Renewables in a Box Primary - IZT€¦ · Erlebniswelt Erneuerbare Energien: powerado Modul 04: Renewables in Box Primary ... Biomasse und die Erdwärme ist Erneuerbare Energie. Jetzt

Renewables in a Box Primary

Erlebniswelt Erneuerbare Energien: powerado

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Modul 04: Renewables in a Box Primary

Verbundforschungsprojekt:Erlebniswelt Erneuerbare Energien: powerado

Modul 04: Renewables in Box Primary

Rathgeber, Meike:Begleitmaterial für die Box Primary.Material MPr2.Berlin: Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. UfU

Forschungsvorhaben im Rahmen derRichtlinie zur Förderung von Untersuchungen zur Fortentwicklung der Gesamtstrategie zum weiteren Ausbau der Erneuerbaren Energien (EE)Laufzeit: Juli 2005 bis Dezember 2008Zuwendungsgeber: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und ReaktorsicherheitFKZ: 032 75 40

Kontakt:Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V.Dipl. Ing. Meike RathgeberGreifswalder Str. 410405 [email protected]. 030-428 4993-23

Deutsche Gesellschaft für SonnenenergieProf. Dr. Sigrid Jannsen Emmy-Noether-Str. 2, D-80992 Mü[email protected]

Design und Layout: iserundschmidt, Bonn

Berlin, Dezember 2008

Impressum

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Inhaltsverzeichnis

1 Kurzbeschreibung der Box Primary 4

2 Anleitung zu den Materialien 5

3 Aufgaben zum Stationenlernen 6

Energie im Alltag 8 Erneuerbare Energie 18 Windenergie 21 Wasserkraft 29 Sonnenenergie 33 Bioenergie 52 Erdwärme 61

4 Lösungsblätter 65

5 Glossar für die Stationen 74

6 Anhang 77

Inhaltsverzeichnis

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11 Kurzbeschreibung der Box Primary

Erneuerbare Energien sind unerschöpflich! Sie verursa-chen keinen Klimawandel und kommen in jedem Land natürlich vor. Sie sind Energiequellen, die nicht aufzu-brauchen sind, weil sie immer wieder neu entstehen. Die Energie vom Wind, vom Wasser, von der Sonne, aus der Biomasse und die Erdwärme ist Erneuerbare Energie. Jetzt müssen wir sie nur noch benutzen!

Die Box Primary möchte Lehrkräfte der vierten bis sechs-ten Klasse dabei unterstützen, die Erneuerbaren Energi-en unkompliziert in ihren Alltag einzubinden. Sie enthält neben dem Anleitungsordner Messgeräte und Experi-mentiermaterial. Den Schwerpunkt bildet ein Stationen-lernen zu vielen Aspekten der Erneuerbaren Energien, in das auch Gesichtspunkte der Bildung für Nachhaltige Entwicklung integriert sind. Mit den Materialien und den An leitungen für das Stationenlernen sind auch andere Un-terrichtsmethoden möglich. So können zum Beispiel alle Schülerinnen und Schüler in Kleingruppen zur gleichen

Zeit mit Solarzellen experimentieren oder Lehrerexpe-rimente durchgeführt werden. Bei einem Vorgehen nach dem Stationenlernen, sind neben den Materialien des Koffers zusätzlich Alltags- und Verbrauchsmaterialien erforderlich. Alle Materialien sind auf den jeweiligen Arbeitszettel aufgelistet und im Anhang findet sich eine Gesamtübersicht.

Der Ordner unterteilt sich nach inhaltlichen Themen so-wie nach Stationen und Lösungen. Die einzelnen Erneu-erbaren Energien haben deutlich Vorrang vor anderen Energiethemen, wie Klimaschutz oder Energiesparen. Diese werden aber trotzdem behandelt, um den Zusam-menhang darstellen zu können.

Neben den Arbeitsblättern und Lösungen enthält der Ord-ner Vordrucke von Laufzettelns sowie Materialienlisten (mit Anbieterverzeichnis).

Quelle: Eigene Darstellung

Kurzbeschreibung

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ArbeitsanleitungenZu einer Station gehört auf jeden Fall ein Arbeitsblatt, dass entweder jede/r Schüler/in oder jede Arbeitsgruppe bekommen muss. In vielen Fällen kommen zusätzliche Blätter wie Bauanleitungen und Texte hinzu. Diese müs-sen nur einmal für eine Station vorhanden sein und ver-bleiben dort. Beim Arbeitsblatt ist neben der konkreten Anleitung abgedruckt, welche Materialien an der Station erforderlich sind. Fett sind allgemeine Anweisungen, die zu Beginn gelesen werden sollen. Als Anleitung werden die Blätter bezeichnet, auf denen nichts notiert werden muss. Sie liegen einmal an jeder Station. Am Besten wer-den sie fest auf den Tisch geklebt, um zu verhindern, dass Schülerinnen und Schüler sie versehentlich mitnehmen. Außerdem ist es bei doppelseitigen Anleitungen ratsam, sie getrennt auszudrucken und evtl. aufzukleben, da die Rückseite oft übersehen wird. Dies gilt auch für zusätzli-che Texte und Bilder.

Tipps zur NutzungIm Anhang findet sich eine kurze Materialbeschreibung für alle Stationen. Sie dient zur Arbeitserleichterung. Wenn Sie die Box Primary zur Verfügung haben, können Sie sich daran orientieren, welche Materialien in der Box vorhanden sind. Haben Sie die Box nicht, suchen Sie die Stationen, die kein spezielles Material erfordern.

Eine Langfassung mit Lehrplananbindung für die vierte bis sechste Klasse und zusätzlichen bzw. ähnlichen Stati-onen in unterschiedlichen Schwierigkeitsgarden finden Sie als Download unter www.powerado.de.

Anleitung zu den Materialien

22 Anleitung zu den Materialien

Mit der Box Primary sind verschiedene Unterrichtsver-läufe denkbar. Das Stationenlernen kann als Einstieg in das Energiethema genutzt werden, eignet sich jedoch auch als Anwendung von zuvor behandelten Themen. Die Stationen bauen nicht aufeinander auf. So bleibt es zum einen der Lehrkraft überlassen, welche Stationen sie für ihren Unterricht auswählt. Zum anderen können sich die Schülerinnen und Schüler frei ihre Stationen auswählen und müssen nach keiner bestimmten Reihenfolge vorge-hen. Es ist variabel, wie lange das Stationenlernen durch-geführt werden soll. Minimal sollten zwei Schulstunden gerechnet werden.

NummerierungDa die Box Primary mehr Stationen bietet als sich nor-malerweise im Unterricht unterbringen lassen, wurde auf eine Nummerierung verzichtet. Es ist allerdings empfeh-lenswert, die ausgesuchten Stationen für eine gute Über-sichtlichkeit während des Stationenlernens durchzunum-merieren. Die Nummern sollten auf den Stationstischen und den Laufzetteln und den Arbeitsblätter zu finden sein, um Verwechslungen zu vermeiden. Sinnvoll ist auch eine farbliche Abgrenzung der Stationen untereinander.

LaufzettelDie Laufzettel sind offen gestaltet, so dass die Lehrkraft die Stationen eintragen kann, die sie verwenden möchte. Es gibt dabei die Möglichkeit, die Pflicht- und Wahlstatio-nen direkt zu kennzeichnen oder eine Regel festzulegen, z.B. mindestens eine Station pro Themenkomplex (Inhalt) oder mindestens eine Textstation (Methode). Zwei Vari-anten des Laufzettels finden Sie im Anhang.

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33 Aufgaben zum Stationenlernen

Energie im Alltag Seite1 Mit Energie leben 8

2 Wärme und Temperatur 11

3 Elektrischer Strom im Alltag 12

4 *Energie – Energiebegriffe 13

5 *Turbine und Generator 14

6 Klimawandel – Treibhauseffekt 16

Erneuerbare Energien

7 Erneuerbare Energien – Szenario 19

8 Erneuerbare Energien – Bilder 20

Windenergie9 Wie entsteht Wind? 22

10 Windmessgerät 25

11 Windenergienutzung 27

Wasserkraft12 Wasserkreislauf 30

13 Wasserrad 31

Stationen, die mit * gekennzeichnet sind, sind schwieriger, da sie z.B. Vorwissen in Physik voraussetzen oder schwierige Wörter gefragt sind.

Aufgaben

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Sonnenenergie14 Arbeitsblatt: Eigenschaften von Licht 34

15 Arbeitsblatt: Sonnenuhr 36

16 Arbeitsblatt: Sonnenwärme – Absorption 38

17 Arbeitsblatt: Sonnenkocher – Fingerwärmer 40

18 Arbeitsblatt: Sonnenwärme – Brennversuch 42

19 Arbeitsblatt: Wie sieht eine Solarzelle aus? 44

20 Arbeitsblatt: Solarstrom – Nutzung 47

21 Arbeitsblatt: Solarstrom – Motor 49

22 Arbeitsblatt: Solarstrom – Ladegerät und Abschattung 51

Bioenergie23 Arbeitsblatt: Pflanzenölenergie 53

24 Arbeitsblatt: Pflanzenölenergie – Öllampe 54

25 Arbeitsblatt: Biogas – Erdgas 56

26 Arbeitsblatt: Biogas in einem chinesischen Dorf 59

Erdwärme27 Arbeitsblatt: Wärme aus dem Erdinnern 62

Aufgaben

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Energie im Alltag

Energie im Alltag

Überall brauchen wir Energie. Egal, was wir tun. Energie im Alltag lädt ein, darüber nachzudenken und beinhaltet sechs unterschiedliche Stationen mit den Themen Energie, Nutzung von Energie, sowie Energieformen wie Wärme und elektrischer Strom. Außerdem wird ein Experiment zum Treibhauseffekt angeboten, da der anthropogene Klimawandel – neben Ressourcenbegrenzung der fossilen Energieträger und Versorgungssicherheit – der wesentliche Grund dafür ist, sich mit den Erneuerbaren Energien zu beschäftigen. Energiesparen und effizienter Umgang mit Energie ist notwendig, wenn eine Energiewende hin zu den Erneuerbaren Energien ernsthaft in Erwägung ge-zogen wird. Im Folgenden werden Hinweise für Lehrkräfte zu den Stationen von „Energie im Alltag“ gegeben.

Station: Mit Energie lebenZum einen sollen sich die Schülerinnen und Schüler hier über ihren Energie-Konsum und den ihrer Mitschüler bewusst werden. Es können Unterschiede und Gemein-samkeiten in der Klasse herausgearbeitet werden. Zum anderen ist ihr Konsum mit dem aus einem anderen Land zu vergleichen mit dem Ziel, sich über Gerechtigkeitsas-pekte Gedanken zu machen.

Station: Wärme und TemperaturDer Fokus dieser Station kann auf Energiesparen liegen, wenn es durch die Fenster zieht oder sehr warm im Klas-senzimmer ist. Sie können allerdings auch Stoffe gleicher Temperatur unterschiedlich wahrnehmen, wie Metall und Kleidung, die beide Zimmertemperatur haben. Dann sollte auf die Materialeigenschaft Wärmeleitfähigkeit eingegangen werden.

Station: Elektrischer Strom im AlltagDie Schülerinnen und Schüler werden sich bewusst, wo sie in ihrem Alltag überall elektrischen Strom brauchen. Sie überlegen, wie sie ohne Strom leben würden und werden angeregt, sich eine Geschichte auszudenken.

*Station: Energie – EnergiebegriffeMit Hilfe des Lückentextes wird der Weg von der Kohle zum Strom in der Steckdose beschrieben. Es wird deut-lich, wo überall auf dem Weg Energie verloren geht.

*Station: Turbine und GeneratorEs kann spannend sein, die Schülerinnen und Schüler Interviews führen zu lassen. Wenn nicht gewünscht kann ein Lexikon, bzw. der Text aus der Handreichung verwen-det werden.

Station: Klimawandel – TreibhauseffektMit Hilfe eines einfachen Experiments kann der Treib-hauseffekt dargestellt werden. Er ist die Grundlage allen Lebens auf der Erde, denn durch ihn haben wir erst die lebensfreundlichen Temperaturen. Es ist also wichtig, dass der Treibhauseffekt nicht nur als etwas Schlimmes dargestellt wird. Der so genannte Menschen gemachte oder „anthropogener“ Treibhauseffekt verstärkt den na-türlichen. Dadurch kommt es zur globalen Erwärmung und der Verschiebung der Klimazonen.

* Stationen, die mit * gekennzeichnet sind, sind schwieriger, da sie z.B. Vorwissen in Physik voraussetzen oder schwierige Wörter gefragt sind.

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Energie im Alltag

Arbeitsblatt: Mit Energie leben

Material: o Arbeitsblatt o Lesetext

Hier erfahrt ihr, wie Kinder in anderen Ländern mit Energie leben.

