Die Energiewende im Unterricht

Die Energiewende im Unterricht
Eine Unterrichtssequenz zum Thema Erneuerbare Energien
Schwerpunkt Windkraft
Autorin:
Carolin Zechmeister
Alexander- von-Humboldt- Str.29
95032 Hof
Die Energiewende im Unterricht
Eine Unterrichtssequenz zum Thema Erneuerbare
Schwerpunkt: Windkraft
Überblick
Im Folgenden stelle ich eine Unterrichtssequenz vor, welche ich mit großem Erfolg als Projekt an
zwei verschiedenen Schulen in Bayern durchgeführt habe. Zuerst wird die Einführung in das Thema
mit einem Theorie- und Einführungsteil, welches in der Form eines Verlaufsschema erläutert ist,
vorgestellt. Anschließend gebe ich die einzelnen Stationen wieder, die ich zu dem Thema erstellt
habe.
Insgesamt handelt es sich hierbei nur um einen kleinen Einblick in das Projekt. Bei Rückfragen stehe
ich gerne zur Verfügung.
An den Schulen führte ich im Anschluss an Theorie und Stationenarbeit einen Unterrichtsgang zu
einem Windrad durch. Zudem wurden von dem Schülern Plakate zu dem Thema gestaltet.
Verlaufsschema
Zeit
in Min
Artikulation Lehrakte/Lernakte
Hinführung
L:„Wir si d E ergiefors her u d gehe
auf eine Forschungsreise. Nun erhältst
du deine Forschermappe, in der du alle
dei e Erge isse festhalte ka st.“
Ohne Strom geht nicht viel. Schaue dir
die Küche an. Was für elektronische
Geräte siehst du?
Sozialformen
Medien
Plenum
Forschermappe
Folie: Bild einer
Küche
SS: Toaster…
L:Diese Geräte würden ohne Strom
fehlen. Deshalb ist der Strom für uns
sehr wichtig.
Weißt du noch ein anderes Wort für
Strom?
SS..
L: Energie. „Energie“ kann das Wort
Strom ersetzen. So kannst du auch
sagen: Ich brauche Energie, um meinen
Toast zu toasten anstatt: Ich brauche
Strom, um meinen Toast zu toasten.
Aber was ist Energie?
SS: Vermutungen
Energie
Kärtchen für Tafel:
Energie
L: Energie ist eine Kraft, die in
Energieträgern gespeichert ist. Um an
diese Kraft ranzukommen muss sie erst
in den Strom den wir kennen
umgewandelt werden.
Bsp: Wasser ist in einem Schwamm
gespeichert. Um an das Wasser zu
kommen, muss ich Schwamm
ausdrücken.
Schema (Tafel)
Energieträger
umgewandelt ->
Strom
Nasser Schwamm
Was könnten denn Energieträger sein,
die diese Kraft speichern, aus der wir
später Strom bekommen?
SS: Vermutungen
Tafelkino
Dabei sind zwei Arten an
Energieträgern zu unterscheiden:
Erneuerbare und fossile Energieträger.
Vermutungen
notieren auf
Kärtchen
Kärtchen fossile
Energie Kärtchen
erneuerbare
Energie
Was könnten erneuerbar und was
fossile Energieträger bedeuten?
SS: Vermutungen
L:
Erneuerbare
Energien
sind
Energiequellen, die ständig erneuert
werden und somit unerschöpflich sind.
Merksatz in Mappe
(bereits
eingeheftet) lesen
Fossile Energien sind nicht unendlich
verfügbar, sondern sie gibt es nur noch
begrenzt.
Ordne zu.
Wozu gehört der Wind?
SS: Zu den Erneuerbare Energien
Jetzt haben wir den Energieträger Wind Plenum
Doch wie wird aus dem
Wind(Energieträger) jetzt Strom?
Kärtchen:
Bewegungsenergie
SS: Vermutungen
L: Durch Drehung/ Bewegung.
Sogenannte Bewegungsenergie
Bild Dynamo
L:Ein Beispiel für Bewegungsenergie,
die ihr sicher kennt ist der Dynamo.
Hier wird durch das Treten, also durch
Bewegung, mit Hilfe des Dynamos
Bewegung in Energie umgewandelt.
Die Lampe leuchtet.
Wie kann man das Beispiel Dynamo auf
das Windrad übertragen?
SS Vermutungen
L Erläuterung: Wind/Treten/Bewegung> Häuser Strom/Licht
Doch dazu braucht es spezielle Teile..
