Sendung "Sonnenenergie - Stromausfall im Bauwagen" (ZDF - Löwenzahn) zurückgegriffen, die als idealer Einstieg in das Thema dient. Für Kinder verständlich vermittelt sie wissenschaftliche Fakten und hat außerdem hohen Unterhaltungswert, so dass mit Spaß gelernt werden kann.

Sonnenenergie bei ZDF tivi - Löwenzahn

Sonnenfinsternis in Bärstadt. Das seltene Ereignis soll in wenigen Stunden stattfinden und Fritz Fuchs will es unbedingt filmen. Ausgerechnet jetzt ist der Akku der Kamera leer. Aufladen funktioniert nicht - die Stromleitung ist gekappt. Solange aber die Sonne scheint, könnte man doch sie selbst als Energiequelle nutzen. Fritz werkelt und tüftelt an einer einfachen Solaranlage. Zumindest das Wasser zum Kochen wird heiß genug. Und das Akkuproblem? Die Zeit drängt. Auf der Suche nach Ersatz stößt Fritz auf riesige Sonnenkollektoren und winzige Solarzellen. Mit dem Bau seiner eigenen Solaranlage will er ein für alle Mal sein Stromproblem lösen...

Kompetenzen

Fachkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler sollen

• in den Fächern Sachunterricht, Deutsch, Englisch und Kunst differenzierte Lernziele erreichen.

Medienkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler sollen

• ein Video im Internet anschauen (falls im Unterricht möglich) und Informationen daraus entnehmen.
• gezielte Recherchen im Internet durchführen und das World Wide Web als Informationsquelle nutzen.
• eine interaktive Lerneinheit am Computer bearbeiten und dabei Erfahrungen mit dem Prinzip der Verlinkung machen.
• interaktive Übungen (HotPotatoes-Zuordnung, Kreuzworträtsel) durchführen.
• ein interaktives Puzzle (drag & drop) lösen.

Sozialkompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler sollen

• Absprachen zur Benutzung der Computer-Arbeitsplätze treffen.
• sich als Partner über die Reihenfolge der Aufgaben einigen.
• sich gegenseitig helfen.

Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial

Didaktisch-methodischer Kommentar

Die fächerübergreifende interaktive Lerneinheit dient als Plattform für die Internetrecherche, von der aus gezielt kindgerechte Webseiten zur Lösung der Arbeitsaufträge angeklickt werden können. Verschiedene interaktive Übungen sowie Puzzles und Spiele am Computer und herkömmliche Arbeitsblätter runden die Arbeit ab.

Download

Internetadresse

• lo-net2: Interaktive Lernumgebung
  Über diesen Link öffnen Sie die interaktive Lerneinheit.
• ZDF tivi: Sonnenenergie
  Auf den Löwenzahn-Seiten von ZDF tivi stehen verschiedene Ausschnitte aus der Sendung und ein Online-Quiz zur Verfügung.

Hintergrundinformationen

Die Strahlung der Sonne
Als Sonnenenergie oder Solarenergie bezeichnet man die von der Sonne erzeugte Energie, die als Strahlung zur Erde gelangt und über Hunderte von Jahren relativ konstant ist. Ein Teil dieser Strahlungsenergie wird von bestimmten Bestandteilen der Atmosphäre reflektiert, ein weiterer Teil wird von anderen Bestandteilen der Atmosphäre absorbiert und in Wärme umgewandelt, der dritte und größte Teil geht durch die Atmosphäre hindurch und erreicht uns auf dem Erdboden.

Folgen der Einstrahlung
Die vordringlichste Folge der Sonnenenergie ist die Erwärmung unseres Planeten, so dass Leben überhaupt möglich ist. Ein weiterer Effekt ist die Fotosynthese der Pflanzen, so dass wir entweder direkt oder indirekt von der Sonnenenergie leben. Sie ist außerdem wichtig zur Erzeugung von Luftdruckunterschieden, die zu den Wetterphänomenen in der Atmosphäre und zum Antrieb des Wasserkreislaufs führen.