Lest den Brief von Yosselin durch.

a) Vergleicht wie Yosselin lebt und wie ihr lebt. Achtet besonders darauf, wo ihr welche Energie braucht und was ihr esst.

b) Vergleicht euren Alltag mit dem anderer Mitschüler oder Mitschülerinnen! Ihr könnt auch die Rückseite des Blattes benutzen.

c) Schreibt Yosselin einen Brief zurück. Ihr könnt die Rückseite des Blattes benutzen.

Themen So lebt Yosselin: So lebe ich:

Aufstehen

Frühstück

Morgens

Schule

Nach der Schule

Freizeit

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Lesetext: Mit Energie leben

Lest den Brief von Yosselin durch und füllt das Arbeitsblatt aus.

Hallo, mein Name ist Yosselin Liseth Escalante. Ich bin 12 Jahre alt und wohne auf einem Bauern-hof in El Salvador. Das liegt in Amerika. Mein Vater ist auf dem Hof angestellt. Meine Mut-ter ist Gelegenheitsarbeiterin. Wir haben kein eigenes Haus sondern wohnen zur Miete auf diesem Hof. Auf den Feldern wird Kaffee angebaut. Zu Hause sind wir 10 Personen.Jeden Morgen muss ich um 5 Uhr aufstehen. Zum Frühstück esse ich Bohnen mit einem Fladenbrot aus Maismehl, manchmal mit Ei. Zum Mittagessen und Abendessen gibt es meist das Gleiche. Meine Mutter kocht mit Holz, das wir auf der Kaffeeplantage sam-meln. Wo ich wohne gibt es keinen elektrischen Strom. Ich wohne weit draußen auf dem Land in den Bergen. Für meinen Schulweg brauche ich eineinhalb Stunden zu Fuß. Der Unterricht beginnt um 7.30 Uhr morgens. Um 12 Uhr ist Schulschluss. In meiner Freizeit helfe ich bei der Hausarbeit. Ich wasche Kleidung, fege, mahle Mais, hole Feuerholz und helfe im Dezember den Kaffe ernten, um meine Eltern finanziell zu unterstützen. Wie ist es denn bei euch zu Hause?

Viele Grüße! Yosselin Liseth Escalante

Quelle: Kate-Berlin 2006

Energie im Alltag

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Arbeitsblatt: Wärme und Temperatur

Material: o rote und blaue Symbole o Sekundenthermometer o Arbeitsblatt

Hier erlebt ihr, wo es am wärmsten im Raum ist.

Verteilt zuerst rote und blaue Pappstreifen dort, wo ihr es als besonders warm (rot) oder kalt (blau) empfindet. Es gibt verschiedenen „Wärmequellen“ in einem Raum. Außerdem gibt es Dinge, die sich wärmer anfühlen als andere, es aber gar nicht sind. Messt danach mit einem Thermometer nach. Sind die Orte mit den roten Streifen wirklich wärmer als die mit den blauen? Warum? Findet eine Erklärung.

a) An diese Orte haben wir rote Symbole gelegt:

b) An diese Orte haben wir blaue Symbole gelegt:

c) Welche Temperatur habt ihr an den Orten gemessen? Tragt die Werte in die Tabelle ein.

Ort gemessene Temperatur

Für Expertinnen und Experten:

d) Warum habt ihr die Stellen gewählt? Haben sich die Temperaturen unterschieden? Habt ihr eine Erklärung dafür? Ihr könnt auch die Rückseite benutzen.

Energie im Alltag

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Energie im Alltag

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Arbeitsblatt: Elektrischer Strom im Alltag

Material: o Arbeitsblatt

Hier denkt ihr darüber nach, wozu wir elektrischen Strom brauchen.

Wow, nun ist das Stromnetz zusammen gebrochen. Das ist schon häufiger geschehen aber meist nur für kurze Zeit. Stellt euch vor, es gäbe von Sonntagmorgen bis Montagabend keinen elektrischen Strom. Wo würdet ihr das überall merken? Tragt es unten ein oder malt kleine Bilder dazu. Vielleicht denkt ihr euch eine Geschichte dazu aus?

Der Stromausfall


Energie im Alltag

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* Arbeitsblatt: Energie – Energiebegriffe

Material: o Arbeitsblatt o Bild

An dieser Station lernt ihr wichtige Begriffe zum Thema Energie kennen.

Setzt mit Hilfe der Abbildung die vorgegebenen Begriffe aus dem Kasten darunter, an die richtige Stelle im Lücken text.

Nutze folgende Wörter für den Lückentext: Steckdosen – Wärme – Nutzenergie – elektrischem Strom – Verlust – Verluste – Kraftwerk

Die Energie aus der Kohle wird im __________________________________ genutzt und zu ____________________________

umgewandelt. Der Strom wird dann aus dem Kraftwerk bis in die _____________________________________ eines jeden

Hauses geleitet. Den elektrischen Strom können wir zum Beispiel dazu nutzen um eine Lampe zum Leuchten zu bringen.

Somit ist der Teil der Energie, den wir nutzen damit die Glühbirne leuchtet, die __________________________________.

Der Strom wird aber nicht nur in Licht umgewandelt sondern zum größten Teil in _________________________________.

Und weil du die Wärme eigentlich gar nicht nutzen wolltest, ist sie ein ______________________________________. Solche

________________________________ entstehen auf dem Weg der Energie auch im Kraftwerk oder in den Stromleitungen.

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Kraftwerk

Glühbirne

Der Weg der Energie

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Verlust (Wärme)

Nutzenergie (Licht)

EndenergiePrimärenergie (z.B.Kohle)

Verlust (Wärme)

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* Arbeitsblatt: Turbine und Generator

Material: o Dynamotaschenlampe o Arbeitsblatt o Lesetext

An dieser Station lernt ihr die Wörter „Turbine“ und „Generator“ kennen.

Kennt ihr die Wörter „Turbine“ und „Generator“? Erklärt was das ist. Wenn ihr es nicht wisst, schaut in einem Lexikon, Schulbuch oder im Internet nach. Oder fragt jemanden auf der Straße nach diesen Wörtern.

Fragt vorher eure Lehrerin oder euren Lehrer, ob ihr raus gehen dürft!

a) Eine Turbine ist:

b) Ein Generator macht

c) Er ist meist in einem anzutreffen.

d) Beschreibt wie eine Taschenlampe aussieht.

e) Was ist ein Dynamo?

Energie im Alltag

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Lesetext Turbine und Generator für Expertinnen und Experten

Wenn ihr mehr wissen wollt, lest den Text und füllt dann das Arbeitsblatt aus.

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Windturbine

Was macht eine Turbine?Eine Turbine kann man auch „Kreiselmaschine“ nennen. Sie ist eine Energiema-schine, die Energie von fließenden Flüssigkeiten oder Gasen in Drehenergie um-wandelt. Turbinen sind besondere Schaufelräder und gehören zu den größten von Menschen entworfenen Maschinen. Den Flüssigkeiten oder Gasen wird durch Um-strömung der Schaufeln ein Teil ihrer Energie weggenommen, die auf die Schau-feln der Turbine übergeht. Die Schaufeln werden dadurch gedreht und die nutz-bare Leistung wird an eine angekuppelte Arbeitsmaschine, wie beispielsweise an einen Generator abgegeben. Turbinen gibt es in fast allen Kraftwerken außer in Solarstromkraftwerken und Brennstoffzellen.

Dynamo

Was macht ein Generator?Ein einfacher Generator besteht vor allem aus Kabeln. Diese sind umeinander ge-wickelt wie ein Wollknäuel. Um Strom zu erzeugen, braucht man auch ein Magnet-feld. Man kann es nicht sehen, aber Magneten können andere Metalle anziehen. Bei einem einfachen Generator kann der Magnet auf einer Achse sitzen und sich in einem Kabelknäuel drehen. Diesen Generator nennt man Dynamo, der auch am Fahrrad befestigt ist.

Wie macht man Strom mit einem Dynamo?

Wenn du den Dynamo an den Reifen drückst und fährst, dann leuchten deine Lampen am Fahrrad. Der Dynamo macht Strom, mit dem die Lampen zum Leuchten gebracht werden. Wie der Dynamo Strom macht, ist eigentlich ganz einfach. Der Reifen dreht das Rad am Dynamo. Das Rad des Dynamos sitzt auf einer Achse. Und auf der Achse sitzt ein Knäuel aus Kupferdraht. Und an der Wand des Dynamos sitzen Magnete. Wann immer sich ein Kabelknäuel zwischen Magneten dreht, beginnt ein Strom in den Kupferdrähten zu fließen. Und dieser Strom lässt die Fahrradlampen leuchten. Ein Dynamo ist ein also kleiner Generator.

Energie im Alltag

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Energie im Alltag

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Arbeitsblatt: Klimawandel – Treibhauseffekt

Material: o Pappschachtel o Sekundenthermometer o Klarsichtfolie o Gummiband o Stoppuhr o Arbeitsblatto Anleitung

An dieser Station könnt ihr herausfinden, wie der Treibhauseffekt funktioniert.

Experimentiert mit dem „Treibhaus“ wie in der Anleitung beschrieben. Notiert eure Ergebnisse auf diesem Arbeitsblatt.

a) Füllt die Tabelle beim Experimentieren aus:

Zeit Ohne Folie Mit Folie

30 s

1 min

1,5 min

2 min

b) Was könnt ihr feststellen? Warum ist das so? Ihr könnt auch die Rückseite benutzen.

c) Wie hilft uns das in Gewächshäusern? Ihr könnt auch die Rückseite benutzen.

d) Welche Bedeutung hat das für das Klima auf der Erde? Diskutiert in eurer Gruppe darüber.Notiert kurz die Ergebnisse eurer Diskussion. Ihr könnt auch die Rückseite benutzen.


Energie im Alltag

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Anleitung: Klimawandel – Treibhauseffekt

Lest euch alles gut durch und beginnt dann mit dem Experiment!

1. Sucht euch einen windgeschützten und sonnigen Ort. Gut geeignet ist es z.B. hinter einer Fensterscheibe.

2. Betrachtet die Materialien.

3. Steckt den Messfühler in das Thermometer und schaltet das Thermometer ein (drückt dazu den „On/Off“-Knopf).

4. Führt den Fühler des Thermometers durch ein kleines Loch im unteren Teil der Schachtel.

5. Fixiert den Messfühler mit einem Klebestreifen unten auf dem Boden der Schachtel.

6. Stellt die Schachtel (das „Treibhaus“) an den sonnigen Ort. So in Richtung der Sonne (Lichtquelle), dass das Licht möglichst direkt in die Schachtel fällt.

7. Beginnt dann mit der Temperaturmessung und tragt die Ergebnisse in euer Arbeitsblatt ein.

Achtung: Beim Messen dürft ihr den Messfühler nicht festhalten,da eure Handwärme das Ergebnis ändern kann.

8. Jetzt spannt die Folie mit Hilfe des Gummi bandes über die Schachtel und wiederholt den Versuch.

9. Zum Schluss baut wieder alles auseinander und schaltet das Gerät aus.

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Erneuerbare Energie beinhaltet zwei unterschiedliche Stationen. Da alle Erneuerbaren Energien in einzelnen Kapiteln behandelt werden, fällt dieses Kapitel knapp aus. Im Folgenden werden Hinweise für Lehrkräfte zu den einzelnen Stationen von „Erneuerbare Energie“ ge-geben.

Station: Erneuerbare Energien – SzenarioFalls an dieser Station wirklich eine Maschine gebaut werden soll, ist es gut, in den Werkraum zu gehen oder viele unterschiedliche Materialien bereit zu stellen, da ansonsten die Materialien zu viel vorgeben. Die Schü-lerinnen und Schüler können frei erfinden, sollen ihr Konzept jedoch durchdenken und beschreiben können. Eventuell ist dies eine Aufgabe, die sich eher für Arbeits-lehre, Kunst- oder Werkunterricht eignet. Es kann auch

Erneuerbare Energie

Erneuerbare Energien sind unerschöpflich! Sie verursachen keinen Klimawandel und kommen in jedem Land natürlich vor. Sie sind Energiequellen, die nicht aufzubrauchen sind, weil sie immer wieder neu entstehen. Die Energie vom Wind, vom Wasser, von der Sonne, aus der Biomasse und die Erdwärme sind Erneuerbare Energien. Jetzt müssen wir sie nur noch benutzen!

ein Comic gezeichnet oder eine Fotocollage gemacht werden. In der Testphase gab es die Erfahrung, dass die Kinder meinten, ihre Maschine müsse funktionieren und enttäuscht waren, als sie es nicht tat. In diesem Fall ist es einfacher, Knetmasse zu verwenden oder die Kinder nur zeichnen zu lassen. Das verringert auch den Zeitbedarf.

Station: Erneuerbare Energien – BilderZur Lösung dieser Aufgabe ist evtl. eine kurze Einführung über Erneuerbare Energien erforderlich. Gut geeignet ist der Film „Robinson – ein Kinospot von BMU und BMZ wirbt für die Renewables“ der unter http://www.bmu.de/mediathek/filme/doc/5917.php als Download zur Verfügung steht.


