Energiespeicher und Stromnetze | Unterricht

Themen zu erneuerbaren Energien

• Solarstrom
• Solarthermie
• Strom
• Wärmebereitung
• Warmwasser
• Kraftstoff
• Batteriespeicher
• Laufwasserkraftwerk
• Pumpspeicherkraftwerk
• Regenerative Energie
• Nachhaltigkeit

Fächer

• Physik
• Biologie
• NwT

Klassenstufen

• ab Klasse 8, alle Schularten

Bezug zu den Bildungsplänen

Nicht erst seit dem beschlossenen Atomausstieg Deutschlands im Jahre 2011 erfreuten sich erneuerbare Energieformen zunehmender Beliebtheit. Denn vielerorts wurden bereits davor schon Solarzellen auf Dächern verwendet oder Windkraftanlagen in Gemeinden aufgestellt. Dies alles mit dem Ziel, sich aktiv an der Energiegewinnung durch nachhaltige Ressourcen zu beteiligen und fossile Quellen für die Energiegewinnung zu minimieren.

Erneuerbare Energieformen bestechen durch ihre aktuelle sowie auch zukünftige Bedeutung in unserem Land und gelten als Hoffnungsträger der geplanten Energiewende. Schließlich soll zum Jahr 2050 elektrischer Strom in Deutschland zu 80 Prozent aus erneuerbaren Energiequellen stammen. Deshalb liegt es nahe, sich auch im schulischen Kontext mit den Chancen und Herausforderungen dieser Technologie zu beschäftigen. Eine Auseinandersetzung mit den Möglichkeiten erneuerbarer Energieformen ist dabei genauso wichtig wie die Betrachtung der Funktions- und Wirkungsweise sowie die Frage nach dem Speichern von Energie. Somit kann ein Gesamtüberblick entstehen, der Überlegungen bezüglich einer Kombination verschiedener Technologien erlaubt und durchaus auch kritische Gesichtspunkte beleuchtet, die zu einem fundierten Meinungsbild von Lernenden führen.

Bildung für nachhaltige Entwicklung wurde jüngst im Bildungsplan als Leitperspektive ausgewiesen, wodurch die Bedeutung im Unterricht eine Stärkung erfuhr. Ziel ist es, Lernende zu befähigen, informierte Entscheidungen zu treffen und mit Verantwortungsbewusstsein auf den Schutz unserer Umwelt zu achten, wenn man im Unterricht beispielsweise von der natürlichen Belastungsgrenze des Erdsystems spricht. Gleichermaßen soll ein vorausschauendes Denken hinsichtlich der Notwendigkeit einer Energieversorgung mit erneuerbaren Energieformen angebahnt werden. Nur so kann eine geplante Energiewende tatsächlich Realität werden.

Die Filme „Windenergie und Wasserkraft“, „Sonnenenergie“, „Energiespeicher und Stromnetze“ und „Energie aus Biomasse“ aus der Reihe „total phänomenal“ zeigen diese Technologien im Detail, indem technische und physikalische Wirkungsweisen erläutert werden. Gleichermaßen werden Nutzungsmöglichkeiten, Reichweiten und auch Grenzen verdeutlicht, was zum kritischen Diskurs anregen soll.

Einsatz im Unterricht

Das Thema „Erneuerbare Energie“ ist überwiegend im Fach Physik angesiedelt. Hierbei können die Filme ab Klasse 8 zu folgenden Themen/Aspekten zum Einsatz kommen:

• Energie Beschreibung physikalischer Vorgänge durch Energie, Verständnis von Energieversorgungssystemen, Unterscheidung endlicher und unbegrenzter Energieträger
• Energieversorgungssysteme Erkennen der Notwendigkeit und Herausforderungen einer nachhaltigen Energieversorgung, Beschreibung der verschiedenen Möglichkeiten der Nutzbarmachung von Energie, Möglichkeiten der Energieversorgung hinsichtlich ökologischer und wirtschaftlicher Kriterien vergleichen und bewerten

Es bietet sich an, alle vier Filme aus der Sendereihe nacheinander einzusetzen, wobei es keiner festgelegten Reihenfolge bedarf. Im Folgenden finden sich zu jedem einzelnen Film speziell konzipiertes Material sowie vor- und nachbereitende und zusammenfassende Arbeitsblätter. Die einzelnen Filme sind in Sequenzen unterteilt (siehe Timecodes), weshalb es sich anbietet, die Schüler*innen selbstständig mit Tablets, Laptop oder Computer arbeiten zu lassen.

Unterrichtsverlauf
Zur besseren Übersicht folgt nun ein möglicher Ablauf zum Einsatz der Unterrichtsmaterialien, welcher Aufschluss über Inhalt, Umfang und erworbene Kompetenzen gibt.

Kompetenzen:

• Wissen über Wirkung der Sonne auf ausgewählte Oberflächen
• Funktionsweise von Solarzellen und Wirkungsgrad
• Unterschied Solarthermie-Kraftwerk und Solarrinnenkraftwerk
• Vorteile von Solarzellen und Solarthermie-/Solarrinnenkraftwerk

Kompetenzen:

• Funktionsweise von Windkraftwerken
• Funktionsweise Wasserkraftwerk (verschiedene Typen)
• Funktion der Kombination regenerativer Energien
• Kritische Auseinandersetzung mit den Schattenseiten von Wasserkraftwerken
• Überarbeitung des eigenen Wissens durch neue Informationen

Kompetenzen:

• Funktionsweise und Nutzen einer Biogasanlage erklären
• Energiegewinnung aus Reststoffen beschreiben
• Kohlenstoffkreislauf beschreiben
• Vor- und Nachteile der Biomasse als erneuerbare Energiequelle nennen
• Kritische Auseinandersetzung mit dem Thema

Kompetenzen:

• Wissen über die Folgen des Klimawandels
• Derzeitige Energiegewinnung in Deutschland am Beispiel der Stadt Karlsruhe beschreiben
• Funktionsweise verschiedener Energiespeicher erklären
• Vor- und Nachteile verschiedener Energiespeicher nennen
• Zukünftige Energiegewinnung in Deutschland beschreiben
• Kritische Auseinandersetzung mit dem Thema