Schüleraktivitäten für Erneuerbare Energie
Hintergrundinformationen zu Energiequellen
Die erste Stadt der Welt, die über eine öffentliche Stromversorgung verfügte, war Godalming, England. 1881 installierte eine Firma einen Generator, der an ein Wasserrad angeschlossen war. Sie legten Kabel in die Dachrinnen und verbanden sie mit Straßenlaternen. Seit dieser Zeit ist der weltweite Stromverbrauch rasant gestiegen.
Aus den Überresten von Lebewesen entstehen fossile Brennstoffe, deren Entstehung Millionen von Jahren dauert. Die weltweiten Vorräte an fossilen Brennstoffen gehen zur Neige, da sie viel schneller verbraucht werden, als sie entstehen. Obwohl die Verbrennung fossiler Brennstoffe eine billige und zuverlässige Quelle für die Erzeugung von elektrischem Strom ist, wirkt sich das Kohlendioxid, das sie erzeugt, negativ auf die Umwelt aus. Weitere Informationen zu den Auswirkungen von Treibhausgasen auf die Umwelt finden Sie in den Unterrichtsplänen zum Treibhauseffekt und zur globalen Erwärmung.
Energieressourcen
Fossile Brennstoffe
Nicht erneuerbare Ressource
Kraftwerke für fossile Brennstoffe verbrennen fossile Brennstoffe, um Wasser zu erhitzen. Dieses Wasser verwandelt sich dann in Hochdruckdampf. Der Dampf läuft über eine Turbine und lässt die Turbine drehen. Die Spinnturbine ist mit einem Generator verbunden und der Generator erzeugt elektrischen Strom. Beispiele für fossile Brennstoffe sind Kohle , Öl und Gas .
- Fossile Brennstoffe sind billig abzubauen und in elektrische Energie umzuwandeln.
- Das Verbrennen fossiler Brennstoffe war zuverlässig.
- Fossile Brennstoffe können sicher verbrannt werden.
- Fossile Brennstoffe tragen in hohem Maße zur globalen Erwärmung bei, da beim Verbrennen fossiler Brennstoffe Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt wird.
- Kohle enthält auch Verunreinigungen wie Schwefel, der beim Verbrennen Schwefeldioxid bilden kann. Schwefeldioxid in der Atmosphäre kann zu saurem Regen führen.
- Die Vorräte an fossilen Brennstoffen werden eines Tages aufgebraucht sein.
Atomkraft
Nicht erneuerbare Ressource
Durch eine Kernreaktion wird Energie aus den Atomkernen freigesetzt. Diese Reaktion ist als Spaltung bekannt und beinhaltet die Aufspaltung großer Kerne, wie in einem Uranatom, in kleinere Kerne, wobei enorme Energiemengen freigesetzt werden. Diese Energie wird verwendet, um Wasser zu erhitzen und in Dampf umzuwandeln. Dieser Dampf treibt dann eine Turbine an, die einen Generator dreht und elektrischen Strom erzeugt.
- Kraftwerke sind in der Regel sicher.
- Es wird nichts verbrannt, so dass keine Treibhausgase oder Luftverschmutzung entstehen.
- Eine kleine Menge Kraftstoff kann eine große Menge elektrischer Energie erzeugen.
- Die Abfälle aus Kernkraftwerken bleiben über Jahrtausende radioaktiv und schädlich für Lebewesen und müssen daher sorgfältig entsorgt werden.
- Atomkraftwerke sind sicher, aber wenn etwas schief geht, wie eine große Naturkatastrophe oder ein Terroranschlag, können sie sehr gefährlich sein.
