Inhalte des Lernmoduls

Auf dieser Seite finden Sie detaillierte Informationen zu den Inhalten des Lernmoduls. Screenshots geben einen Eindruck von der grafischen Oberfläche.

+Abb. 1: Erde bei Nacht

Einführung

Zu Beginn des Lernmoduls werden bildliche Impressionen angeboten, die die Nutzer auf sich wirken lassen sollen. Insgesamt stehen sieben Bilder zur Verfügung. Durch Anklicken der kleinen Bilder am unteren Ende der Seite können diese vergrößert werden. Themen sind beispielsweise Mobilität, Konsum, Regenerative Energien und Disparität des Energieverbrauchs. In einer Textbox sollen die Gedanken, die beim Betrachten in den Sinn kommen, festgehalten werden. Diese Textbox kann durch Klick auf die rechte Maustaste im virtuellen Rucksack gespeichert und zum Abschluss des Lernmoduls erneut aufgerufen werden.

+Abb. 2: Energiebedarf

Globaler Energiebedarf

Diese Seite widmet sich der Frage, wie sich der Energiebedarf auf globaler Ebene entwickelt? Dazu steht ein Diagramm zur Verfügung, das den Verlauf des Energiebedarfs über die Jahre 1980 bis 2006 darstellt. Der weitere Verlauf bis ins Jahr 2030 kann als gestrichelte Linie prognostiziert werden, indem die Linie an verschiedenen Punkten mit der Maus modifiziert werden kann. Anschließend kann die Lösung eingeblendet werden. Dabei ist zu erkennen, dass der Energiebedarf weiterhin enorm steigt, auch hinsichtlich fossiler Energieträger. Was sind die Gründe hierfür? Ein weiteres Schaubild, das per Mausklick eingeblendet werden kann, liefert die Antwort: Während im europäischen Raum der Energiebedarf nur mäßig steigt, ist der Zuwachs vor allem in Asien enorm. Vergleicht man allerdings den Energiebedarf mit den Bevölkerungszahlen, so zeigt sich, dass der Pro-Kopf-Verbrauch längst nicht auf europäischem oder gar nordamerikanischem Niveau liegen wird.

+Abb. 3: Erdölreserven

Fossile Ressourcen

Die fossilen Ressourcen sind endlich. Man schätzt, dass Kohle, Erdgas und Erdöl zusammen noch circa 100 Jahre ausreichen. Auf dieser Seite wird Erdöl etwas genauer betrachtet. Wieder steht eine Grafik zur Verfügung, in der der bisherige Verlauf der globalen Förderung dargestellt ist. Die Projektion der weiteren Fördermengen bis ins Jahr 2050 soll durch Modifikation der gestrichelten Linie eingezeichnet werden. Die Lösung offenbart, dass es einen Scheitelpunkt gibt, ab dem die Fördermengen abnehmen werden. Eine weitere Kurve kann eingeblendet werden, die unter dem bisher dargestelltem Verlauf liegt. Warum ist das so? Ein Tipp gibt Hinweise zur Lösung.

+Abb. 4: Wirkungsgrad

Kraft-Wärme-Kopplung

Eine Möglichkeit, auf die Endlichkeit der Ressourcen zu reagieren ist, die Nutzung der bestehenden Energiequellen effizienter zu nutzen und damit den Verbrauch zu verringern. Gerade bei der Stromerzeugung durch Wärmekraftwerke (zum Beispiel Kohle- und Kernenergie) gibt es enorme Wärmeverluste. Die kombinierte Gewinnung von Strom und Wärme ist deutlich effizienter. Anhand einer Grafik werden die beiden Optionen gegenübergestellt. Allerdings müssen die Zahlenwerte für den Energieeinsatz und die Verluste noch per Drag & Drop in die dafür vorgesehen Kästchen eingetragen werden. Nur die richtigen Zahlen bleiben haften.

+Abb. 5: Verbraucher

Energiesparen im Haushalt

Auch im Haushalt gibt es enorme Einsparpotenziale. Hier lohnt sich ein Blick darauf, wo am meisten Energie verbraucht wird. In einem Diagramm kann die Höhe der Balken mit der Maus verändert werden, um eine eigene Abschätzung abzuliefern.

 

Die Lösung lautet

Heizung und Warmwasser: 53 %

Mobilität: 31 %

Reinigung (Spülen, Waschen)10 %

Kühlen und Gefrieren: 3 %

Essenszubereitung 2 %

Beleuchtung: 1 %

 

Eine Tabelle liefert den Strombedarf typischer Haushaltsgeräte. Wie viel Einsparpotenzial besteht, wenn man diese Geräte auf den neuesten, energieeffizienten Standard umrüstet? Für eine Abschätzung steht eine weitere Spalte in der Tabelle zur Verfügung.