Nutzung der Sonnenenergie
Neben dieser natürlichen Nutzung gibt es zunehmend eine technische, vor allem im Bereich der Energieversorgung. So erzeugen beispielsweise Sonnenkollektoren warmes Wasser. In sogenannten Sonnenwärmekraftwerken kann durch aufwändige Spiegelkonstruktionen Wasserdampf und damit elektrischer Strom erzeugt werden. Solarzellen erzeugen allein durch einfallende Sonnenstrahlen Strom (Fotovoltaik). Pflanzen nutzen die Sonnenstrahlung zum Wachstum (Fotosynthese). Pflanzen und pflanzliche Abfälle wiederum können so verarbeitet werden, dass daraus nutzbare Energieträger entstehen (Rapsöl, Biogas). Die Einstrahlung der Sonne unterliegt tages- und jahreszeitlich bedingten Schwankungen, so dass zusätzliche Maßnahmen nötig sind, um die Energieversorgung konstant zu gewährleisten (Speicherung, Vernetzung mit anderen Energiequellen).

Erzeugung von warmem Wasser
Sonnenkollektoren auf Hausdächern erwärmen Wasser, das, in Schläuchen ins Haus geleitet und dort in einem Speicher aufbewahrt, einige Tage für Warmwasser und Heizung ausreicht. Da schwarze Flächen Sonnenstrahlen absorbieren, ist die Unterseite dieser Kollektoren entsprechend eingefärbt.

Erzeugung von Strom
In Fotovoltaikanlagen (Solarzellen) wird die Lichtenergie der Sonne durch die Bewegung der Ionen des Metalls Silizium direkt in elektrischen Strom umgewandelt. Um den so gewonnenen Gleichstrom ins allgemeine Netz einzuspeisen, muss er allerdings noch mittels eines Wechselrichters in Wechselstrom umgewandelt werden.

Strom aus solarthermischen Kraftwerken
Solarthermische Kraftwerke bündeln das Sonnenlicht mithilfe von Hohlspiegeln. Die so entstandene Hitze erzeugt Wasserdampf, der die Turbinen zur Stromerzeugung antreibt. Dabei fangen in einem Solarturmkraftwerk viele Spiegel die Sonne ein und lenken sie auf einen einzigen Punkt auf dem Turm, während in Parabolrinnenkraftwerken Sonnenstrahlen mit langen Spiegelschüsseln auf schwarze Röhren gelenkt werden und das darin befindliche Wasser erhitzen.

Kurzbeschreibung der Lerneinheit

 Abb. 1: Lernumgebung

Inhalte

Die interaktive Lerneinheit (Ausschnitt siehe Abb. 1, zum Vergrößern bitte anklicken) besteht neben der Eingangsseite aus vier weiteren Hauptseiten (Sonnenenergie/ Sprache/ Sunny Song/ Dies und das), zwei Unterseiten zur Ergebniskontrolle, sechs intern verlinkten interaktiven Übungen (HotPotatoes-Übungen/Puzzle) und 24 externen Links. Die Arbeitsanweisungen auf den meisten Arbeitsblättern (bis auf die Arbeitsblätter Nummer 11 und 12) beziehen sich jeweils auf direkt aufrufbare Internetseiten, was natürlich einen Internetzugang voraussetzt. Diese Arbeitsblätter sind besonders gekennzeichnet (durch ein Computer-Symbol), auch auf dem Deckblatt. Die internen Links dagegen können auch offline bearbeitet werden.

Zeitlicher Ablauf
Organisation des Unterrichts und Zeitraum der Arbeit hängen von der Anzahl der jeweils vorhandenen Computer-Arbeitsplätze ab und davon, ob sie in einem Netzwerk gemeinsamen Zugang zum Internet haben. Als sinnvoll hat sich auf jeden Fall Partnerarbeit erwiesen, da sich zum einen so die Zahl der auf einen Computer wartenden Kinder halbiert und zum anderen die Partner sich gegenseitig unterstützen können. Als zusätzliches Angebot können im Bedarfsfall weitere Arbeitsblätter zur Verfügung gestellt werden, die die in der Lerneinheit angesprochenen Themen vertiefen: zum Beispiel Sachbücher zum Thema anschauen, weitere Wörter mit der Endung -ie aus Wörterbüchern suchen. Die Unterrichtseinheit ist fächerübergreifend angelegt, als Fachlehrkraft haben Sie aber auch die Möglichkeit, nur die Sachthemen zu behandeln und die Fächer Deutsch, Englisch und Kunst auszuklammern, wenn der fächerübergreifende Ansatz aus stundenplantechnischen Gründen nicht oder nur sehr schwer durchführbar ist.