- Kernkraftwerke haben sehr hohe Einrichtungskosten
Windenergie
Nachwachsende Rohstoffe
Um die Windenergie zu nutzen, müssen Turbinen an Orten aufgestellt werden, an denen viel Wind weht. Durch die Luftbewegung drehen sich die Schaufeln, was wiederum einen Generator antreiben kann, um elektrischen Strom zu erzeugen. Windkraftanlagen können einzeln oder zusammen in Gruppen als Windparks genutzt werden. Sie können nicht nur an Land, sondern auch vor der Küste eingesetzt werden.
- Turbinen verbrennen nichts und setzen keine andere Luftverschmutzung frei.
- Es fallen keine Brennstoffkosten an, da der "Brennstoff" Luft um eine Turbine bewegt.
- Windenergieanlagen sind nicht teuer, wenn sie einmal eingerichtet sind.
- Einige Leute argumentieren, dass die Turbinen die natürliche Schönheit eines Gebiets ruinieren können.
- Die Einrichtungskosten können insbesondere bei mehreren Turbinen hoch sein.
- Die Wirksamkeit hängt von der Windstärke ab, daher sind sie nicht immer zuverlässig.
- Turbinen können laut sein.
Solarenergie
Nachwachsende Rohstoffe
Solarenergie nutzt Photovoltaikzellen, um die Lichtenergie der Sonne zu nutzen und in elektrische Energie umzuwandeln.
- Solarenergie hat keine Luftverschmutzung, weil nichts verbrannt wird.
- Sonnenkollektoren können an abgelegenen Orten eingesetzt oder sogar tragbar gemacht werden.
- Mit Solarenergie sind keine Brennstoffkosten verbunden.
- Die Einrichtung von Solarstromanlagen kann teuer sein
- Solarenergie ist nicht immer zuverlässig, da die Wirksamkeit davon abhängt, wie viel Sonnenlicht ein Gebiet empfängt.
Gezeitenenergie
Nachwachsende Rohstoffe
Gezeiten sind die Bewegungen des Wassers, die durch die Anziehungskraft des Mondes verursacht werden. Staudämme (Staudämme oder Barrieren) werden an der Mündung von Flüssen, Flussmündungen und in Buchten errichtet. Diese Sperren enthalten Turbinen, die sich drehen, wenn sich das Wasser bewegt. Diese Turbinen treiben Generatoren an, die elektrischen Strom erzeugen können.
- Bei Gezeitenenergie wird kein Kraftstoff verbrannt, daher fallen keine Kraftstoffkosten oder Treibhausgase an.
- Gezeiten sind vorhersehbar; Ebbe und Flut treten in gut verstandenen Zyklen auf.
- Sperren haben eine lange Lebensdauer.
- Gezeitenenergie hat sehr teure Einrichtungskosten.
- Staudämme können den Lebensraum im Meer schädigen.
- Sperren können den Zugang zu bestimmten Flüssen oder anderen Wasserstraßen versperren.
Wellenenergie
Nachwachsende Rohstoffe
Wellen werden durch Wind verursacht und führen dazu, dass sich das Wasser auf und ab bewegt. Diese kinetische Energie kann genutzt und in elektrische Energie umgewandelt werden. Dafür gibt es viele verschiedene Möglichkeiten.
- Wellenenergie ist erneuerbar und wird niemals ausgehen.
- Wellenenergie verursacht keine schädlichen Emissionen.
- Wellenenergie ist nicht für alle Standorte geeignet. Die meisten Binnengebiete können keine Wellenenergie nutzen.
- Wellenkraftwerke können sich negativ auf die Meereslebewesen auswirken.
- Wellenkraftwerke können die natürliche Schönheit der Küstengebiete zerstören.
Geothermische Energie
Nachwachsende Rohstoffe
Geothermie nutzt die Wärmeenergie, die sich unter der Erde befindet, kaltes Wasser wird unterirdisch gepumpt und in Dampf umgewandelt. Dieser Dampf wird dann durch Rohre zu einer Turbine geleitet, die sich dreht, wenn der Dampf darüber strömt. Die Spinnturbine treibt einen Generator an und erzeugt elektrischen Strom.
