Ablauf der Unterrichtseinheit
Die einzelnen Schritte der Unterrichtseinheit sind in ihrem Umfang flexibel gestaltbar, die Arbeit in kleinen Gruppen wird empfohlen.
1. Geothermie - Eine Einführung
Filme anschauen
Zur Einführung und zur Vermittlung elementarer Grundlagen über die Geothermie allgemein und zur Gewinnung und Anwendung geothermischer Energie im Besonderen sehen sich die Schülerinnen und Schüler entsprechende Filmbeiträge im Web an.- Planet Schule: Energie aus der Erde
Dieser 15-minütige Film des SWR zeigt nach einer Einführung über Wärmequellen in der Erde verschiedene Nutzungsmöglichkeiten der Erdwärme und stellt unterschiedliche Verfahren der Erdwärmenutzung vor. - www.technik-welten.de: Geothermie – Wie der Erdkern unser Wohnzimmer aufwärmt
Dieser fünfminütige Film stellt Möglichkeiten der Erdwärmenutzung vor und geht auf geologische Aspekte der Geothermie und der geothermischen Exploration ein.
Notizen machen
Die Schülerinnen und Schüler machen sich Stichpunkte zu folgenden Aspekten:
- Wärmequellen in der Erde
- Wärmeverteilung in der Erde und insbesondere in der obersten Erdkruste
- Regionen der Erde und geologische/tektonische Strukturen mit auffällig hohen geothermischen Gradienten
- Nutzungsmöglichkeiten und Verfahren der geothermischen Energiegewinnung (Tiefen- und oberflächennahe Geothermie)
- naturgegebene und technische Probleme bei der Erschließung geothermischer Ressourcen.
Arbeitsmaterial
- geothermie-sw-deutschland_ab1.doc
Diese Arbeitsdatei können Sie den Lernenden als Ausdruck oder digital zur Verfügung stellen. Sie begleitet die Lernenden bei den ersten Schritten im Feld der Geothermie.
Im Classroom-Manager speichern - geothermie-sw-deutschland_ab1.pdf
Diese Arbeitsdatei können Sie den Lernenden als Ausdruck oder digital zur Verfügung stellen. Sie begleitet die Lernenden bei den ersten Schritten im Feld der Geothermie.
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2. Erste Einschätzung tiefengeothermischer Potenziale
Geologischen Aufbau untersuchen
Die Schülerinnen und Schüler erkunden gruppenweise den grundlegenden geologischen Aufbau unterschiedlicher Teilregionen Südwestdeutschlands (Saarland, Rheinland-Pfalz, Südhessen und Baden-Württemberg) und formulieren und begründen darauf aufbauend Annahmen, ob und in welchen Bereichen erhöhte geothermische Gradienten zu erwarten sind. Anschließend stellen sie ihre Erkenntnisse und Überlegungen für ihr jeweiliges Gebiet den anderen Teams vor. Hier wird als Rahmenbedingung für die Exploration gesetzt, dass die Mindesttemperatur 130 °C betragen und die maximale Tiefe drei Kilometer nicht überschreiten soll.Karten und Schnitte zur Morphologie und zum geologischen Aufbau
- oberrheingraben.de: Querschnitt durch die Kruste und den obersten Mantel
Die Grafik stellt die Tiefenlage der Kruste-Mantel-Grenze und die Mantelaufwölbung unterhalb des Oberrheintalgrabens dar, die als wesentliche Ursachen für die geothermischen Anomalien in dieser Region anzusehen ist.
- oberrheingraben.de: Tiefenlage der Unterkante der Tertiärschichten
Anhand dieser Grafik lässt sich die räumliche Verteilung der Mächtigkeit der tertiären Ablagerungen im Bereich des Oberrheintalgrabens ableiten.
- oberrheingraben.de: Morphologische Übersicht über die nähere Umgebung
Diese Grafik zeigt, wie sich insbesondere im Bereich des Oberrheintalgrabens der geologische Bau des Untergrundes im Relief widerspiegelt.