L:Könnt ihr euch vorstellen was in solch
einem Windrad drin ist? Wie schaut
das Windrad von innen aus?
Tafelkino
Windrad+ Kärtchen
mit Begriffen
Kärtchen mit
Fachbegriffen
SS: Begriffe dem Windrad zuordnen
Genau, und durch diese Arten kommt
dann der so entstandenen Strom zu
uns in die Häuser.
Hausaufgabe: Befrage Leute in deinem
Umfeld. Welche Meinungen haben sie
zu Windrädern?
Jetzt gehen die Forschungsarbeiten los.
Finde dich mit einem Forscherpartner
in ein Forscherteam zusammen.
Aufbau und Erläuterung der einzelnen
Stationen. (siehe Stationenarbeit)
Fragebogen für
Leute aus dem
Umfeld
Schatzkarten für
die
Stationeneinteilung
Stationenarbeit
Die Kinder erhielte ei e „S hatzkarte“ a
el her Station sie beginnen durften (Zettel als
Schatzkarte gestaltet mit dem Namen der Station). Wenn eine Station fertig erforscht war, wurden
die Ergebnisse stets in der Forschermappe (siehe Anhang) auf den dafür vorgesehenen
Ergebnisblättern abgeheftet. Für jede erfolgreiche Forschung erhielten sie einen Stempel auf ihrer
Laufkarte (siehe Anhang).
Die Stationen
1.Station: Wissenswertes
a) Durch starken Wind wurden einige Begriffe von ihrem Platz geweht. Bringe sie wieder an den
richtigen Platz.
b) Notiere dir die wichtigsten Fakten aus dem Text in deine Forschermappe. Dann kannst du die
wichtigsten Daten immer wieder nachschlagen. Beantworte hierzu die Fragen auf dem Ergebnisblatt
und hefte es in deine Mappe.
Rätsel- Lückentext (laminiert)
Wissenswertes
Deutschland gehört zu den Ländern, die relativ viel Strom aus Windenergie gewinnen.
Mittlerweile sind über _____________Windenergieanlagen in Betrieb. Mehrere Türme die
beieinander stehen nennt man einen __________________. Die größten Anlagen in
Deutschland erreichen eine Turmhöhe von über ________m, mit einer Flügelweite von über
60m und mehr! Eine Anlage allein kann bis zu______________ Haushalte mit Strom
versorgen.
Antworten (laminiert, verdeckt)
20000
Windpark
4500
150
Ergebnisblatt: Wissenswertes
Wird in Deutschland viel Strom aus Windenergie gewonnen?
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Wie viele Windräder gibt es in Deutschland ungefähr?
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Wie nennt man mehrere Windräder die beieinander stehen?
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Wie hoch kann ein Turm eines Windrades sein?
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Wie viel Haushalte kann bei optimalen Bedingungen ein Windrad mit Strom versorgen?
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2. Station: Geschichte der Windräder
a) Bei einem Sturm wurde ein wichtiges Dokument zerrissen. Lege die Zeilen wieder so, dass sie
einen sinnvollen Text bilden.
b) Schreibe dir die wichtigsten Fakten auf und hefte sie in deine Forschermappe. Beantworte
folgende Frage:
Wie nutzten die Menschen früher die Energie des Windes?
Vergleiche die Nutzung von früher mit der von heute.
Info- Text (laminiert und nach jedem Absatz für das Puzzle zerschnitten)
Die Kraft des Windes nutzt der Mensch schon seit mehr als 1000 Jahren. Zum Beispiel in
Windmühlen.
In denen wurde früher Getreide zu Mehl gemahlen. Dies geschah nur durch die Kraft des Windes, der
die Flügel der Windmühle antrieb.
Dadurch wurden Mahlsteine im inneren der Mühle bewegt, die Körner zu Mehl gemahlen haben.
Auch bei Segelschiffen wurde die Kraft des Windes schon sehr früh genutzt. Die riesigen Schiffe, die
damals über die Ozeane segelten wurden nur durch Windkraft angetrieben.
Vor mehr als 150 Jahren drehten sich mehr als 200 000 Windmühlen in Europa.
Doch Dampfmaschinen und Elektromotoren verdrängten die Windmühlen schnell.
Heute gibt es die modernen Windräder, wie ihr sie kennt, welche die alten Windmühlen ersetzt
haben.
Das Prinzip ist jedoch das Gleiche. Die Rotorblätter werden vom Wind angetrieben.