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Arbeitsblatt: Erneuerbare Energien – Szenario

Material: o Bastelmaterial oder o Stift und o Papier o Arbeitsblatt

An dieser Station könnt ihr Energie maschinen erfinden.

Wir machen einen Ausflug in die Zukunft, ins Jahr 2075: Die Energieversorgung ist nicht mehr sicher. Fast all un-ser Erdöl und Erdgas ist aufgebraucht. Die Heizungen können kaum noch heizen und die Busse oder Autos nicht mehr fahren und wir können keine Plastiktüten mehr kau-fen, denn die sind auch aus Erdöl. Außerdem wird es auf der Erde immer wärmer, weil wir so viele Abgase aus-

Wenn ihr die Maschine gemalt oder gebaut habt, beschreibt sie kurz!

stoßen. Deswegen gibt es immer mehr Wirbelstürme. Es wird verboten, Kohle zu verbrennen. Jetzt kommt ihr dran! Ihr seid kluge Erfinderinnen oder schlaue Wissenschaft-ler. Malt oder baut zu zweit eine Maschine, die uns rettet. Sie braucht kein Erdöl, keine Kohle und auch kein Erdgas, um uns mit Energie zu versorgen. Überlegt, was ihr in die Maschine hineinsteckt und was herauskommen soll.


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Arbeitsblatt: Erneuerbare Energien – Bilder


Hier lernt ihr alle Erneuerbaren Energien kennen.

Welche Erneuerbaren Energien seht ihr hier?

Schreibt unter jedes Bild, welche Energiequelle ihr erkennen könnt.

a) b)

c) d)

e)


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Windenergie

ist? Nein, besser gleich die ganze Zündschnur entfernen (Schnur abreißen). Hmmh, sicherer wäre es doch, wenn der Brennstoff entfernt würde (Teebeutel aufschneiden und Teeblätter ausschütten). Nun steht die leere Rake-te da (der leere Zellstoffschlauch auf dem Tellerchen). Die Schwestern sind zufrieden und legen sich schlafen. Nachts kommt nun unsere gute Fee zu ihrer leeren Ra-kete. Sie ist ganz verzweifelt und fängt fast an zu weinen. Dann überlegt sie sich aber, dass sie ja eine Fee ist. Feen verlieren die Hoffnung nie. Sie zündet ihre Rakete einfach trotz alledem (Teebeutel oben anzünden). Nun fliegt sie ihren Schwestern davon. Die Schwierigkeit besteht in der Auswertung des Expe-riments. Die Kinder müssen dazu gebracht werden, wirk-lich selbst nachzudenken.

Station: WindmessgerätDiese Station bezieht sich auf die Windscheibe vom „Wilden Wind“ [Beer 2005]. Eine Ergänzung bildet das Windmessgerät. Es wird angeregt, zu pusten und zu lau-fen. So verbindet sich ein motorisches Erlebnis mit den Inhalten.

Station: Windenergienutzung In diesen Stationen wird deutlich, wie Windenergie ge-nutzt werden kann. Es entsteht elektrischer Strom durch einen Windstoß oder das Pusten eines Menschen. Hilf-reich kann der Text zu Turbine und Generator aus dem Kapitel Energie im Alltag sein.

Windenergie

Luft in Bewegung hat viel Energie! Windenergie ist die in Deutschland zur Produktion von elektri-schem Strom am meisten genutzte Erneuerbare Energie. Sie hat hier sogar die Wasserkraft überholt! Wenn nun auch noch Windräder in die Meere gestellt werde, ist sie nicht mehr zu bremsen.

Windenergie beinhaltet drei Stationen. Die Stationen be-schäftigen sich sowohl mit dem Wind als auch mit seiner Nutzung. Im Folgenden werden Hinweise für Lehrkräfte zu den einzelnen Stationen von „Windenergie“ gegeben.

Station: Wie entsteht Wind?Diese Station ermöglich den Schülerinnen und Schülern, sich mit Alltäglichem zu befassen und sich so der Nut-zung der Windenergie zu nähern. Die Materialien für die-se Station liegen nicht bei, sind aber leicht zu besorgen. Das Experiment ist ein guter „Hingucker“ und lädt zum Nachdenken ein.

Es kann auch eine Geschichte zur Teebeutelrakete erzählt werden. Beispielsweise die von einer armen Fee, die auf dem Planeten Ksyxo mit ihren bösen zwei Schwestern lebt. Die Schwestern sind sehr fies zu ihr und sie muss immer alle Arbeiten erledigen, während die Schwestern nur am Strand dösen. Daher entschließt sich unsere gute Fee zur Flucht und baut sich heimlich in jahrelanger Ar-beit und langen Studien in der ksyxischen Bibliothek eine Rakete, um den Planeten zu verlassen und Aben-teuer zu erleben. Das ist unser Teebeutel. Die Rakete ist nun fertig und die gute Fee legt sich schlafen, um nachts davon zu fliegen. An diesem Abend finden die bösen Schwestern die Rakete. Sie diskutieren, was zu machen ist. Sollen sie die Schwester einfach reisen lassen? Nein, natürlich nicht! Sie schneiden den Zünder von der Ra-kete (das Etikett vom Teebeutel) ab. Ob das wohl genug

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Arbeitsblatt: Wie entsteht Wind?

Material: o Teebeutel o Feuerzeug o 2 Tellerchen o Schere o Arbeitsblatt o Abbildung „Wie entsteht Wind“o Bild o Anleitung

Diese Station hilft euch, etwas mehr über die Entstehung von Wind zu erfahren.

Führt das Experiment, wie in der Anleitung beschrieben, durch. Notiert eure Beobachtungen auf diesem Arbeitsblatt.

Diese Station nur in Anwesenheit einer Lehrkraft durchführen!!!

a) Was passiert mit dem Teebeutel?

b) Was glaubt ihr, warum das passiert ist?

c) Schaut euch die Abbildung mit der Feder an. Was könnte das Teebeutelexperiment mit der Entstehung von Wind zu tun haben?

Windenergie

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Anleitung: Wie entsteht Wind?


1. Schneidet mit einer Schere die Spitze eines Teebeutels ab.(Da wo das Band dranhängt)

2. Klappt den Teebeutel auseinander.

3. Entleert den Inhalt auf ein Tellerchen. Jetzt habt ihr einen Zellstoffschlauch in der Hand!

4. Zieht den Zellstoffschlauch auseinander.

5. Stellt ihn senkrecht auf das andere Tellerchen.

6. Zündet vorsichtig das obere Ende an.

7. Beobachtet, was passiert!

8. Beantwortet die Fragen auf dem Arbeitsblatt.

9. Räumt nun alles wieder auf.

Windenergie

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Bild: Wie entsteht Wind?

Auf diesem Bild ist die Entstehung des Windes über Meer und Küste dargestellt.

Beschreibt, was ihr seht und überlegt, wie euch dieses Bild bei der Beantwortung von Frage c) helfen kann.

Windenergie

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Arbeitsblatt: Windmessgerät

Material: o Windmessgerät o Windscheibe o Arbeitsblatt o Anleitung

In dieser Station erfahrt ihr etwas über die Kraft des Windes.

Führt den Versuch wie in der Anleitung beschrieben durch.

a) Welche Windgeschwindigkeiten (in km/h) habt ihr durch das Pusten erreicht?

b) Lauft mit dem Gerät in der Hand los (Achtung: das Windrad muss nach vorne, also in Laufrichtung zeigen!). Guckt beim Laufen auf die Anzeige. Welche Windgeschwindigkeit erreicht ihr?

c) Vergleicht die Werte der vorigen Aufgaben mit denen auf der Windscheibe. Welche Windstärke habt ihr erreicht? Was passiert, wenn so starker Wind weht?

d) Nehmt das Windmessgerät mit nach draußen. Fragt vorher euren Lehrer oder Lehrerin. Stellt euch an einen Ort, der euch besonders windig erscheint und messt die Windgeschwindigkeit. Schreibt den Wert unten auf. Wenn draußen so wenig Wind weht, dass ihr ihn nicht messen könnt, dürft ihr diesen Teil weglassen.

Windenergie

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Windenergie

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Anleitung: Windmessgerät


1. Drückt den Schalter mit dem roten Punkt daneben, um das Gerät einzuschalten. Ihr müsst den Knopf lange drücken, mindestens drei Sekunden, bis ...

2. ... auf der Anzeige etwas erscheint, dann schnell loslassen.

3. Zu Beginn beträgt die Windgeschwindigkeit 0,0 Kilometer pro Stunde (auf der Anzeige: km/h). Wenn auf der Anzeige eine andere Einheit als km/h zu sehen ist, fragt eure Lehrerin oder euren Lehrer.

4. Pustet so stark und so lange ihr könnt gegen das Windrad.

5. Was zeigt es an? Jeder aus der Gruppe soll ein paar Mal pusten.


Windenergie

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Arbeitsblatt: Windenergienutzung

Material: o Windrad o kleines Lämpchen (Leuchtdiode) o Summer o 2 Krokodilklemmen o Arbeitsblatt o Anleitung

An dieser Station könnt ihr ausprobieren, wie wir Windenergie nutzen können.

Führt das Experiment wie in der Anleitung beschrieben durch. Notiert eure Beobachtungen auf diesem Arbeitsblatt.Löst die Aufgaben auf dem Arbeitsblatt.

a) Was habt ihr beobachtet?

b) Wieso leuchtet das Lämpchen?

Nutzt die folgenden Wörter: Drehbewegung, Leuchtdiode, Pusten, Windturbine, Fahrraddynamo, Summer.

Durch das ____________________________________ wird die______________________________________________ in eine

Drehbewegung versetzt. Wie beim ________________________________________________________ oder in einem

großen Gaskraftwerk wird nun durch die _______________________________________________ in dem Generator/

Dynamo Strom erzeugt, der die __________________________________________________________ zum Leuchten und

den _________________________________zum Ertönen bringt.

c) Wofür können wir Windenergie nutzen?

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Windenergie

Anleitung: Windenergienutzung – Licht


1. Schaut euch zunächst die Materialien an.

2. Klemmt die Krokodilklemmen vom Verbindungskabel an die Kontakte (Stecker) vom Windrad. Achtung: Rot an Rot und Schwarz an Schwarz!

3. Pustet von vorne gegen das Windrad.

4. Klemmt die freien Enden der Krokodilklemmen an die Leuchtdiode.Achtung: Rot an das lange Ende (Plus) und Schwarz an das kurze Ende (Minus)!

5. Beobachtet was geschieht und klemmt dann die Enden der Krokodilklemmen statt an die Leuchtdiode an die Kabel vom Summer (an den Draht, nicht an das Plastik!)


7. Baut alles wieder so auseinander, wie es vorher war.

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Wasserkraft

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Wasserkraft

Nicht nur bewegte Luft hat es in sich. Wasser in Bewegung hat jede Menge Energie. Egal ob direkt an Flüssen oder gestauten Seen – die Wasserkraft ist die weltweit am meisten genutzte Erneuerbare Energie.

Wasserkraft beinhaltet zwei unterschiedliche Stationen. Die erste Station behandelt den Wasserkreislauf, die zweite die Nutzung der Wasserkraft. Im Folgenden wer-den Hinweise für Lehrkräfte zu den einzelnen Stationen von „Wasserkraft“ gegeben.

Station: WasserkreislaufBei Wasserkraft wie bei Windenergie wird zuerst auf die grundlegenden Zusammenhänge eingegangen. Bei dieser Station wird der Wasserkreislauf nicht praktisch sondern nur mit einer Abbildung beschrieben. Dabei wurde die Themen Versickerung und Grundwasser weg-gelassen, da viele Schülerinnen und Schüler mit diesen Begriffen Schwierigkeiten hatten. Bei Bedarf können sie allerdings durch die Abbildungen im Lösungsblatt ein-fach wieder aufgenommen werden.

Station: WasserradDas Wasserrad ist – wie das Teebeutelexperiment ein „Hingucker“ und lädt zum Nachdenken ein. Die Strickna-del liegt bei, das Teelicht nicht. Die Schwierigkeit besteht auch hier wieder in der Auswertung des Experiments. Die Kinder müssen dazu gebracht werden, wirklich selbst nachzudenken. Meist verstehen sie es sehr schnell, sind sich aber unsicher, ob ihre Überlegungen richtig sind.

Es kann sinnvoll sein, den Text zum Bau der Wasserräder und die Experimentieranleitung zu trennen. Eine ande-re Idee ist, die Kinder überlegen zu lassen, wie sie ein Wasserrad bauen würde, ohne mit der Anleitung zu viel vorzugeben.

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Arbeitsblatt: Wasserkreislauf


An dieser Station erfahrt ihr etwas über den Wasserkreislauf!