+Abb. 6: Energiesparhaus

Energiesparhaus

Welche Maßnahmen können durchgeführt werden, um ein Haus möglichst energieeffizient zu gestalten? Durch die Beschriftung einer Grafik zu verschiedenen Maßnahmen wie Wärmedämmung und Nutzung regenerativer Energien beschäftigen sich die Lernenden mit dem Energiesparhaus. Die Einsparpotenziale gipfeln in dem sogenannten Plusenergiehaus, das sogar einen Überschuss an Energie produziert.

+Abb. 7: Potenzial der Sonne

Das Potenzial der erneuerbaren Energien

Nach menschlichen Maßstäben sind die sogenannten erneuerbaren Energien unendlich. Die Sonne strahlt in sechs Stunden soviel Energie zur Erde, dass man damit theoretisch den globalen Energiebedarf eines Jahres decken könnte. Selbst in einem Land wie Deutschland sind die Potenziale riesengroß. Ein Vergleich der Flächen für Verkehr, Siedlung und für die Energienutzung geeignete Gebäudeflächen zeigt, dass derzeit gerade mal 2 Prozent genutzt werden.

+Abb. 8: Pumpspeicherwerk

Strom tanken: Speicherung

Elektrische Energie in großem Umfang zu speichern ist nicht einfach. Bislang macht man das teilweise in Pumpspeicherkraftwerken. Wie sie funktionieren zeigt eine Grafik. Im dargestellten Fall fließt das Wasser aus dem Speicher nach unten, treibt die Turbine und damit den Generator an, so dass Strom erzeugt und ins Netz abgegeben wird. In Zukunft sollen auch Elektromobile als Speicher genutzt werden. Wie viele Elektrofahrzeuge sind notwendig, um die gleiche Speicherkapazität wie bei einem Pumpspeicherwerk zu erreichen?

+Abb. 9: Stromversorgung

Strom mischen: Das regenerative Kombikraftwerk

Der Strombedarf schwankt, sowohl im Tagesverlauf als auch im Jahresverlauf. Und auch die Energieerzeugung durch Windkraft und die Sonne schwanken wetterbedingt. Trotzdem kann durch die intelligente Kombination verschiedener regenerativer Energiequellen der Strombedarf gedeckt werden. Dabei bietet die Nutzung von Biogas eine kalkulierbare Basis, die an das schwankende Energieangebot aus Wind und Sonne angepasst werden kann. Ergänzend kann ein Pumpspeicherwerk zum Ausgleich von Spitzen genutzt werden.

+Abb. 10: Stromnetz

Strom wird schlau: Intelligente Stromnetze

In den Stromversorgungsnetzen der Zukunft müssen Zehntausende kleiner, weit verteilter Energieerzeuger, wie beispielsweise Windkraft-, Solar-, Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen und Brennstoffzellen in die Versorgungsnetze integriert werden. Um das sogenannte System intelligenter Netze zu steuern, müssen Informations- und Kommunikationssysteme entwickelt werden. Zum Beispiel werden die Stromverbräuche von Haushalten und Bürogebäuden automatisch an die Versorger kommuniziert. Die Stromnachfrage und die Stromerzeugung können besser aufeinander abgestimmt werden. Nach dem Lesen eines einführenden Textes sollen die Schülerinnen und Schüler eine Grafik mittels vorgegebener Schilder beschriften und dabei die verschiedenen Komponenten kennenlernen. Die Zuordnung der Schilder wird durch deren Dimension und die Hintergrundfarbe unterstützt.

+Abb. 11: Wüstenstrom

Strom geht auf die Reise

Wissenschaftler verschiedener Länder haben ein Konzept entwickelt, wie das enorme Potenzial an Sonnenenergie in den Wüstenregionen des Mittleren Ostens und Nordafrikas in großem Umfang genutzt werden kann: Desertec-Eumena. Das Konzept wird anhand einer Karte der Region Eumena (Europa, Mittlerer Osten und Nordafrika) dargestellt, die eine Reihe von Symbolen enthält, die für die Nutzung einer bestimmten Art von Erneuerbarer Energie stehen. Die Karte enthält aber auch Lücken, die per Drag & Drop gefüllt werden können. Bei Bedarf kann eine Lösung eingeblendet werden. Die Schülerinnen und Schüler sollen sich kritisch mit dem Konzept auseinandersetzen und sich über die Risiken Gedanken machen.

+Abb. 12: Blickwechsel

Blickwechsel

Zum Abschluss kommen verschiedene Personen zu Wort, die unterschiedliche Meinungen zur Zukunft der Stromversorgung haben. Die Aufgabe besteht darin, diese Statements auf ihre unterschiedlichen Argumente hin zu untersuchen. In einem Textfeld kann die eigene Meinung zur zukünftigen Stromversorgung festgehalten werden. Wer auf der Einstiegsseite seine Gedanken festgehalten und im virtuellen Rucksack gespeichert hat, kann diese hier wieder auspacken und weiterentwickeln.

Autor
Frei nutzbares Material
Die von Lehrer-Online angebotenen Materialien können frei für den Unterricht genutzt und an die eigene Zielgruppe angepasst werden.