Das Wärmekraftwerk im Unterricht

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Dieses Video demonstriert das Grundprinzip des Wärmekraftwerks, welche Rolle Druck dabei spielt und wie das eigene Verhalten den Kohlenstoffdioxidausstoß beeinflussen kann. Es wird im Kontext des von der Deutsche Telekom Stiftung geförderten Programms "Junior-Ingenieur-Akademie" veröffentlicht.

Beschreibung

Die Gewinnung und Bereitstellung von Elektroenergie ist ein immer aktuelles Thema für Schülerinnen und Schüler. Nur mit grundlegendem Wissen über den Aufbau, die Funktion sowie ökologische und ökonomische Aspekte können die Lernenden in die Lage versetzt werden, verschiedene Kraftwerktypen fundiert zu bewerten. Eine selbstständige Recherche zu Kraftwerken führt jedoch oftmals in die Irre. Darüber hinaus ist die Fachsprache nicht immer für Schülerinnen und Schüler geeignet.

Dieses Video soll einen Überblick schaffen und zum Nachdenken anregen. Dabei steht der Generator, der über verschiedene Möglichkeiten angetrieben werden kann, um elektrische Energie bereitzustellen, im Fokus.

Die einfachsten Formen von Kraftwerken sind das Wind- und Wasserkraftwerk. Zum Wasserkraftwerk werden zwei verschiedene Turbinenarten gezeigt. Das ist zum einen die schnell rotierende Franzisturbine für hohe Wasserfallhöhen bei geringer Wassermenge, wie sie in Bergregionen eingesetzt wird, zum anderen ist es die Kaplanturbine für geringe Fallhöhen mit hohem Wasservolumen, wie sie in Flusskraftwerken eingesetzt wird.

Mit der Dampfturbine erschließt sich das Feld der Wärmekraftwerke. Wasser wird durch unterschiedliche Wärmequellen erhitzt, verdampft und somit der Druck erhöht. Je nach Wärmequelle kann auf verschiedene Wärmekraftwerke geschlossen werden: Das sind das Öl-, Kohle- und Gaskraftwerk mit entsprechenden \( CO_{2} \)-Ausstoß sowie das Kernkraftwerk und die ökologisch verträglichen solarthermischen und geothermischen Kraftwerke. Zum Abschluss des Videos wird mithilfe von Symbolkarten eine Zusammenfassung geschaffen, die immer wieder Bezug auf die Modellbaugruppen nimmt.

Das Video kann als Übersicht komplett oder auch in Einzelsequenzen gezeigt werden. Die verwendeten Versuche regen zum Nachahmen an. Die Dampfturbine sollte mit Druckluft betrieben werden, um Verbrennungen zu vermeiden. Zur Veranschaulichung des Dampfdruckes dient das Dampfmaschinenmodel, das auch durch einen Pfeifkessel ersetzt werden kann. In Lernstationen können alle Teile des Videos selbst erfahrbar gemacht werden. Neben dem Kurbelgenerator mit unterschiedlichen Belastungen ist der Antrieb der Dampfturbine über eine Handluftpumpe sehr wirksam.

Für Bezugsquellen können Sie Kontakt zum Autor aufnehmen. Ergänzende Videos sind über seinen YouTube-Kanal verfügbar.

Autor
Avatar Volker Torgau

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

In Kooperation mit

Junior-Ingenieur-Akademie

Die Materialien sind im Programm "Junior-Ingenieur-Akademie" der Deutsche Telekom Stiftung entstanden.

Auszeichnung

Comenius EduMedia Siegel 2021

Das Dossier "Junior-Ingenieur-Akademie: für Technik begeistern" ist mit dem Comenius EduMedia Siegel 2021 ausgezeichnet worden.