Überlegt und diskutiert, was bei diesem Kreislauf alles geschieht. Seht euch die Zeichnung an und malt sie aus.

a) Ordnet die unten stehenden Begriffe den entsprechenden Stellen in der Zeichnung zu. Fluss, Meer, Regen, Schnee, Verdunstung, Wolkenbildung

Fallen euch weitere Begriffe ein, die mit dem Wasserkreislauf zu tun haben? Zeichnet auch diese ein. b) Warum sagt man, dass hier ein „Kreislauf“ vorhanden ist? Zeichnet zusätzlich zu den vorhandenen noch weitere

Pfeile ein, die die Bewegung des Wassers zeigen. Könnt ihr eine kreisförmige Bewegung entdecken? Nutzt die folgenden Wörter: Kreislauf, Stelle, Weg.

Der Wasserkreislauf heißt ______________________________, weil ein Wassertropfen, wenn er den ganzen auf dem Bild

gezeigten ________________________________________ durchläuft, zumindest theoretisch wieder an genau derselben

____________________________________ ankommt wie am Anfang.

c) Was für einen Einfluss hat die Sonne auf den Kreislauf? An welchen Stellen spielt sie eine Rolle und was tut sie?Nutzt die folgenden Wörter: Eis, Flüsse, Flüsse, Sonne, Schnee, Schnee, Wärme, Wasserkreislauf, Wassers, Wolke, Wolken.

Ohne die ____________________gäbe es keinen ____________________________________. Sie erzeugt ihn erst dadurch,

dass durch ihre ______________________________ Wasser verdunstet und als ____________________________ aufsteigt.

Die Sonne sorgt auch dafür, dass __________________________ und ________________________ wieder schmelzen und

das Wasser in die ________________________ gelangt. Für das Herunterfallen des __________________________ aus den

________________________ als Regen und ________________________, die Bewegung der ______________________ und

das Versickern des Wassers ist allerdings eine andere Kraft zuständig: Die Schwerkraft der Erde.

d) Habt ihr eine Idee, an welcher Stelle man aus der Bewegung des Wassers Energie gewinnen könnte?

Wasserkraft

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Arbeitsblatt: Wasserrad

Material: o Stricknadel o Teelichthülle o Schere o evtl. Klebeband o Arbeitsblatt o Anleitung

An dieser Station lernt ihr die Kraft von fließendem Wasser kennen.

Baut ein Wasserrädchen aus einer Teelichthülle wie in der Anleitung beschrieben.

Experimentiert damit wie in der Anleitung beschrieben. Notiert eure Ergebnisse auf diesem Arbeitsblatt.

a) Wenn der Wasserhahn wenig geöffnet ist, läuft das Wasserrädchen ____________________________________________

als wenn der Wasserhahn weiter geöffnet ist.

b) Wenn das Wasserrädchen dicht unter dem Wasserhahn läuft, ist es ____________________________________________

als wenn es weiter unten, fast im Waschbecken läuft.

c) Die Energie des fließenden Wassers, die ein Wasserrad bewegt, ist also abhängig von:

_____________________________________________________ und _________________________________________________.

d) Überlegt euch wo wir so etwas nutzen können.

Wasserkraft

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Wasserkraft

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Anleitung: Wasserrad


1. Stecht vorsichtig mit der Stricknadel ein Loch in die Mitte der Teelichthülle.

2. Schneidet die Teelichthülle dann vom Rand her 8-10-mal ein.

3. Drückt die Teelichthülle dann platt.

4. Dreht die Flügel des Rädchens in eine Richtung.

5. Steckt die Stricknadel durch das Loch in der Mitte der Teelichthülle.

6. Haltet das Wasserrad wie in der Abbildung unter den Wasserhahn.

7. Öffnet den Hahn ein wenig und schaut was passiert.

8. Dreht den Hahn mehr auf und schaut was passiert.

9. Notiert eure Ergebnisse auf dem Arbeitsblatt.

10. Haltet das Wasserrad direkt oben an den Wasserhahn und schaut was passiert.

11. Haltet das Wasserrad weiter nach unten und schaut was passiert.

12. Notiert eure Ergebnisse auf dem Arbeitsblatt.

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Sonnenenergie

Sonnenenergie ist die Grundlage aller anderen Energiearten außer der Erdwärme und der Atom-kraft! Die Sonne ist der Motor, der den Wasserkreislauf anschiebt und die Luft in Bewegung bringt. Mit Sonne kann das Brauchwasser oder sogar die Wohnung geheizt werden. Sie kann auch direkt elektrischen Strom produzieren.

Energie aus der Sonne ist gut erfahr- und erlebbar sowie vielfältig einsetzbar. Aus diesem Grund eignet sich das Thema besonders gut zur Vermittlung an Kinder und Ju-gendliche. Im Folgenden werden Hinweise für Lehrkräfte zu den einzelnen Stationen von „Energie aus der Sonne“ gegeben.

Station: Eigenschaften von LichtLichtreflexion, Brechung und Transmission sind Bestand-teile vieler Rahmenlehrpläne. Die Station lädt zu einer spielerischen Auseinandersetzung mit diesen Themen ein.

Station: SonnenuhrDie Messung der Zeit mit Hilfe des Sonnenstandes ist so alt wie die Menschheit. In dieser Station setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit den Themen Himmelsrich-tungen, Sonnenstand (Tageszeiten) und Erddrehung aus-einander.

Station: Sonnenwärme – AbsorptionGrundlage der Solartechnik ist die Absorption von Son-nenlicht. Sie ist u. a. von der Farbe eines Stoffes abhängig. In dieser Station wird mit Grundlagen der Absorption ex-perimentiert.

Station: Sonnenkocher – FingerwärmerDer Fingerwärmer ist ein Modell des Solarkochers. Hier werden die Sonnenstrahlen auf den Finger konzentriert. Die Spiegelfolie befindet sich innerhalb der Tüte.

Station: Sonnenwärme – BrennversuchEs ist wichtig, dieses Experiment zu beaufsichtigen. Brennversuche sind für ungeübte Schülerinnen und Schü-ler schwierig zu handhaben. Achtung: Auf keinen Fall auf brennbarem Untergrund ausprobieren!

Stationen mit Solarstrom!Die Solarstromstationen sind in drei wesentliche Teile geteilt. Zuerst wird die Solarzelle in Form von Solarbruch

vorgestellt. Hier sollen sich die Schülerinnen und Schüler mit dem Material vertraut machen. Zum zweiten wird mit gekapselten (d.h. in Harz gegossenen) Solarzellen und unterschiedlichen Verbrauchern experimentiert. Zum dritten wird ein handelsübliches Ladegerät vorgestellt, das eine alltägliche Anwendung und attraktive Nutzungs-möglichkeit – auch für die Schülerinnen und Schüler dar-stellt.

Station: Wie sieht eine Solarzelle aus?Solarbruch ist ein Verbrauchsmaterial und nicht immer einfach erhältlich. Trotzdem wurde dieses Experiment mit in die Sammlung aufgenommen, da eine Solarzelle durch Anfassen besser zu begreifen ist als eine, die in Harz eingegossen ist. Achtung mit dem Solarbruch muss vorsichtig umgegangen werden! Er ist sehr fragil und bricht auch beim Anfassen leicht. Die Bruchkanten sind scharf bzw. spitz. Evtl. muss die Schule Solarbruch nach-kaufen. Adressen finden sich im Anhang.

Stationen: Solarstrom – Nutzung, Solarstrom – Motor Das Nachzeichnen der einzelnen Komponenten wurde gewählt, damit die Schüler/innen sich alles genau angu-cken. Es ist auch möglich, die Schülerinnen und Schüler frei mit den Solarzellen experimentieren zu lassen.

Station: Solarstrom – Ladegerät Das ausgewählte Ladegerät Scotty ist ein universelles Ladegerät für kleine Akkus sowie alle Handytypen und Kameras (je nach Stecker). Es eignet sich gut für den Outdoorbereich. Da die Schülerinnen und Schüler in der Schule keine Handys benutzen dürfen, wird hier auf ein Radio als Verbraucher zurückgegriffen. Das Ziel ist, zu zeigen, dass sich Solarenergie auch für den persönlichen Bedarf der Schüler und Schülerinnen eignet und nicht nur zum Einspeisen in ein anonymes Stromnetz oder als Laborexperiment in der Schule.

Sonnenenergie

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Arbeitsblatt: Eigenschaften von Licht

Material: o Alltagsmaterialien o Spiegel oder alte CDso Arbeitsblatt o Lesetext

An dieser Station lernt ihr, was Licht alles kann.

a) Durch was kommt Licht durch? Probiert verschiedene Gegenstände (Folien...) aus. Schreibt die Gegenstände auf, die ihr betrachtet habt und ob Licht durchgekommen ist.

b) Wenn das Licht nicht durchkommt, entsteht ein Schatten. Überlegt euch ein Schattentier, das ihr mit den Fingern darstellen können. Lasst die anderen das Tier raten.

c) Versucht mit Hilfe eines Spiegels oder einer alten CD einen Lichtpunkt auf eine bestimmte Stelle an der Zimmer-decke oder der Wand zu lenken. Zu zweit: Versucht, eure Lichtpunkte übereinander zu bringen oder malt einen Parcours, den ihr mit dem Licht des Spiegels entlang fahren könnt. Überlegt, wie ihr den Spiegel halten müsst, damit er die gewünschte Stelle trifft.

d) Malt auf, wo sich die Lichtquelle, wo der Spiegel oder die CD und wo sich der Lichtpunkt befinden (das Zusammen-spiel ist dabei wichtig):

Betrachteter Gegenstand Wie kommt das Licht durch?

Sonnenenergie

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Lesetext: Eigenschaften von Licht

Der Text hilft euch bei der Beantwortung der Fragen auf dem Arbeitsblatt.

Es gibt hier drei wichtige Eigenschaften, die das Licht betreffen:

Das eine ist Lichtdurchlässigkeit. Sie wird auch Trans-parenz genannt. Dabei geht das Licht einfach durch. Das geschieht zum Beispiel bei einer Glasscheibe oder der Luft.

Das zweite ist Lichtaufnahme. Sie wird Absorption ge-nannt. Dabei wird das Licht von dem Gegenstand aufge-nommen und zu Wärme umgewandelt. Das geschieht be-sonders auf dunklen Flächen.

Das dritte ist Lichtabstoßung. Sie wird Reflexion genannt und geschieht besonders in Spiegeln oder durch sehr helle Flächen. Bei der Reflexion wird das Licht zurück ge-worfen (weiße Flächen, Spiegel).

Für Expertinnen und Experten:Diese Eigenschaften sind eigentlich keine Eigenschaften von Licht allein sondern von Licht und den Gegenstän-den, auf die das Licht trifft. Oft existieren mehr als eine Eigenschaft. Bei normalem Glas gibt’s alle drei. Eine Glasscheibe lässt das meiste Licht durch, gleichzeitig wird ein Teil des Lichts zurück geworfen (Spiegeleffekt), außerdem wird die Scheibe warm. Sie nimmt also auch etwas auf.

Sonnenenergie

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Arbeitsblatt: Sonnenuhr

Material: o Kreide o Atlaso Arbeitsblatt o Anleitung

Hier erfahrt ihr, dass ihr mit der Sonne die Uhrzeit bestimmen könnt.

Dazu braucht ihr eine Sonnenuhr. Eine Sonnenuhr nutzt die Sonne zur Zeitanzeige. Dazu wird der Schatten eines Zei-gers, auf einem Zifferblatt abgebildet. Sonnenuhren gibt es schon seit Ewigkeiten! In der Antike nutzten sie Griechen, Babylonier, Römer und Ägypter. Mit einer Sonnenuhr kann man die Zeit mit einer Abweichung von 5 Minuten bestimmen.

Malt euch eine Sonnenuhr nach der Anleitung und beantwortet die Fragen.

a) Wieso können wir mit der Sonne die Zeit messen?

Die Sonne geht überall auf der Welt zu unterschiedlichen Zeiten auf und unter. Es ist also überall auf der Welt unter-schiedlich spät.

b) Wisst ihr, wie spät es jetzt ungefähr in China ist? Schaut mal in einem Atlas nach.

c) Wisst ihr denn, in welche Richtung wir die Sonne wandern sehen? In welcher Himmelsrichtung geht sie auf, wo unter? Wo sehen wir sie nie?

Sonnenenergie

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Sonnenenergie

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Anleitung: Sonnenuhr

Es gibt viele Arten, Sonnenuhren zu bauen. Am Lustigsten ist eine persönliche Sonnenuhr. Und die geht so:

1. Geht hinaus auf den Schulhof und nehmt ein Stück Kreide mit.

2. Malt gegenseitig eure Schatten auf den Schulhof und schreibt die Zeit an das Ende des Kopfschattens. Markiert auch, wo jeder gestanden hat.

3. Geht wieder rein und arbeitet an einer anderen Station.

4. Wenn ihr damit fertig seid, geht wieder nach draußen und stellt euch an exakt dieselbe Station wie zuvor und lasst euren Schatten malen.

5. Wiederholt das ein paar Mal. Vergesst nicht jedes Mal die Zeit hinzuschreiben.

Jetzt habt ihr eure persönliche Sonnenuhr. Nun könnt ihr damit die Zeit einschätzen.