- Geothermie ist zuverlässig.
- Es werden keine Treibhausgase aus der Station ausgestoßen, da nichts verbrannt wird.
- Es fallen keine Brennstoffkosten an, da die Geothermie die natürliche Wärme der Erde nutzt.
- Kann möglicherweise unterirdische Treibhausgase freisetzen.
- Geothermie ist mit hohen Einrichtungskosten verbunden.
- Geothermie kann nur bei vulkanischer Aktivität genutzt werden.
Biomassenenergie
Nachwachsende Rohstoffe
Biomasse ist Material, das von Lebewesen wie Pflanzen und Tieren stammt. Biomasse wie Holz kann verbrannt und zum Erhitzen von Wasser in Dampf verwendet werden. Mit dem Dampf wird eine Turbine gedreht. Diese Turbine ist mit einem Generator verbunden, der Strom erzeugt.
- Biomasseenergie ist erneuerbar: Während wir die Biomasse verbrennen, bauen wir mehr Pflanzen an, um den Vorrat aufzufüllen.
- Biomasseenergie ist zuverlässig.
- Das bei der Verbrennung der Biomasse freigesetzte Kohlendioxid wird von nachwachsenden Pflanzen aufgenommen.
- Land, das für Viehzucht oder Anbau von Nahrungsmitteln genutzt wird, muss möglicherweise stattdessen für den Anbau von Energiepflanzen genutzt werden.
- Biomasseenergie benötigt viel Wasser.
Wasserkraft
Nachwachsende Rohstoffe
Mit Wasserkraft wird Wasser an einem hohen Ort hinter einem Damm gehalten. Dieses Wasser hat ein Gravitationspotential und wird beim Fallen des Wassers in kinetische Energie umgewandelt. Dieses sich bewegende Wasser lässt eine Turbine drehen. Die Turbine ist mit einem Generator verbunden, der elektrischen Strom erzeugt.
- Mit Wasserkraft gibt es keine Verbrennung oder Luftverschmutzung.
- Wasser ist eine erneuerbare Ressource.
- Dämme sind sehr teuer zu bauen.
- Große Landflächen müssen für die Stauseen überflutet werden.
- Dämme können die Fischwanderung stoppen.
Grundlegende Fragen für Energieressourcen
- Was ist der beste Weg, um Strom zu produzieren?
- Warum müssen wir unsere Stromerzeugung ändern?
- Wie hängt die Stromerzeugung mit der globalen Erwärmung zusammen?
Ideen für zusätzliche Aktivitäten zu Energieressourcen
- Erstellen Sie ein PSA- Poster, in dem erklärt wird, warum erneuerbare Energiequellen besser sind als nicht erneuerbare.
- Verwenden Sie ein T-Diagramm, um zwei verschiedene Energieressourcen zu vergleichen.
- Lassen Sie die Schüler einen Zeitplan erstellen, in dem die wichtigsten Phasen der Entwicklung der Energietechnik beschrieben werden.
Anleitungen zu erneuerbaren Energien und Energieressourcen
Führen Sie ein praktisches Klassenzimmerexperiment durch, um erneuerbare Energie in Aktion zu zeigen
Entwerfen Sie ein lustiges Experiment mit einfachen Materialien, um den Schülern zu helfen, zu sehen, wie erneuerbare Energie funktioniert. Zum Beispiel bauen Sie einen kleinen Solarkocher mit einer Pizzabox und Folie oder erstellen ein windbetriebenes Auto mit einem Ballon und Papier. Praktische Projekte fördern das Engagement und vertiefen das Verständnis!
Sammeln Sie Materialien und richten Sie sie sicher her
Sammeln Sie Gegenstände wie Kartons, Aluminiumfolie, Klebeband, Ballons, Papier und kleine Räder. Überprüfen Sie die Sicherheit, indem Sie sicherstellen, dass alle Materialien altersgerecht sind und der Arbeitsplatz frei ist. Vorbereitungen im Voraus sorgen für einen reibungslosen Ablauf Ihrer Stunde!