Dadurch entsteht Bewegungsenergie.
Früher wurden durch die Bewegungsenergie die Mahlsteine angetrieben.
Heute wird aus der Bewegungsenergie mit Hilfe eines Generators Strom erzeugt.
Ergebnisblatt: Geschichte der Windräder
Die wichtigsten Fakten:
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Wie nutzten die Menschen früher die Energie des Windes? Vergleiche die Nutzung von
früher mit der von heute.
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3. Station: Stromversorgung in der Zukunft (Vgl. Heft Bundesministerium für Umwelt,
Naturs hutz u d Reaktorsi herheit
: „Er euer are E ergie “. S. 4
Du siehst hier einige Beispiele wie eine Stadt in der Zukunft mit Energie versorgt werden könnte.
a) Notiere in deine Mappe was du wiedererkennst.
b) Welche Formen Strom zu erzeugen gibt es noch? Notiere sie in deiner Mappe.
c) Warum sind bestimmte Arten Energie zu erzeugen besser für die Zukunft als andere? Welche sind
gut für die Zukunft?
Ergebnisblatt: Stromversorgung in der Zukunft
a) Formen der Energieversorgung in der Zukunft:
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b) Welche Formen Strom zu erzeugen gibt es noch?
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c) Warum sind bestimmte Arten der Energieversorgung besser für die Zukunft als andere?
Welche sind gut für die Zukunft?
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4. Station: Die Energieträger (Vgl. Heft Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und
Reaktorsi herheit
: „Er euer are E ergie “. S. 7
Was sind erneuerbare Energien? Was sind nicht erneuerbare Energien und wie heißen sie?
Bearbeite hierzu das Ar eits latt „Wel her E ergie gehört die )uku ft a ?“ it sei e Texte u d
Aufgaben. Hefte deine Ergebnisse in der Mappe zu dem Merksatz Erneuerbare Energien ab.
5. Station: Aufbau eines Windrades:
Du bist der Ingenieur eines Windrades. Benenne die Teile richtig, um das Windrad richtig bauen zu
können.
Hefte das Blatt in deine Forschermappe.
(Bild eines Windrades)
6. Station: Der passende Standort
Wo ist ein guter Standort für ein Windrad?
Erforsche den Energie Atlas Bayern am Computer:
Gehe an einen Computer. Gehe auf die Seite:
 http://geoportal.bayern.de/energieatlas-karten/
Klicke links im Menü auf Windenergie
Erfors he die Pu kte „Besta d“ I welcher Region stehen die meisten Windräder?) und den Punkt
„Pla u gsgru dlage “ Auf as uss i h o h a hte , außer de
ötige Wi d? i E ergie Atlas
Bayern.
Spezialauftrag: Die Forscher Spezialaufgabe:
Was edeutet der Pu kt „Pote zial“? Waru
Windgeschwindigkeit in 10m/80m/140m Höhe?
ä dern dich die Farben in der Karte je nach
Schreibe, die Dinge die du herausgefunden hast auf das Ergebnisblatt und hefte es in deine
Forschermappe.
Ergebnisblatt: Der passende Standort für ein Windrad
In welchen Teilen Bayerns stehen mehr Windräder. In welchen Regionen stehen weniger
Windräder (Bestand)?
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Was muss man beachten wenn man ein Windrad baut (Planungsgrundlagen) Nenne einige
wichtige Punkte.
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Forscher Spezialaufgabe:
Was edeutet der Pu kt „Pote zial“? Waru ä der di h die Far e i der Karte je a h
Windgeschwindigkeit in 10m/80m/140m Höhe?
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7. Station: Probleme mit Windrädern
a) Überlege welche Wirkung ein Windpark auf die Landschaft, die Menschen und die Tiere haben
könnte.
Hilfe: Schaue dir die Bilder an.
b) Dreht sich ein Windrad immer? Schildere Situationen wann es sich nicht dreht.
Hilfe: Denke dabei an die verschiedenen Jahreszeiten und das Wetter. Schaue dir die Bilder an.
Schreibe deine Überlegungen auf.
Wenn du dir nicht sicher bist hole dir Informationen aus dem Info- Text auf der Rückseite.
 Vervollständige deine Ergebnisse mit Hilfe der Texte.