Sonnenenergie

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Arbeitsblatt: Sonnen wärme – Absorption

Material: o Weißes Papier o Stoppuhro schwarzer Filzstift o Sekundenthermometero Arbeitsblatt o Anleitung

Hier erfahrt ihr, wie man Licht in Wärme umwandeln kann.

Geht der Anleitung nach vor.

Welchen Ort habt ihr euch für euer Experiment ausgesucht? a) Was könnt ihr mit den Händen spüren?

b) Messt mit dem Thermometer nach und tragt das Ergebnis unten ein. Hilfe: Die Zeit ist fortlaufend eingetragen!

c) Wie kommt es zu diesem Ergebnis? Ihr könnt auf der Rückseite weiter schreiben.


d) Weißt du wo man diesen Effekt nutzen kann? Stört er auch manchmal? Ihr könnt auf der Rückseite weiter schreiben.

Messort Zeit Temperatur

Temperatur am Ort (Umgebungs- sofort

Temperatur auf dem schwarzen Papier

nach 1 Min.

nach 2 Min.

nach 3 Min.

Temperatur auf dem weißen Papier nach 3 Min. und 30 Sekunden

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Sonnenenergie

Anleitung: Sonnen wärme – Absorption


1. Nehmt ein weißes Blatt Papier und einen schwarzen Filzstift. Malt mit dem Filzstift eine Hälfte des Papiers schwarz, wie ihr es auf der Abbildung seht.

2. Macht euch mit dem Thermometer vertraut. Es besteht aus dem Gerät und dem Messfühler (langer Draht). Steckt den Messfühler in das Thermometer.

3. Schaltet das Thermometer ein (drücke dazu den „On/Off“-Knopf). Es erscheint die Temperatur, die das Ende des Messfühlers misst.

4. Sucht euch einen windgeschützten und sonnigen Ort. Gut geeignet ist es z.B. hinter einer Fensterscheibe. Dort legt das Blatt hin.

5. Macht euch mit der Stoppuhr vertraut.

6. Messt dann die Temperaturen, wie auf dem Arbeitsblatt beschrieben. Achtung: Beim Messen dürft ihr den Messfühler nicht festhalten, da eure Handwärme das Ergebnis verändern kann. Wichtig ist, dass der Fühler das Papier berührt. Dazu könnt ihr den Draht etwas biegen.

7. Stellt die Stoppuhr auf Start und tragt die Temperaturen nach der entsprechenden Zeit in die Tabelle eures Arbeitsblattes ein.

8. Tragt eure Ergebnisse in das Arbeitsblatt ein und fühlt mit den Händen nach, ob ihr einen Temperaturunterschied merken könnt.

9. Räumt auf. Stellt das Thermometer aus. Mit dem Reset-Knopf könnt ihr die Stoppuhr wieder auf Null stellen.

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Sonnenenergie

Arbeitsblatt: Sonnen kocher – Fingerwärmer

Material: o Alufolie o Kleber o Papier o Schere o Sekundenthermometer o Arbeitsblatt o Anleitung

An dieser Station könnt ihr Sonnen wärme erfahren.

Baut einen Fingerwärmer mit Hilfe der Anleitung und experimentiert damit. Notiert eure Beobachtungen auf diesem Arbeitsblatt.

a) Was ist mit dem Finger in dem Fingerwärmer geschehen?

b) Warum ist das nicht auch mit den anderen Fingern passiert?

c) Prüft das Ergebnis mit dem Sekundenthermometer nach. Tragt die Temperaturen unten ein!

d) Kannst du das Prinzip nutzen? Wo würde das gehen?

Temperatur in °C

Temperatur der Umgebung in der Sonne

Temperatur am Ende des Fingerwärmers, wenn er in die Sonne gehalten wird.

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Anleitung: Solarkocher – Fingerwärmer


1. Nehmt euch ein Blatt Papier, etwa von der Größe eines A5-Blattes.

2. Schneidet ein Stück Alu folie aus, dass genauso groß ist, wie das Blatt Papier.

3. Klebt die Alufolie auf eine Seite des Papiers.

4. Malt auf die Seite, auf der keine Alufolie klebt ein Bild, das mit „Sonne“ zu tun hat.

5. Dreht aus dem Papier eine Tüte, so dass ein Finger gerade noch so durch das kleine Loch passt.Achtung: Die Alufolie muss an der Innenseite sein!

6. Klebt die Tüte fest. Dazu könnt ihr Klebeband verwenden.

7. Steckt die Tüte auf einen Finger.

8. Haltet den Finger in die Sonne (oder vor eine Lam pe, wenn die Sonne mal nicht scheint).

Sonnenenergie

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Arbeitsblatt: Sonnen wärme – Brennversuch

Material: o Lupe oder Folienlinse o Holzstück oder Brettchen o Sonnenbrille o Arbeitsblatt o Anleitung

In dieser Station erfahrt ihr etwas über die Kraft der Sonne. Sie muss dazu aber wirklich stark scheinen und es darf kaum Wind wehen!

Diese Station nur in Anwesenheit einer Lehrkraft durchführen!!!Führt den Versuch wie in der Anleitung beschrieben durch.

a) Was beobachtet ihr? Könnt ihr das erklären?

b) Denkt euch eine Geschichte aus, in der das „Brennglas“ vorkommt.

Sonnenenergie

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Sonnenenergie

Achtung: Bei diesem Experiment solltet ihr eine Sonnenbrille tragen!! Wenn ihr keine von zu Hause mitgebracht habt, nehmt die aus der Box.

1. Sucht euch einen sehr sonnigen Ort.

2. Achtet darauf, dass nichts Brennbares in der Nähe ist. Gut geeignet sind z.B. Sandkisten oder Steine. Haltet einen Eimer Wasser bereit.

3. Nehmt eine Lupe oder eine Folienlinse (die wird eigentlich Fresnellinse genannt) und ein Stückchen Holz.

4. Legt das Holz auf den nicht brennbaren Untergrund.

5. Setzt eine Sonnenbrille auf.

6. Haltet die Lupe oder die Folienlinse in Richtung der Sonne und findet den Brennpunkt. Das ist ein sehr heller Punkt unter der Lupe.

7. Richtet diesen Punkt auf das Holz und haltet ihn dort.

8. Beobachtet, was geschieht.


9. Wenn ihr Zeit und Lust habt, nehmt ein Holzbrettchen und versucht mit der Lupe zu schreiben oder zu malen!

Anleitung: Sonnen wärme – Brennversuch


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Sonnenenergie

Arbeitsblatt: Wie sieht eine Solarzelle aus?

Material: o Solarzellenbruch o Motor o Wäscheklammer mit Krokodilklemmen o Papier o Schere o Anleitung o Stifte o Nadel o Arbeitsblatt o Lesetext

An dieser Station erfahrt ihr, wie Solarzellen aufgebaut sind.

Lest zuerst den beiliegenden Lesetext und seht euch das Bild an.

a) Wenn ihr den Text gelesen habt, ordnet die unten stehenden Begriffe den entsprechenden Stellen in der Zeichnung zu.Absorbierter (geschluckter) Sonnenstrahl, Oberseitenkontakt, Reflektierter Sonnenstrahl, Sonnenstrahlung, Unter-seitenkontakt, Verbraucher.

Schaut euch das Experimentiermaterial an.

b) Vergleicht den Solarzellenbruch mit der Abbildung. Findet ihr die auf dem Bild dargestellten Teile bei dem Solar-zellenbruch wieder? Füllt den Lückentext aus.

Die Oberseite der Solarzelle hat die Farbe ___________________________________. Der Oberseitenkontakt dagegen ist

___________________________________ . Der Kontakt auf der Unterseite ist _______________________________________.

Die Kontakte sind dazu da, dass ______________________________________________.

Führt das Experiment wie in der Versuchsanleitung beschrieben durch.

c) Dreht sich das Papierstück? – Antwort: ___________

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Anleitung: Wie sieht eine Solarzelle aus?


Achtung: Der Versuch funktioniert am besten draußen im Sonnenschein! Zur Not geht es auch drinnen unter einer starken Lampe.

1. Bastelt einen Propeller aus Papier oder etwas anderes, das sich drehen soll und steckt es auf die Motorachse.

2. Klemmt die Krokodilklemmen auf die Enden der Kabel am Motor.

3. Klemmt die Wäscheklammer vorsichtig auf den Solarzellenbruch, so dass sie das Metall auf der Oberseite berührt.

4. Haltet die Solarzelle in die Sonne. Wenn ihr alles richtig angeklemmt habt, müsste sich der Ventilator oder das Papierstück jetzt drehen.

Sonnenenergie

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Lesetext und Bild: Wie sieht eine Solarzelle aus?

Text und Bild helfen euch, das Arbeitsblatt auszufüllen.

Eine Solarzelle wandelt Sonnenstrahlung in Strom um. Sie ist aus einem ganz besonderen Material gemacht, damit sie Strom erzeugen kann, meist aus Silizium. Silizium gibt es auch im Sand und im Glas. Auf der Abbildung seht ihr mehrere Schichten: oben und unten ist Metall, durch das der Strom fließt. Das Metall wird hier „Kontakt“ genannt. Oben ist der Oberseitenkontakt, unten der Unterseiten-

kontakt. Dazwischen sind zwei ganz dünne Schichten aus Silizium. Sie sind durch eine Grenzschicht voneinander getrennt. Das können wir mit unseren Augen nicht erken-nen. Die Siliziumschichten „verschlucken“ das Sonnen-licht und wandeln es in Strom um. Mit dem Strom kann ein so genannter Verbraucher versorgt werden. Das kann zum Beispiel eine Glühbirne sein, die dann leuchtet.

Vergleich zwischen Modell und Wirklichkeit

Solarzelle, wie ihr sie vor euch habt

Modell einer stark vergrößerten Solarzelle mit angeschlossener Glühbirne

Sonnenenergie

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Sonnenenergie

Arbeitsblatt: Solarstrom – Nutzung

Material: o Solarzelle o Krokodilklemmen o Lämpchen (Leuchtdiode) o Summer o Motor o Nadelo Schere o Stifte o Papiero Arbeitsblatt o Anleitung

An dieser Station könnt ihr erleben, dass die Sonne Strom machen kann. Leuchtdioden sind kleine Lämpchen, die wenig Strom brauchen, um zu leuchten.

Schaut euch das Experimentiermaterial genau an.

a) Ordnet die vor euch liegenden Teile folgenden Wörtern zu: Solarzelle, Krokodilklemmen, Leuchtdiode, Motor, Sum-mer und malt ein Bild für jedes Bauteil:

Solarzelle Krokodilklemmen Leuchtdiode Summer Motor

Führt die beschriebenen Experimente durch.

b) Was habt ihr mit der Leuchtdiode, mit dem Summer und dem Motor beobachtet?

Die Leuchtdiode ____________________________________

Der Summer

Der Motor

c) Konntet ihr alles oder nur einen Teil zusammenschließen? Was hat funktioniert?

d) Wo hättet ihr die Solarzelle gerne dabei? Wo kann man sie gut gebrauchen?

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Sonnenenergie

Anleitung: Solarstrom – Nutzung


Achtung: Geht auf jeden Fall den Zahlen nach vor!

1. Schaut euch das Experimentiermaterial genau an. Dreht die Solarzelle um und betrachtet die Rückseite.

2. Klemmt die Krokodilklemmen an die Punkte der Solarzelle, die mit Plus und Minus bezeichnet sind. Achtet darauf, dass die rote Klemme bei „Plus-“ und die schwarze Klemme bei „Minus“ angebracht werden.

3. Klemmt die freien Enden der Krokodilklemmen an die Kabel der Leuchtdiode. Hier gilt: Rot an Plus (lang) und Schwarz an Minus (kurz).

4. Haltet die Solarzelle in die Sonne (oder unter eine Lampe, wenn die Sonne ein mal nicht scheint) und notiert eure Beobachtungen unter b) auf dem Arbeitsbogen.

5. Löst nun die Krokodilklemmen von der Diode und probiert den Summer aus.

6. Klemmt die freien Enden der Krokodilklemmen an die Kabel des Summers. Hier gilt: Rot an Rot und Schwarz an Schwarz.

7. Haltet die Solarzelle ins Licht und notiert eure Beobachtungen unter b) auf dem Arbeitsbogen.

8. Löst nun die Krokodilklemmen vom Summer und probiert den Motor aus.

9. Bastelt einen Propeller aus Papier oder etwas anderes, das sich drehen soll und steckt es auf die Motorachse.

10. Klemmt die freien Enden der Krokodilklemmen an die Kabel des Motors. Auch hier gilt: Rot an Rot und Schwarz an Schwarz.