- oberrheingraben.de: Geologische Karte
Auf dieser Website finden Sie eine geologische Karte von Südwestdeutschland und angrenzenden Regionen in Frankreich.
- oberrheingraben.de: Geologischer Schnitt vom Saarland bis zu den Alpen
Dargestellt ist ein geologisches Profil vom Saarland bis ins Allgäu, das den geologischen und strukturellen Aufbau des tieferen Untergrundes zeigt.
Arbeitsmaterial
- geothermie-sw-deutschland_ab2.doc
Mithilfe dieser Arbeitsdatei versetzen sich die Lernenden in die Situation eines Explorationsgeologen, der geeignete Standorte für tiefengeothermische Anlagen in Südwestdeutschland ermitteln soll.
Im Classroom-Manager speichern - geothermie-sw-deutschland_ab2.pdf
Mithilfe dieser Arbeitsdatei versetzen sich die Lernenden in die Situation eines Explorationsgeologen, der geeignete Standorte für tiefengeothermische Anlagen in Südwestdeutschland ermitteln soll.
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3. Geothermische Exploration und Standortfestlegung
Überprüfung der eigenen Hypothesen
Die zuvor getroffenen Annahmen werden gruppenweise mittels eines geothermischen Informationssystems, das Daten zur lateralen und vertikalen Temperaturverteilung bis in eine Tiefe von fünf Kilometern bereithält, überprüft. Mögliche Gründe für nicht bestätigte Annahmen und festgestellte thermische Anomalien werden gruppenintern diskutiert und dokumentiert. Letztendlich sollen die höffigsten Gebiete als Standorte für tiefengeothermische Anlagen vorgeschlagen werden. Anschließend stellt jede Gruppe ihre Erkenntnisse und Überlegungen für ihr jeweiliges Gebiet den anderen Teams vor.Links zur Überprüfung der Annahmen
- Geothermisches Informationssystem für Deutschland (GeotIS)
Das Geothermische Informationssystem für Deutschland hält Daten zur Temperaturverteilung bis in eine Tiefe von fünf Kilometern, zum geologischen Bau des Untergrundes sowie Informationen zu bestehenden und geplanten geothermischen Anlagen bereit.
Arbeitsmaterial
- geothermie-sw-deutschland_ab3.doc
Das Geothermische Informationssystem für Deutschland (GeotIS) wird zur Überprüfung der Hypothesen genutzt und Empfehlungen werden formuliert.
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Das Geothermische Informationssystem für Deutschland (GeotIS) wird zur Überprüfung der Hypothesen genutzt und Empfehlungen werden formuliert.
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4. Tiefengeothermische Anlagen in Südwestdeutschland
Vergleich mit realen Anlagen
Abschließend werden die vorgeschlagenen Bereiche/Standorte mit den Standorten realer Anlagen verglichen. Dabei geht es weniger um den konkreten Lagevergleich als um den Vergleich der Rahmenbedingungen. Bei der nachfolgenden Diskussion mit der gesamten Klasse über die Standortwahl realer Anlagen sollen über den geothermischen Gradienten hinaus weitere natürliche Faktoren, aber auch solche erarbeitet werden, die nicht geologischer und/oder geothermischer Natur sind, also Gesteinsdurchlässigkeiten (Porosität), ungünstige geologische Strukturen, Beschaffenheit der Wässer (Korrosion von Anlagenteilen), Infrastruktur/Landnutzung oder die Nähe einer Anlage zum Verbraucher.Lage und Beschreibung der Anlagen
- GeotIS
Auch in dieser Phase arbeiten die Lernenden wieder mit dem Geothermischen Informationssystem des Leibniz-Instituts für Angewandte Geophysik.
- bine.info: Landau
Der Beitrag befasst sich mit der Stromerzeugung und Wärmegewinnung im Geothermiekraftwerk Landau, den geologischen Standortbedingungen sowie der Nutzung der dort erzeugten Energie.
- bine.info: Soultz
Dieser Beitrag hat unter anderem Stromerzeugung und Wärmegewinnung im Geothermiekraftwerk Soultz-sous-Forêts zum Thema.