Organisation des Ablaufs
Wichtig ist außerdem die Organisation des Unterrichtsablaufs. Absprachen bezüglich der Computer-Nutzung müssen getroffen werden, da nicht alle gleichzeitig am Rechner sitzen können. Dabei sollten Vorschläge der Kinder aufgegriffen werden, weil sie erfahrungsgemäß die Einhaltung eigener Vorschläge auch selbst überprüfen. Außerdem ist festzulegen, ob die Arbeit als Partner- oder Gruppenarbeit erfolgen soll. Anschließend muss eine entsprechende Einteilung vorgenommen werden (freie Wahl, Zufallsprinzip durch Ziehen von Kärtchen oder vom Lehrer bestimmt). Es hat sich zudem bewährt, "Computer -Experten" zu wählen, die bei Schwierigkeiten mit dem Medium als erste Ansprechpartner fungieren sollen. So können die Kinder viele Fragen unter sich klären und selbstständig arbeiten.

Voraussetzungen

Die Kinder sollten an offene Unterrichtsformen gewöhnt sein. Kenntnisse im Umgang mit dem Internet sind nicht unbedingt nötig, da die Links direkt über die Lerneinheit angesteuert werden und keine Internetadressen eingegeben werden müssen. Erklären sollte man auf jeden Fall, dass die Rückkehr zur eigenen Startseite über den Rückwärtspfeil des Browsers erfolgt.

Erfolgskontrolle

Jedes Kind heftet seine fertigen Arbeitsblätter und gelösten Aufgaben in einem Hefter ab, der nach Abschluss des Projekts eingesammelt und von der Lehrkraft überprüft werden kann.

Einführung: Stummer Impuls

Eingangsseite der Lernumgebung: Willkommen

Hier befindet sich eine kurze Einführung in die Arbeit mit der Lernumgebung. Die Kinder können auch zwischendurch davon Gebrauch machen, um sich Dinge ins Gedächtnis zu rufen.

Sonnenenergie

Sprache

Lösung der Rätselschrift auf dem Arbeitsblatt:
mehr, jemals, kostenlos, ohne, entlegen, sinnvoll, dort, überall, über, genügend, wirkungsvoll, zusätzlich

Zur Erleichterung dürfen die Kinder einen Spiegel benutzen.

Diktattext: Solarenergie
Die Sonne strahlt mehr Energie aus, als wir jemals verbrauchen können. Wir bekommen sie kostenlos und ohne Schaden für die Umwelt. Deshalb ist es sinnvoll, sie als Energiequelle zu nutzen. Solarmodule können überall aufgestellt werden und brauchen keine Leitung zu Kraftwerken. Deshalb können sie auch entlegene Gegenden mit Strom versorgen. Besonders wirkungsvoll sind sie dort, wo die Sonne oft scheint. In anderen Gebieten braucht man dagegen noch eine zusätzliche Stromversorgung, um auch im Winter über genügend Energie zu verfügen.
(80 Wörter)

Sunny Song

Dies und das

Gemälde mit Sonne
Hier geht es zunächst um Vincent van Gogh und sein berühmtes Bild "Sämann vor untergehender Sonne", das die Kinder anschließend nachmalen sollen. Sie lernen den Künstler kennen und schauen sich das Bild im Internet an.

Entspannung
Das Puzzle zeigt eine Fotovoltaikanlage auf dem Dach und dient der Entspannung. Mithilfe einfacher Mittel (Stöckchen, Stift, Sonne) wird zum Schluss die Zeit bestimmt.