11. Haltet die Solarzelle ins Licht und notiert eure Beobachtungen unter b) auf dem Arbeitsbogen.

12. Könnt ihr alles zusammen an die Solarzelle anschließen? Was passiert?

13. Baut alles wieder auseinander für die nächste Gruppe!

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Arbeitsblatt: Solarstrom – Motor und Abschattung

Material: o Solarzelle o Krokodilklemmen o Motor o Papier o Schere o Nadel o Stifte o Arbeitsblatt o Anleitung

An dieser Station könnt ihr erleben, dass die Sonne Strom machen kann und welche Wirkung Schatten hat.

Schaut euch das Experimentiermaterial genau an.

a) Ordnet die Teile folgenden Wörtern zu:

Solarzelle, Krokodilklemmen, Motor und malt eine Skizze für jedes Bauteil:

Solarzelle Krokodilklemmen Motor

Führt die beschriebenen Experimente durch.

b) Stellt die Solarzelle direkt in die Sonne und notiert eure Beobachtungen.

c) Verdeckt einen Teil der Solarzelle mit eurer Hand, wie in der Anleitung unter 6 und 7 beschrieben und notiert eure Beobachtungen.

d) Überlegt euch, was ihr mit dem Motor antreiben könntet. Vielleicht baut oder bastelt ihr etwas. Beschreibt kurz, was ihr angetrieben habt.

Sonnenenergie

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Anleitung: Solarstrom – Motor und Abschattung



1. Schaut euch das Experimentiermaterial genau an.

2. Dreht die Solarzelle um und betrachtet die Rückseite.

3. Klemmt die Krokodilklemmen an die Punkte der Solarzelle, die mit Plus und Minus bezeichnet sind. Achtet darauf, dass die rote Klemme bei „Plus-“ und die schwarze Klemme bei „Minus“ angebracht werden.

4. Wenn noch kein Propeller an der Station liegt, bastelt einen aus Papier oder etwas anderes, das sich drehen soll und steckt es auf den Motor.

5. Steckt den Propeller auf den Motor und klemmt die freien Enden der Krokodilklem-men an die Kabel des Motors. Auch hier gilt: Rot an Rot und Schwarz an Schwarz.

6. Haltet die Solarzelle in die Sonne (oder unter eine Lampe, wenn die Sonne einmal nicht scheint) und notiert eure Beobachtungen unter b) auf dem Arbeitsbogen.

7. Haltet nun eine Hälfte der Solarzelle zu. Ihr könnt dazu auch einen Gegenstand (z.B. ein Buch) verwenden. Beobachtet, was passiert und notiert eure Beobachtungen unter c) auf dem Arbeitsblatt!

8. Überlegt euch, was ihr mit dem Motor antreiben könntet. Vielleicht baut ihr etwas.

Sonnenenergie

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Sonnenenergie

Arbeitsblatt: Solarstrom – Ladegerät und Abschattung

Material: o Scotty-Pro-Ladegerät inkl. Zubehör o Radio o Arbeitsblatt

An dieser Station könnt ihr erleben, dass die Sonne Strom erzeugen kann.

Schaut euch das Ladegerät in Ruhe an. Schließt das Radio an das Ladegerät an. Führt folgende Experimente durch:

a) Haltet die Solarzelle vom Ladegerät direkt in die Sonne. Was passiert mit dem Radio?

b) Haltet das Ladegerät nun in den Schatten. Was passiert mit dem Radio?

c) Ihr habt euch das Ladegerät genau angesehen. Was könntet ihr noch damit machen außer Radio zu hören?

d) Überlegt euch, in welcher Situation ihr ein Solarladegerät gerne bei euch hättet.

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Bioenergie

Brasilien (Soja). Beides sind inzwischen weltweit disku-tierte Probleme. Hier bieten sich Anknüpfungspunkte zu aktuellen politischen Debatten.

Stationen: Biogas – Erdgas Biogas ist, besonders für Stadtbewohner, schwer fassbar. In dieser Station wird auf eine Bildergeschichte zurück-gegriffen, um fossile mit Bioenergie vergleichbar zu ma-chen.

Station: Biogas in einem chinesischen DorfBiogas wird in China bereits seit Jahrhunderten in Klein-anlagen genutzt. Zum Teil gerieten sie in Vergessenheit und werden heute durch den erhöhten Energiebedarf des Landes wieder neu entdeckt. Die Bildergeschich-te beschreibt die Biogasnutzung in einer traditionellen Kleinanlage. Sie soll den Schülerinnen und Schülern au-ßerdem einen Blick in den Alltag eines anderen Landes geben.

Diese Station ist zum größten Teil einem chinesischen Ar-beitsheft entnommen. [IED 2005].

Bioenergie

Biomasse enthält die Masse aller Lebewesen, der abgestorbenen Organismen und die organischen Stoffwechselprodukte. Auch Nahrung ist Biomasse. Biomasse ist die wichtigste Erneuerbare Energie in Deutschland. 2007 stammte in Deutschland bereits 5% aller genutzter Energie aus Biomasse. Mit Biomasse kann geheizt – (etwa mit Holz), Autos gefahren – (etwa mit Biodiesel) und auch elektri-schen Strom erzeugt werden (etwa mit Biogas).

Das Kapitel Bioenergie beinhaltet die beiden Themen-bereiche Pflanzenöl und Biogas. Es ist zu empfehlen, das Thema Holz als Brennstoff auch zu behandeln, wenn es die Möglichkeit gibt, ein Lagerfeuer zu machen. Im Fol-genden werden Hinweise für Lehrkräfte zu den einzelnen Stationen von „Bioenergie“ gegeben.

Station: PflanzenölenergieIn dieser Station beschäftigen sich die Schüler/innen da-mit, woraus Pflanzenöl gewonnen wird.

Stationen: Pflanzenölenergie – Öllampe Pflanzenöl lässt sich genauso verbrennen wie Erdöl. Das erscheint vielen erst einmal absurd. Um zu zeigen, wie das geht, kann eine normale Öllampe genutzt- oder eine einfache aus einem Marmeladenglas gebaut werden. Die Schülerinnen und Schüler werden sich in dieser Station bewusst, woraus das Pflanzenöl hergestellt wird und dass es ein Lebensmittel ist, das auch energetisch verwendet werden kann. Darauf aufbauend ist es wichtig, auf die Konkurrenzsituation zwischen Nahrungsmittelerzeugung und Energieverbrauch hinzuweisen. Dazu kommt die Ab-holzung von Urwäldern, z.B. in Indonesien (Palmöl) und

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Bioenergie

Arbeitsblatt: Pflanzenölenergie

Material: o saugfähiges Umweltpapier o Ölsamen (z.B. Sonnenblumenkerne, Sesam) o Esslöffel o feste Unterlage (z.B. Holzbrett) o Arbeitsblatt

An dieser Station erfahrt ihr, dass auch Pflanzen Energie liefern.

Nehmt ein Blatt saugfähige Umweltpapier, legt es auf eine feste Unterlage und legt einige Samen darauf. Zerdrückt sie kräftig mit einem Esslöffel auf dem Papier.

Ölsamen sind Samen, aus denen Pflanzenöl hergestellt werden kann, z.B. Sonnenblumenkerne – Sonnenblumenöl, Sesam – Sesamöl.

a) Beschreibt was ihr beobachtet, wenn ihr die Samen auf dem Papier zerdrückt.

b) Wofür kann man Pflanzenöl verwenden?

c) Welche anderen Samen, Kerne oder Früchte kennt ihr, aus denen Öl hergestellt werden kann?

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Bioenergie

Arbeitsblatt: Pflanzen ölenergie – Öllampe

Material: o Schraubglas o Docht o Schereo Pflanzenöl o Feuerzeug o Ölsamen der genutzten Ölsorteo Handtuch/Küchenrolle o Arbeitsblatt o Anleitung

An dieser Station erfahrt ihr, dass auch Pflanzen Energie liefern können.

Diese Station nur in Anwesenheit einer Lehrkraft durchführen!!!Nutzt die Öllampe wie in der Anleitung. Probiert das Pflanzenöl und den Ölsamen.

a) Wie hat euch das Pflanzenöl geschmeckt?Hat es Ähnlichkeiten mit dem Geschmack des Samens?

b) Wie hat die Lampe gerochen? Erinnert euch das an einen bekannten Geruch?

c) Warum hat die Lampe gebrannt?

d) Kennt ihr noch andere Möglichkeiten wie aus Pflanzen Energie gewonnen werden kann?


e) Findet ihr es richtig, aus Pflanzen Energie zu gewinnen?Begründet eure Meinung. Ihr könnt auch die Rückseite benutzen.

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Bioenergie

Anleitung: Pflanzen ölenergie – Öllampe



1. Wenn es noch nicht gemacht wurde, dreht den Deckel auf das Glas und stoßt mit einer spitzen Schere ein Loch in die Mitte.

2. Fädelt einen Docht durch das Loch.

3. Füllt das Glas ganz mit Öl.

4. Dreht den Deckel mit dem Docht auf das Glas.

5. Dreht das Glas vorsichtig um, damit sich der Docht über dem Deckel auch voll Öl saugt.

6. Wartet noch einen Moment und schaut euch in der Zwischenzeit die Samen und das Öl genau an. Probiert wie beides schmeckt.

7. Wenn der Docht voll gesogen ist, zündet ihn an.


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Bioenergie

Arbeitsbaltt: Biogas – ErdgasMaterial: o Bilderkärtchen Erd- und Biogas (je 5) o Arbeitsblatt (1 Seite) o Anleitung

An dieser Station erfahrt ihr etwas über die Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen Erdgas und Biogas.

Schaut euch zunächst das Arbeitsblatt und die Bilder an. Sortiert die Bilder mit Hilfe der Texte. Beantwortet die Fragen auf diesem Arbeitsblatt.

a) Wenn ihr die Bilder richtig gelegt habt, ergeben die Buchstaben auf den Bildern ein Lösungswort. Tragt das Lösungswort hier ein:

b) Welche Unterschiede zwischen Biogas und Erdgas könnt ihr erkennen?

c) Warum sagt man, dass Biogas eine „erneuerbare“ Energie ist?

d) Könnt ihr außerdem sagen, wozu man Erdgas und/oder Biogas braucht?

Für Expertinnen und Experten! e) Wisst ihr, was dabei herauskommt, wenn man Biogas und/oder Erdgas verbrennt?

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Bioenergie

Anleitung: Biogas – Erdgas

Legt die Bilder „Erdgas“ in die richtige Reihenfolge. Schaut euch die Bilder genau an. Der Text hilft euch beim Sortieren. Legt die jetzt die Bilder „Biogas“ in die Richtige Reihenfolge.

Biogas

Vor ungefähr einem Monat begann die Ent-stehung von Biogas. Der Bauer sammelt zunächst den Mist von seinen Tieren.

Nach einigen Tagen hat er genug Mist gesam-melt und holt ihn ab. Außerdem erntet er noch seine Maispflan-zen.

Den Mist und die Maispflanzen bringt der Bauer zu einem Behälter, der Biogas-anlage genannt wird. Der Behälter sieht ein bisschen aus wie ein Zirkuszelt.

Danach verschließt der Bauer die Biogasanlage ganz dicht, so dass kei-ne Luft von außen mehr hineingelangen kann. Jetzt fangen der Mist und die Maispflanzen an zu gären und dabei entsteht Biogas.

Nach wenigen Wo-chen hat sich genug Biogas in dem Behälter angesammelt. Jetzt kann der Bauer das Biogas abpumpen und zur Stromgewinnung, zum Heizen und Kochen oder Autofahren nutzen.

Erdgas

Vor ungefähr 100 Milli-onen Jahren lebten die Algen und das Plankton, die heute unser Erdöl und Erdgas sind. Sie leb-ten im Meer, starben ab und sind nach ihrem Tod auf den Meeresboden gesunken.

Als immer mehr Sand, Steine und anderes die toten Algen und das Plankton zudeckten, gelangte an sie kein Sauerstoff mehr.

Weil sich über viele hunderttausend Jahre immer weiter Sand und Steine übereinander gelegt haben, entstand nach und nach ein im-mer größerer Druck.

Mit der Zeit bildeten sich aus den toten Algen und dem Plankton das Erdöl und das Erdgas, das sich in unterirdi-schen Lagerstätten sammelte.

Heute können das Erdöl und das Erdgas aus diesen unterirdischen Lagerstätten gepumpt werden. Das kann zur Stromgewinnung, zum Heizen und Kochen oder Autofahren genutzt werden.

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Bioenergie

Bilder: Biogas – Erdgas

Hieraus werden die einzelnen Bilder ausgeschnitten.

B

I

O

E

N

E

R

G

I

E

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Bioenergie

Arbeitsblatt: Biogas in einem chinesischen Dorf

Material: o roter Stift o Arbeitsblatt o Lesetext

An dieser Station erfahrt ihr etwas über die Nutzung von Biogas in China.

Wenn ihr die Geschichte durchgelesen habt, bearbeitet folgende Aufgaben:

a) Findet die Provinz Shanxi auf der Landkarte und kennzeichnet sie.

b) Malt unten das Bild dort rot an, wo das Biogas entsteht und welchen Weg es zurücklegt bis zu der Stelle,

wo es verbraucht wird.

c) Denkt ihr, man könnte so eine Biogasanlage auch in der Stadt benutzen? Begründet eure Antwort (Platz zum Schreiben findet ihr auf der Rückseite des Zettels).

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Lesetext: Biogas in einem chinesischen Dorf

Der Text soll euch helfen, das Arbeitsblatt auszufüllen.

“Wenn wir Biogas zum Ko-chen nutzen, unterscheidet sich das nicht vom Kochen mit Erdgas in der Stadt oder mit einer Gasflasche beim Zelten. Wir haben zwei Herdplatten und das Essen ist im Nu’ fertig. Au-ßerdem sparen wir Geld wenn wir statt Erdgas oder elektrischen Strom Biogas nutzen.“

Das sagt Li Ping aus einem Dorf im Landkreis Shanxi

in China. Sie ist 14 Jahre alt. Während sie spricht, öffnet sie den Schalter des Biogas-Herds. Eine Flamme schlägt pfeifend nach oben. Sie stellt einen Teekessel auf den Herd.

Gerade kommt Li Pings Tante ins Zimmer. Sie drückt ei-nen Schalter an der Wand, man hört den flüsternden Ton im Rohr und eine Lampe geht an. Nach ein paar Sekun-den ist die Biogas-Lampe ganz hell.

„Wenn es draußen dunkel ist, gibt diese Lampe sehr viel Licht, genau wie eine 60-Watt-Glühbirne. Außerdem müssen wir keine Stromkosten bezahlen.“

Li Pings Vater zeigt uns ein Bild, auf dem der Aufbau einer

kleinen Biogasanlage zu sehen ist:

„Das Biogas wird aus Stroh und aus dem Mist aus den Stäl-len gewonnen. So ist immer genug Material vorhanden. Es wird in einem großen Behälter vergoren. Wir benutzen Rohre um das Biogas zu den Kochstellen und Lampen zu

transportieren. Der Behälter und die Rohrleitungen kos-ten ungefähr 130-200 Euro. In chinesischem Geld etwa 1300-2000 Yuan.“

Der Abfall der Biogaserzeugung ist hauptsächlich flüs-sig. Man kann ihn zwischen Obstbäumen und auf Feldern als Dünger nutzen. Der Dünger reicht, um das Getreide und Gemüse gut wachsen zu lassen. Dann kann man dar-aus wieder Essen für die Menschen und Futter für die Schweine herstellen. So erhält man einen Kreislauf, der die Umwelt nicht schädigt.

Inzwischen gibt es im Dorf schon in acht Haushalten sol-

che Experimente. Das ganze Dorf ist sehr froh über die Biogasanlagen, besonders der Dorfbewohner Wang, der sein Gewächshaus mit Biogaslampen beleuchtet und be-heizt.

Herr Wang sagt begeistert: „Auf diese Weise können meine Pflanzen besser wachsen und die Qualität des Ge-müses verbessert sich. Der Abfall aus der Biogasanlage düngt und bewässert die Pflanzen zugleich und erhöht die Fruchtbarkeit des Bodens. Das ist sehr praktisch und verschmutzt die Umwelt nicht.“

Der Bau einer Biogasanlage kostet wenig, aber die Anlage ist langfristig wirksam. Für die Dorfbewohner erleichtert es das Leben und die Arbeit auf dem Hof, zudem werden das Wasser und die Umgebung nun weniger verschmutzt. Sie sind sich einig, dass man die Biogasnutzung in der ganzen Gegend verbreiten sollte.

Bioenergie

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Erdwärme

Im Inneren der Erde ist es heiß. An manchen Stellen dringt heißes Wasser bis nach oben vor. Hier nutzten die Menschen bereits in der Antike das warme Wasser zum Baden. Auch diese Energie kann genutzt werden. Mit dem heißen Wasser können Kraftwerksprozesse betrieben werden und selbst mit nicht sehr tiefen Bohrungen ist es möglich, Häuser zu beheizen.

Erdwärme wird hier nicht sehr intensiv behandelt. Das re-sultiert zum einen daraus, dass sie bisher in Deutschland keine sehr große Rolle spielt. Außerdem ist sie beson-ders schwer durch Experimente vermittelbar. Verwandte Themen sind Vulkane und Thermalbäder, aber auch Tur-bine und Generator, wenn es um Erdwärmestrom geht und Wärmepumpe beim Thema Heizen mit Erdwärme. Es gibt nur eine Erdwärmestation.

Erdwärme

Station: ErdwärmeErdwärme ist ein Thema, dass sich nicht gut in eine Station einordnen lässt. In einem Erdwärmekraftwerk geschieht technisch nichts anderes als in anderen Dampfkraftwer-ken. Optimale Bohrstellen für die Nutzung von Erdwärme zu finden unterscheidet sich nicht merklich davon, nach Erdöl oder Erdgas zu bohren. Deswegen wurde die Erd-wärmestation als Bohrspiel realisiert. Es besteht die Ge-fahr, dass das Spiel inhaltsleer gespielt werden könnte, daher ist hier der Begleittext besonders wichtig.

Die Vorlage muss für alle kopiert werden, da sie gegen-einander spielen und jeder sein eigenes Blatt benötigt.

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Arbeitsblatt: Wärme aus dem Erdinnern

Material: £ Arbeitsblatt £ Lesetext £ Anleitung (1 Seite pro Spieler oder Spielerin)

An dieser Station erfahrt ihr, dass wir die Wärme im Erdinneren nutzen können.

Lest euch die Texte durch. Spielt das Erdwärmespiel. Beantwortet die Fragen auf dem Arbeitsblatt.

a) Was ist Erdwärme?

£ Heiße Moorbäder gegen Krankheiten

£ Frischer Pferdemist

£ Wärme im Inneren der Erde

b) Was ist ein Thermalbad?

£ Ein Schwimmbad am Meer

£ Ein Bad mit Wasser aus heißen Quellen

£ Ein Schlammbad

c) Wie kann man erkennen, dass die Erde im Inneren sehr heiß ist?

£ Vulkanausbrüche

£ Waldbrände

£ heiße Sandstürme

d) Was hat das Spiel mit Erdwärme zu tun?

Erdwärme

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Erdwärme

Lesetexte: Wärme aus dem Erdinnern

Diese Texte helfen bei der Beantwortung der fragen auf dem Arbeitsblatt.

Die Erde ist im Inneren sehr heiß...

...und hat viel Energie. Es gibt zum Beispiel Quellen, aus denen warmes oder heißes Wasser aus der Erde spru-delt. Einige Schwimmbäder nutzen dieses heiße Wasser. Diese besonderen Schwimmbecken werden „Thermal-bäder“ genannt. Sie sind so besonders, weil die Wärme aus der Erde und nicht aus dem Heizkessel kommt. Das Wasser ist so warm, dass du sogar im Winter draußen schwimmen kannst.

Wir können mit Erdwärme aber nicht nur heißes Wasser machen, sondern auch Strom. Dazu muss die Wärmeen-ergie aus der Erde in einem Kraftwerk in Strom umge-wandelt werden.

�

Text für Expertinnen und Experten!Warum ist die Erde im Inneren so heiß?

Die Erde war nicht immer so, wie du sie kennst. Sie war bei ihrer Entstehung eine sehr heiße Kugel aus flüssigem Stein und Metall. Weil es aber im Weltall so kalt ist, kühlte sich die Erde langsam ab. Jedoch nur an der Oberfläche. Ganz tief unter der Oberfläche ist die Erde immer noch glühend heiß, so heiß, dass Stein und Metall flüssig sind. Heute ist es also auf der Oberfläche kühl und tief in ihrem Innern ist die Erde sehr heiß.

Was wird wohl sein, wenn du eine Schaufel nimmst und ein Loch gräbst? Am Anfang ist die Erde kühl. Und wenn du noch tiefer gräbst, so wie die Bergleu-te, die Kohle aus der tiefen Erde holen, wird es immer wärmer.

�

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Anleitung: Spiel Erdwärme

In diesem Spiel erforscht ihr die Erdwärmequellen eurer Mitspieler/innen.

Erdwärme

Ihr wollt ein Thermalbad eröffnen. Dazu braucht ihr warmes Wasser aus der Erde und müsst nach einer heißen Quelle im Erdinnern bohren…

1. Jede und jeder von euch bekommt ein Spielblatt mit den beiden Spielfeldern „Mein Feld“ und „Suchfeld“.

2. Darauf zeichnet ihr nun heimlich eine heiße Quelle in „Mein Feld“ ein. Dazu werden entweder zwei neben-einander oder zwei übereinander liegende Kästchen in mein „Mein Feld“ markiert.

3. Der oder die Jüngere von euch beginnt. Es wird wie bei dem Spiel „Schiffe versenken“ abwechselnd ein Feld benannt (zum Beispiel B/20° C).

4. Die Spielerin oder der Spieler, der zu erst die heiße Quelle (beide Kreuze) gefunden hat gewinnt.

Bohrregel:

a. Es muss oben angefangen werden.

b. Es darf nur nach unten, links und rechts gebohrt werden, nicht nach oben oder diagonal.

c. Wenn ein Spieler oder eine Spielerin nicht mehr nach unten oder zur Seite bohren kann, muss er oder sie wieder von oben anfangen zu bohren.

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44 Lösungsblätter

Lösung: Mit Energie LebenHier gibt es keine Lösung. Gut ist es, wenn ihr auf folgen-de und ähnliche Themen eingegangen seid:

Was essen wir? Wie und woher kommen die Lebensmittel?Mit was kochen wir?Welche Energie nutzen wir zum Kochen?Wie kommen wir wohin und wie lange dauert das?Wie heizen wir unsere Wohnungen?Wie kleiden wir uns?Wobei helft ihr euren Eltern zum Beispiel im Haushalt oder Garten mit?

Lösung: Wärme und TemperaturEs gibt keine Lösung. Beispiele:

a) Es gibt in einem Raum meist mehrere Wärmequellen. Möglichkeiten: Lichteinstrahlung (Sonne, Lampe), Hei-zung, Menschen, elektrische Geräte, Leitungen...). Hier ist auch die Temperatur höher.

b) Kalt ist es meist dort, wo Wärme nach draußen ent-weicht. Gegenstände mit hoher Wärmeleitfähigkeit wie Metalle fühlen sich kalt an.

c) Hier gibt es keine Lösung.

Für Expertinnen und Experten:d) Meist sind die Temperaturen dort niedriger, wo es

sich kalt anfühlt und höher, wo man es warm findet. Manchmal allerdings fühlt sich etwas kälter oder wärmer an, hat aber dieselbe Temperatur, wie die Umgebung. Erklärung: Stoffe leiten Wärme unter-schiedlich gut. Stoffe mit unterschiedlicher Wärme-leitfähigkeit fühlen sich bei gleicher Temperatur un-terschiedlich warm an. Beispiel: Ein Teppich leitet Wärme schlecht, fühlt sich darum warm an (Wärme bleibt in der Hand), Metall leitet Wärme gut und fühlt sich kalt an (Wärme wird aus der Hand „gezogen“).

Lösung: Elektrischer Strom im AlltagHier gibt es natürlich keine Lösung.Ihr solltet darauf achten, beim Thema elektrische Verbrau-cher zu bleiben. Beispielsweise, Nutzung des elektrischen Stroms zu unterschiedlichen Tageszeiten oder Wochenta-gen.

*Lösung: EnergiebegriffeDie Energie aus der Kohle wird im Kraftwerk genutzt und zu elektrischem Strom umgewandelt. Der Strom wird dann aus dem Kraftwerk bis in die Steckdosen eines jeden Hau-ses geleitet. Den elektrischen Strom können wir zum Bei-spiel dazu nutzen um eine Lampe zum Leuchten zu brin-gen. Somit ist der Teil der Energie, den wir nutzen damit die Glühbirne leuchtet, die Nutzenergie. Der Strom wird aber nicht nur in Licht umgewandelt sondern zum größten Teil in Wärme. Und weil du die Wärme eigentlich gar nicht

nutzen wolltest, ist sie ein Verlust. Solche Verluste entste-hen auf dem Weg der Energie auch im Kraftwerk oder in den Stromleitungen.

*Lösung: Turbine und GeneratorLösungstext: a) Eine Turbine ist eine Kreiselmaschine, die Energie flie-

ßender Flüssigkeiten oder Gase in eine Drehbewegung umwandelt.

b) Ein Generator macht elektrischen Strom.

c) Er ist meist in einem Kraftwerk anzutreffen.

d) Ein Dynamo ist ein kleiner Generator an einem Fahrrad.