Info- Text:
a)
Es gibt auch Menschen, die gegen Windenergieanlagen sind. Manche Tierschützer befürchten, dass
Vögel durch die riesigen Flügel zu Schaden kommen. Anwohner, die neben den Anlagen leben,
beklagen, dass der Blick über die Landschaft gestört wird und die Windräder zu viel Lärm
verursachen. Fachleute meinen aber, dass die Vorteile der Windenergie die Nachteile überwiegen
und überlegen, wie man die Windenergie noch stärker nutzen kann.
Was man auch beachten muss, sind Naturschutzgebiete, wie das Altmühltal. Hier gelten besondere
Regeln für den Bau von Windrädern.
b)
Bei extremen Wettersituationen wie Gewitter oder Sturm werden die Windräder abgeschaltet. Bei
Gewitter wäre die Gefahr zu groß, dass ein Blitz einschlägt. Du musst bei Gewitter schließlich auch all
deine elektronischen Geräte (Fernseher, Computer..) ausschalten. Neue Windräder sind mit einem
Blitzschutzsystem ausgestattet. Deshalb ist bei neuen Windrädern, wie auch bei den Windrädern in
Pollenfeld, die Gefahr sehr gering, dass ein Blitz einschlägt.
Bei Sturm ist die Windgeschwindigkeit zu hoch. Windräder drehen sich nur bis zu einer bestimmten
Windgeschwindigkeit. Die Windgeschwindigkeit wird in Meter pro Sekunde (m/s) gerechnet. Das sagt
aus wie viele Meter der Wind in einer Sekunde zurücklegt. Bei einer Windgeschwindigkeit von 24- 26
m/s wird das Windrad gestoppt. Das ist die Höchstgeschwindigkeit.
Im Winter besteht die Gefahr für Eiswurf. Windräder frieren genauso ein, wie alle anderen Dinge in
der Natur. Durch die Drehung kann das sehr gefährlich werden, da durch die Bewegung Eisbrocken
von dem Windrad in die Umgebung geschleudert werden. Merke: Stelle dich im Winter nicht unter
das Windrad, wenn die Gefahr für Eiswurf besteht.
Ergebnisblatt: Probleme mit Windrädern
Welche Wirkung hat ein Windpark auf die Landschaft, die Menschen und die Tiere?
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Dreht sich ein Windrad immer? Schildere Situationen wann es sich nicht dreht.
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8. Station: Mein eigenes Windrad
Nun darfst du dir dein eigenes Windrad bauen. Gehe hierzu nach der Anleitung vor. (Vgl. Heft
Bu des i isteriu für U
elt, Naturs hutz u d Reaktorsi herheit
: „Er euer are E ergie “).
S. 12)
9. Station: Alles über Energie
Gehe an einen Computer.
Gehe auf die Seite:
 http://www.tivi.de/fernsehen/logo/popup_html/23800/index.html
Sammle Informationen zu den verschiedenen Energiearten. Ergänze Informationen in deiner Mappe
zum Thema Windenergie.
Bemerkung:
Die Stationenanweisungen waren jeweils laminiert. Den anspruchsvolleren Aufgaben waren
Lösungen und Tipps beigelegt. Zusätzlich habe ich den Stationen jeweils noch laminierte Bilder als
Impulse beigelegt. In der Klasse mit 16 Schülern nahm das Stationentraining zwei
Unterrichtsvormittage mit jeweils zwei Doppelstunden in Anspruch. In der Klasse mit 25 Kindern ca.
eine Doppelstunde länger, wobei hier noch eine zusätzliche Station zur Windentstehung angeboten
wurde. Die vorangestellte Theorieeinheit dauerte drei Unterrichtsstunden. Für den Gang zum
Windrad sollte ein Vormittag eingeplant werden. Anschließend gestalteten die Kinder Plakate zu dem
Thema. Beide Sequenzen wurden in der 4. Jahrgangsstufe durchgeführt.
Der Unterrichtsgang
Für den Unterrichtsgang empfiehlt es sich einen Experten zu engagieren. Mit diesem sollte im Voraus
abgesprochen werden, dass er die I fos auf „Ki der i eau“ heru terbricht. So können die Kinder
seinen Erklärungen folgen können und ihm Fragen stellen.
Tipp: Experten vom Bund Naturschutz oder direkt an Besitzer von Windrädern herantreten.
Als Anschauungsobjekt für den Unterricht hatte ich ein kleines Windradmodell.
Anhang:
 Forschermappe (Cover)
 Laufkarte
Quelle:
Arbeitsheft: Bundesministerium für Umwelt, Naturs hutz u d Reaktorsi herheit
E ergie “.
: „Erneuerbare
Anhang: