Anderer Ressourcentyp

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Energiefressern auf der Spur (Lösung)

Lösungsblatt: Zur gleichnamigen ExperimentieranleitungHinweise und Ideen:Nähere Informationen finden Sie in der zugehörigen Experimentieranleitung "Energiefressern auf der Spur".Das Lösungsblatt enthält z. T. sehr kurze, oft nur stichwortartige Antworten. Je nach Lernziel müssen sie noch durch zusätzliche Erarbeitung aus Lehrbüchern und ggf. Recherchen im Internet ergänzt und vertieft werden.


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Das Passivhaus

Grafik, beschriftet (interaktiv):Beschrifteter Querschnitt eines Passivhauses, das praktisch keine Heizenergie mehr braucht.Ein Passivhaus ist so gebaut, dass es seinen Wärmebedarf aufgrund eines effizienten Lüftungssystems (Wärmerückgewinnung) und einer optimalen Wärmeisolierung durch Sonnenenergie sowie durch Abwärme von Geräten und Personen im Haus deckt. Damit kommt das Passivhaus im Idealfall ohne Heizungsanlage aus. Auf diese Weise ist eine enorme Einsparung an Energie möglich. Das Passivhaus ist eine Weiterentwicklung des Niedrigenergiehauses. Die Grafik des Passivhauses und die Beschriftungen geben einen Überblick über Bauweise und Vorteile.Hinweise und Ideen:Die Grafik zeigt den Schülerinnen und Schülern eine umweltfreundliche, energiesparsame und zukunftsorientierte Bauweise, die den Energieverbrauch und die Energiekosten eines Haushalts reduziert. Die verschieden warmen Luftströme sind durch unterschiedliche Farben dargestellt. Ergänzend zeigt das Medium "Wofür verbraucht der Privathaushalt Energie", welchen großen Anteil die Heizwärme am Energieverbrauch eines Haushalts normalerweise hat.


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Stromgestehungskosten fossil/regenerativ im Vergleich

Sachinformation:Die Gestehungskosten für Strom aus fossilen und regenerativen Energieträgern sind in einer Tabelle dargestellt, dabei werden zusätzliche Informationen gegeben.Beim Vergleich der Stromgestehungskosten für fossilen Strom und regenerativen Strom zeigt sich, dass inzwischen regenerativer Strom äußerst kostengünstig geworden ist (Stand Ende 2015). Sonne und Wind kosten im Gegensatz zu Kohle und Gas nichts. Dies führt zu extrem niedrigen Strompreisen an der Börse. Hinweise und Ideen:Hier könnte eine Diskussion beginnen, warum ein langfristig für Klima, Umwelt, Volkswirtschaft und auch für jeden einzelnen Bürger sinnvoller Wandel immer noch auf Ablehnung stößt.In den oberen Klassenstufen wäre ein Rechercheauftrag "Wie funktioniert die Strombörse?" eine interessante Aufgabe.Auch ein möglicher Rechercheauftrag: Herausfinden, wie sich der Endverbraucherpreis des lokalen Energieversorgers im Detail zusammensetzt.


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Geothermieanlage

Foto: Die abgebildete Geothermieanlage deckt den gesamten Heizungsbedarf des Wohn- und Gewerbegebiets im Stadtteil München Freiham ab.Aus einer Förderbohrung wird 90 °C heißes Tiefenwasser gepumpt. Die Wärme dieses aus 2.500 m Tiefe geförderten Tiefenwassers wird über einen Wärmeaustauscher ins Fernwärmenetz übertragen. Sodann wird das abgekühlte Wasser über eine Injektionsbohrung zurück in die Tiefe gepumpt. Die dadurch erreichte Einsparung fossiler Brennstoffe entspricht einer Emission von 22.500 t Kohlendioxid jährlich. Die abgebildete Anlage enthält außer den Pumpen und dem Wärmeaustauscher noch zusätzlich einen großen Gasheizkessel. Dieser dient zur Notversorgung, falls die Pumpen durch Wartung oder Reparatur einmal ausfallen.


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Energiearmut

Schemagrafik:Darstellung des Status quo von Energiearmut und möglicher Lösungsansätze.Der Status quo der Energiearmut wird dargestellt als Teufelskreis, da Ursachen und Auswirkungen (z. B. Bodenerosion durch Abholzung) gegenwärtiger Energiearmut in wechselseitiger Abhängigkeit stehen. Das Vorkommen und die weltweite Verteilung von Energiearmut werden anhand einer Weltkarte mit statistischen Daten verdeutlicht. Energiearmut ist hier gekennzeichnet durch ein Leben ohne Strom bei ausschließlicher Verwendung traditioneller Biomasse. Diese Situation betrifft Milliarden Menschen weltweit in zumeist ländlichen Gebieten der Entwicklungsländer. Um den beschriebenen Teufelskreis zu durchbrechen, bedarf es Lösungen in Form von gezielten Maßnahmen innerhalb der betroffenen Länder in Verbindung mit effektiven Hilfestellungen von außen.Hinweise und Ideen:Die Schülerinnen und Schüler sollen Formen von Energiearmut und deren Umfang kennen lernen und dabei die wechselseitigen Zusammenhänge und auch den globalen Umfang erkennen. Dazu bieten sich z. B. Fragestellungen an, inwieweit das eigene Land von der Problematik Energiearmut betroffen sein könnte. Zusätzlich können die angegebenen Lösungsansätze spezifiziert und erweitert werden, evtl. unter Berücksichtigung der Aufgabenverteilung, Verantwortung und Finanzierbarkeit. Unter Verwendung der Quelle: "World Energy Outlook 2012", International Energy Agency IEA (2012)


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Energieträger Erdwärme

Übersichtsgrafik: Gegenüberstellung tiefer und oberflächennaher Geothermie anhand ausgewählter Beispiele.Erdwärme oder auch Geothermie bezeichnet das thermische Energiepotenzial im Erdreich. Je nach Tiefe der Erdschichten entsteht die Erdwärme ausschließlich durch Restwärme aus der Erdentstehungszeit und durch radioaktive Zerfallsprozesse (tiefe Geothermie) oder aus der Sonneneinstrahlung (oberflächennahe Geothermie). Die tiefe Geothermie tritt an die Erdoberfläche, z. B. in Form von Thermalquellen und Vulkanen. Bei der oberflächennahen Geothermie zeigt sich ab ca. 15 m Erdtiefe eine jahreszeitenunabhängige Durchschnittstemperatur von 8 bis 12 °C, die sich fast ausschließlich aus der Sonneneinstrahlung speist. Erst ab ca. 100 m Tiefe überwiegt der Wärmezufluss aus dem Erdinneren. Sowohl die oberflächennahe als auch die tiefe Geothermie können mit unterschiedlichen Technologien zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden.Übrigens: Neuschnee im Frühjahr schmilzt auf warmer Erde sofort, wenn er direkt mit dieser in Berührung kommt. Fällt der Schnee jedoch auf Gras, bleibt er länger liegen, da das Gras als Isolationsschicht wirkt.Hinweise und Ideen:Das Medium kann einen Überblick über den Energieträger Erdwärme geben. Eine Verknüpfung mit Erdkunde liegt nahe. Mögliche Fragestellung: Welche Regionen bieten sich für die Nutzung tiefer und/oder oberflächennaher Geothermie an (z. B. Vorkommen heißer Thermalquellen in Island)? Ausführliche Informationen findet man im Leitfaden "Regenerative Energien" auf dem Medienportal der Siemens Stiftung.


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Übung

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Ökosystem tropischer Regenwald (Zuordnungsaufgabe)

Mindmap, interaktiv:Wichtige Begriffe rund um die Funktion, die Eigenschaften und die Ausbeutung des tropischen Regenwalds werden strukturiert dargestellt.Der tropische Regenwald ist ein komplexes Ökosystem. Bei dem hier gezeigten Mindmap ordnet man Wortkarten den Bereichen Lebensraum, Merkmale, Funktionen, Ausbeutung, Folgen der Ausbeutung und Regenwaldschutz zu. Über einen Prüfmechanismus lassen sich die Zuordnungen auswerten. Unabhängig davon kann die Lösung jederzeit ein- und ausgeblendet werden, ohne dass sich der aktuelle Bearbeitungszustand ändert. Hinweise und Ideen:Dieses Mindmap ist für die 4. Klasse geeignet, da z. T. schwierige Begriffe vorkommen. Eine einfache Variante dieses Mindmap mit nur der ersten Ebene ist als Grafik auf dem Medienportal der Siemens Stiftung vorhanden.


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Speicher für elektrische Energie

Übersichtsgrafik:Es werden Beispiele für direkte und indirekte Speicher elektrischer Energie gezeigt und es wird die gespeicherte Energieform benannt.Elektrische Energie sollte möglichst genau zu dem Zeitpunkt erzeugt werden, an dem sie auch gebraucht wird. Denn elektrische Energie lässt sich nur schlecht und mit hohen Kosten speichern. Man unterscheidet direkte und indirekte Speicher für elektrische Energie. Direkt lässt sich elektrische Energie nur in Kondensatoren speichern. Bei der indirekten Speicherung muss die elektrische Energie in eine andere Energieform umgewandelt werden, die dann gespeichert werden kann. Hinweise und Ideen:Die Schülerinnen und Schüler sollen sich Gedanken über die wirtschaftliche Nutzung der gezeigten Energiespeicher machen (z. B.: Wie viel Energie kann gespeichert werden? Ist der Energiespeicher problemlos einsetzbar? Wo treten Verluste auf?).

Projekt

Siemens Stiftung

Wasserstoff als Energiespeicher der Zukunft

Projektidee:Projektideen zum Thema "Wasserstoff als Energiespeicher der Zukunft".Ideensammlung für eine Vielzahl von Projektthemen, die sich mit dem Wasserstoff als Energieträger und Energiespeicher der Zukunft beschäftigen. Die Schülerinnen und Schüler können sowohl arbeitsteilig als auch gemeinschaftlich in Gruppen an den einzelnen Themen arbeiten.Hinweise und Ideen:Für weitere Projektthemen eignet sich z. B. das Thema "Wasserkraft in der Energiegewinnung".

Lernspiel

Siemens Stiftung

Bilderset: Tiere, Nahrungsmittel, Müll- und Abfallprodukte

Zuordnungsaufgabe:Was fressen Tiere? Was ist für sie ungesund?Tiere sind Pflanzen- und Fleischfresser. Wenn wir in der Natur etwas liegen lassen, kann es von Tieren gefressen werden. Viele Dinge sind für Tiere giftig und können sie nachhaltig gesundheitlich schädigen.