Führen Sie die Schüler durch den Bau ihres Experiments
Teilen Sie Schritt-für-Schritt-Anleitungen und bieten Sie Unterstützung beim Zusammenbau der Projekte. Ermutigen Sie Teamarbeit und kreative Problemlösungen. Lassen Sie die Schüler ihre Kreationen personalisieren, um Begeisterung zu wecken!
Testen und beobachten Sie die Energieumwandlung
Lassen Sie die Schüler ihre Experimente in Sonnenlicht stellen oder Wind (z.B. durch Pusten in einen Strohhalm) verwenden, um sie zu aktivieren. Bitten Sie die Schüler, aufzuschreiben, was passiert und diskutieren Sie, warum die Energieumwandlung stattfindet. Beobachtung fördert wissenschaftliches Denken!
Reflektieren Sie und verknüpfen Sie es mit realen Energiequellen
Führen Sie eine Diskussion darüber, wie diese Mini-Experimente mit größeren erneuerbaren Energiequellen wie Solarpanelen oder Windparks zusammenhängen. Helfen Sie den Schülern, Verbindungen herzustellen zu den Energieentscheidungen in ihrer Gemeinschaft. Reflexion verwandelt Lernen in Handeln!
Häufig gestellte Fragen zu erneuerbaren Energien und Energieressourcen
Welche sind die Hauptarten der Energieressourcen, die zur Stromerzeugung verwendet werden?
Die wichtigsten Arten der Energieressourcen für Strom sind nicht erneuerbare Quellen wie fossile Brennstoffe und Kernenergie sowie erneuerbare Quellen wie Wind, Solar, Gezeiten, Wellen, Geothermie, Biomasse und Wasserkraft.
Warum ist es wichtig, von nicht erneuerbaren zu erneuerbaren Energiequellen zu wechseln?
Der Wechsel zu erneuerbarer Energie hilft, Kohlendioxidemissionen und globale Erwärmung zu reduzieren, Ressourcen zu schonen und eine nachhaltigere Zukunft für die Stromerzeugung zu schaffen.
Wie trägt die Stromerzeugung zum globalen Erwärmen bei?
Wenn wir Strom durch Verbrennen fossiler Brennstoffe erzeugen, werden Kohlendioxid und andere Treibhausgase in die Atmosphäre freigesetzt, die Wärme einfangen und zum globalen Erwärmen beitragen.
Was sind die Vor- und Nachteile von Solarenergie in Schulen?
Vorteile der Solarenergie sind keine atmosphärische Verschmutzung und Eignung für abgelegene Standorte. Nachteile sind hohe Installationskosten und unzuverlässige Energieerzeugung in sonnenarmen Gebieten.
Wie kann ich Schülern die Unterschiede zwischen erneuerbaren und nicht erneuerbaren Energien vermitteln?
Verwenden Sie Aktivitäten wie Plakate, Vergleichstabellen und Zeitleisten, um den Schülern zu helfen, zu verstehen, dass erneuerbare Energie aus Quellen stammt, die sich natürlich erneuern, während nicht erneuerbare Energie auf begrenzten Ressourcen beruht.
- Airplane Taking Off • Martin Pettitt • Lizenz Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- BUNSEN BURNER • jasonwoodhead23 • Lizenz Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Coals! • cote • Lizenz Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Installing solar panels • OregonDOT • Lizenz Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Nooksack River, Washington State • Rose Braverman • Lizenz Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- nuclear power plant "Isar 2" • bagalute • Lizenz Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Rugeley Power Station • jayneandd • Lizenz Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Slip • Elsie esq. • Lizenz Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Tidal power station • K Mick • Lizenz Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- wave power • Jimmy Coupe • Lizenz Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- wind turbine 1 • ab9kt • Lizenz Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
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