Arbeitsblätter ohne Computer- und Internetnutzung

Deckblätter

Sonnenenergie

Informationsseiten

• www.kidsweb.at: Zahlen und Fakten für den Steckbrief
  Infos über die Zusammensetzung, das Alter, den Durchmesser und die extrem hohen Temperaturen der Sonne.
• www.kidsweb.at: Weitere Informationen für den Steckbrief
  Diese Seite gibt einen Überblick über die Möglichkeiten zur Energiegewinnung. Die einzelnen Optionen werden auf Unterseiten genauer beschrieben.
• zzzebra: Feuer ohne Streichholz
  Hier wird beschrieben, wie mithilfe einer Lupe ein Stück Papier entzündet werden kann. Und eine Erklärung wird gleich mitgeliefert.
• GEOlino.de: ein Sonnenofen aus Pappkartons
  Sogar aus Pappe kann man einen Ofen bauen. Wie das geht beschreibt diese Internetseite von GEOlino.

• www.museumonline.at: Animation zum Hohlspiegel
  Über diesen Link gelangen Sie zu einer Darstellung eines Hohlspiegels, bei der sich bewegende Strahlen die Funktion verdeutlichen.
• www.bmu-kids.de: Welche Farbe fängt das meiste Licht?
  Hier wird ein Experiment beschrieben, das letztlich verdeutlichen soll, dass schwarze Farbe mehr Licht "fängt" als weiße Farbe.
• www.solar-is-future.de/kids
  Sunny Bear und Solarinchen begleiten die Online-Besucher durch eine virtuelle Reise zum Thema Solarstrom.

• www.energie-antworten.de: Energie für alle
  Hier findet sich ein umfangreicher Text zur Frage "Was ist eigentlich Solarenergie" und wie kann sie genutzt werden.
• wikipedia.org: Foto von einem Sonnenkollektor
• www.tivi.de: Video: So entsteht in Solarzellen Strom
  Dieser kurze Trickfilm veranschaulicht auf kindgerechte und unterhaltsame Weise wie in Solarzellen Strom erzeugt wird.

Fotos

• www.dlr.de: Foto eines Solarturmkraftwerks
• www.salzburger-fenster.at: Foto eines Parabolrinnenkraftwerks

Sunny Song

• www.dict.cc
  Hier findet sich ein Englisch-Deutsches Lexikon mit Audiodateien zur Übung der Aussprache englischer Wörter.

Dies und das

• www.primolo.de: Vincent van Gogh
  Auf diesen Seiten wird die Projekt einer Klinikschule über das Leben des Vincent van Gogh vorgestellt.
• www.kunstkopie.de: Sämann bei untergehender Sonne
  Auf dieser (kommerziellen) Seite, finden sich neben Abbildungen seiner Werke auch umfangreiche Information zu Vincent van Gogh selbst.
• www.tivi.de: Sonnenuhr
  Hier wird beschrieben, wie mit einfachen Mitteln und für den sofortigen Gebrauch eine Sonnenuhr gebastelt werden kann.

Weitere Internetseiten zum Thema

• www.kabelsalat.tv: alles über Strom
  Auf dieser Seite werden verschiedenste Aspekte von Strom erläutert. Für die Unterrichtseinheit wurde speziell die Unterseite "Stromquellen" genutzt.
• esaKids: Solarflugzeug
  Für das Jahr 2010 plant der Schweizer Bertrand Piccard eine Weltumrundung mit einem Solarflugzeug. Hier wird beschrieben, was dabei zu beachten ist.
• GEOlino.de: Solarenergie
  Eine umfangreiche Seite zu den verschiedenen Möglichkeiten der Energiegewinnung aus der Sonneneinstrahlung.
• www.argemuc.com
  Diese Seite, die gemeinsam von großen deutschen Unternehmen betrieben wird, informiert über die Möglichkeiten der Energiespeicherung mithilfe von Wasserstoff.

• KlimaNet für Kids: Umweltschutz für Jugendliche
  Diese Seite des Baden-Württembergischen Umweltministeriums bietet unter anderem eine Bauanleitung für eine Sonnendusche.
• www.wasistwas.de: Photovoltaik zum Anfassen
  Was ist Photovoltaik? Wie funktioniert ein Sonnenkollektor und wie ist eine Solarzelle aufgebaut. Diese Seite bietet Antworten auf diese Fragen.

Informationen zur Autorin

Margret Datz ist Rektorin der Grundschule Jungeroth in Kölsch-Büllesbach, VG Asbach.

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