Lösung: Klimawandel – Treibhauseffekta) Hier existiert keine eindeutige Lösung für die Tempe-

raturen, denn sie sind vom Sonnenstand bzw. vom Ab-stand zwischen Schachtel und Lampe abhängig.

b) Mit Folie drüber wird es in der Schachtel wärmer als ohne. Glas (oder hier die Folie) lässt Licht durch (kurz-wellige Strahlung), Wärme jedoch nicht (langwellige Strahlung). Die Wärme wird also eingesperrt.

c) Das ist bei Gewächshäusern praktisch. So kann man käl-teempfindliche Pflanzen anbauen.

d) Um die Erde herum befindet sich eine Lufthülle, die aus verschiedenen Gasen besteht und die Erde schützt. Diese Hülle heißt Atmosphäre und ohne sie wäre es hier sehr kalt: die in der Atmosphäre vorhandenen Gase sorgen dafür, dass die Sonnenstrahlen auf die Erde gelangen, lassen aber nur einen Teil der von der Erde wieder zurückgestrahlten Wärme in den Weltraum entweichen. Wenn wir diese so genannten Treibhausga-se nicht hätten, wäre es auf der Erde durchschnittlich –18°C kalt (33°C kälter als momentan). Das bekannteste Treibhausgas heißt Kohlenstoffdioxid.

Weil wir Menschen so viel Erdöl, Kohle und Erdgas ver-brennen, verstärkt sich der Treibhauseffekt. Das führt dazu, dass die Temperatur auf der Erde steigt und das Klima sich ändert. Wenn die Temperatur auf der Erde steigt, hat das Auswirkungen. Einige Veränderungen merken wir schon. Diese Veränderungen sind steigender Meeresspiegel, Gletscherschmelze und Wetterveränderungen. Beispiele sind:

∙ Wüsten breiten sich aus. Pflanzen wachsen schlecht und die Menschen haben zu wenig zu essen.

∙ Es kommt zu Trockenheit. Der Wind kann die Erde und ihre Nährstoffe wegpusten.

∙ Hitzewellen machen viele Menschen und Tiere krank. ∙ Viele Schädlinge überleben die Winter und machen Men-schen, Tiere und Pflanzen krank.

∙ Der Meeresspiegel steigt an, weil Gletscher schmelzen.

Lösungsblätter

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Küsten und Inseln sind bedroht.∙ Es kommt zu mehr und schlimmeren Wirbelstürmen.

Lösung: Erneuerbare Energien – SzenarioKeine Lösung für diese Station.

Lösung Erneuerbare Energien – Bildera) Sonnenenergie (evtl. ist wegen des Meeres auch Was-

serkraft erkennbar).

b) Windenergie (wegen des Regens ist auch Wasserkraft als Antwort möglich).

c) Wasserkraft, Energie des fließenden Wassers.

d) Bioenergie, Energie aus Raps (Pflanzenöl) und Holz.

e) Energie von der Erde, also Erdwärme

Lösung: Wie entsteht Wind? a) Der Teebeutel verbrennt fast bis zum Tellerchen. Kurz

bevor er ganz verbrannt ist, hebt er ab und fliegt durch den Raum.

b) Der Teebeutel verbrennt und verliert dadurch an Ge-wicht. Außerdem erhitzt sich die ihn umgebende Luft. Warme Luft steigt in kalter Luft (oder warmes Wasser in kaltem Wasser) nach oben. Irgendwann ist der Teebeu-tel so leicht geworden, dass er zusammen mit der Luft nach oben steigt.

Weitere Begründung: Durch die Erwärmung eines Stoffes erhält er Energie. Das bedeutet, dass die Moleküle sich mehr bewegen als vorher. Wenn sie sich mehr bewegen, brauchen sie mehr Platz. Deswegen ist die Dichte des Stoffes geringer, wenn er warm ist (er wird „leichter“). Der erwärmte Stoff steigt nach oben.


c) Regionale Winde, Beispiel Meer: Die Luft wird in der Nähe des Erdbodens durch die Sonne stärker erwärmt (wie der Teebeutel durch das Feuer) als über dem Was-ser. Das liegt daran, dass sich die Lichtstrahlen auf dem Boden besonders gut in Wärme umwandeln können. Auf dem Wasser geht das nicht so gut, da das Wasser die Son-

nenstrahlen zurückwirft (reflektiert). Die erwärmte Luft steigt nach oben, kühlt sich ab und sinkt wieder nach unten. Gleichzeitig fehlt ja noch Luft an der Stelle, wo sie nach oben gestiegen ist. Daher fließt dort kalte Luft vom Meer nach. So entsteht ein Luftzug, den wir als Wind wahrnehmen.

Für Expertinnen und Experten:Globale Winde: Am Äquator treffen die Sonnenstrahlen fast senkrecht auf den Boden, wodurch eine Erwärmung der dortigen Bodenschichten erfolgt. Diese ist so stark, dass sie nicht vollständig an die unteren Bodenschichten weitergegeben werden kann (Wärmespeicherung), son-dern an die umliegenden Luftmassen abgegeben wird. Der Äquatorbereich hat somit hohe Lufttemperaturen. An den Polen treffen die Sonnenstrahlen in einem flachen Winkel auf die Erde, die dadurch nicht annähernd so stark erwärmt wird wie am Äquator. Die kalten Bodenschichten entziehen auch der Luft ihre Wärme. Die Pole haben somit niedrige Lufttemperaturen. Aufgrund der aufsteigenden warmen Luft entsteht eine Luftzirkulation, in der sich die kalte Luft der Hochdruckregionen und die warme Luft der Tiefdruckregionen austauschen: Die erwärmten Luftmas-sen steigen auf, bis sie in die größeren kalten Höhen ge-langen, wo sie, verbunden mit Wolkenbildung, stark ab-gekühlt werden. Die Dichte der Luft nimmt wieder zu, sie wird schwerer, und sinkt zur Seite des Tiefdruckgebietes wieder ab. An die ehemalige Stelle der aufgestiegenen warmen Luft strömt aus benachbarten Hochdruckgebie-ten kühlere Luft. Diese Luftströmungen nehmen wir als Wind wahr.

Lösung: WindmessgerätHier gibt es keine richtige Lösung, aber ein paar Werte zum Vergleichen.

a) Beim Pusten kann man Wind erzeugen, der bis über 30 Kilometer pro Stunde schnell ist.

b) Beim Laufen wesentlich weniger, über 10 km/h zu kom-men ist schon sehr schwierig.

c) Der durchs Pusten erzeugte Wind kann zum Beispiel bei guter Puste Windstärke 5 erreichen! Das wird nach der offiziellen Einteilung schon als frischer Wind be-zeichnet.

d) Hierfür gibt es keine Lösung. Ab Windstärke 8 solltet ihr aber nicht mehr draußen messen!

c) Es wird spätestens ab Windstärke 8 sehr gefährlich. Denn dann werden Zweige von den Bäumen gebrochen, die herunterfallen können. Es ist aber schlau, auch bei Windstärke 7 nicht mehr in den Wald zu gehen.

Lösung: Windenergienutzung a) Die Diode (das Lämpchen) leuchtet. Der Summer summt.

b) Durch das Pusten wird die Windturbine in eine Dreh-bewegung versetzt. Wie beim Fahrraddynamo oder in einem großen Gaskraftwerk wird durch die Drehbe-wegung in dem Generator/Dynamo Strom erzeugt, der

Lösungsblätter

kühle Luft strömt nach

warme Luft kühlt sich ab

kalte Luft strömt nach

Luft erwärmt sich

und steigt auf

kalte Luft

abgekühlte Luft sinkt nach unten

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die Leuchtdiode zum Leuchten und den Summer zum Ertönen bringt.

c) Wir können Windenergie nutzen um Strom zu erzeugen. Mit dem Strom aus Windenergie können wir alles ma-chen, was wir auch mit anderem Strom tun können. Bei-spielsweise eine Lampe zum Leuchten bringen, die uns abends Licht macht.

Früher wurde Wind genutzt, um Mehl in einer Mühle zu mahlen. Segelboote nutzen die Kraft des Windes. Vielleicht fallen euch noch mehr Sachen ein, wie ihr den Wind nut-zen wollt! Zum Drachen-steigen-lassen, zum Betreiben von Windspielen, um euch die Mütze vom Kopf zu schubsen...So sieht ein richtiges Windrad aus:

Lösung: Wasserkraft – Wasserkreislauf a) Ungefähr so wie unten zu sehen solltet ihr die Begriffe

eingezeichnet haben.


b) Der Wasserkreislauf heißt Kreislauf, weil ein Wasser-tropfen, wenn er den ganzen auf dem Bild gezeigten Weg durchläuft, zumindest theoretisch wieder an genau derselben Stelle ankommt wie am Anfang.

Für Expertinnen und Experten:Es ist natürlich kein richtiger Kreis, denn es gibt unter-schiedliche Wege und Abzweigungen. In der Wirklichkeit ist der Weg des Wassers viel komplizierter, auf dem Bild fehlen zum Beispiel die Pflanzen, Tiere und Menschen, die das Wasser aufnehmen und wieder ausscheiden. Auf der Abbildung sind nur die wichtigsten Wasserspeicher vor-handen. Man nennt Flüsse, Meere, Grundwasser usw. Was-serspeicher, da das Wasser sich dort eine Zeit lang auf-

hält. Die wichtigsten und größten Wasserspeicher auf der Erde sind die Ozeane. Auf den Abbildungen unten seht ihr durch Pfeile die Bewegung des Wassers dargestellt. Daraus lässt sich ungefähr ein Kreis herleiten: Das meiste Wasser verdunstet über den Wasserflächen, vor allem über den Meeren und Ozeanen. Natürlich regnet es auch über dem Meer, aber nicht so viel wie verdunstet. Über der Landflä-che regnet mehr Wasser herunter, als verdunstet.


c) Ohne die Sonne gäbe es keinen Wasserkreislauf. Sie erzeugt ihn erst dadurch, dass durch ihre Wärme Was-ser verdunstet und als Wolke aufsteigt. Die Sonne sorgt auch dafür, dass Schnee und Eis wieder schmelzen und das Wasser in die Flüsse gelangt. Für das Herunterfallen des Wassers aus den Wolken als Regen und Schnee, die Bewegung der Flüsse und das Versickern des Wassers ist allerdings eine andere Kraft zuständig: Die Schwer-kraft der Erde.

d) Aus dem Wasserkreislauf kann man Energie gewinnen, indem man in Flüsse Wasserkraftwerke baut, welche die Bewegungsenergie des Wassers ausnutzen um elektri-schen Strom zu produzieren. Man nennt sie Wasserrä-der, Wasserturbinen oder Wasserkraftwerke. Manche sind in Flüssen direkt eingebaut. Für andere hat man große Stauseen voll laufen lassen.

Andere Möglichkeiten, die Energie des Wasserkreislaufs zu nutzen, sind noch nicht entwickelt worden – aber viel-leicht habt ihr ja eine Idee?

Lösung: Wasserrada) Wenn der Wasserhahn wenig geöffnet ist, läuft das

Wasserrädchen langsamer als wenn der Wasserhahn weiter geöffnet ist.

b) Wenn das Wasserrädchen dicht unter dem Wasserhahn läuft ist es langsamer als wenn es weiter unten fast im Waschbecken läuft.

c) Die Energie des fließenden Wassers, die ein Wasser-rad bewegt, ist also abhängig von der Fallhöhe (Meter) und der Menge Wasser, die in einer bestimmten Zeit aus dem Wasserhahn fließt z.B. Liter pro Sekunde (man nennt das Volumenstrom).

d) Wir können zum Beispiel das fließende Wasser eines Flusses nutzen um eine Wassermühle oder eine Turbi-ne anzutreiben. Damit können wir elektrischen Strom erzeugen oder direkt Maschinen (z.B. eine Getreide-mühle) betreiben.

Lösungsblätter

Schnee

Wolkenbildung

Regen

VerdunstungFlüsse

Grundwasser

Versickerung

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In einem Staudamm wird ein Fluss zu einem großen See aufgestaut. Hier fließt das Wasser steil nach unten und kann eine Turbine antreiben, die Strom erzeugt.


Lösung: Eigenschaften von Licht

Sonne

Spiegelzurückgeworfener Sonnenstrahl

a) Alles, was transparent ist, ist lichtdurchlässig.

b) Keine Lösung. Wichtig: Standort von Lichtquel-le, Schattenwerfer und Schatten.

c und d) Es gilt: der Winkel, mit dem das Licht auf den Spiegel trifft, ist dersel-be, wie der, mit dem das Licht reflektiert wird.

Lösung: Sonnenuhra) Weil sich die Erde dreht und somit das Sonnenlicht

immer anders (in einem anderen Winkel) auf die Erde fällt. Von uns aus gesehen ist es allerdings so, als ob die Sonne wandert. Der veränderte Sonnenstand lässt den Schatten wandern. Und mit dem habt ihr die Zeit gemessen.

b) In China ist es schon viel später als bei uns, denn von dort ist die Sonne zu uns gewandert. In China ist es 7 Stunden später.

c) Dazu hilft ein Spruch: Im Osten geht die Sonne auf, im Süden nimmt sie ihren Lauf, im Westen wird sie unter-gehen, im Norden ist sie nie zu sehen!

Lösung: Sonnenwärme – Absorptiona) Schwarz müsste sich deutlich wärmer anfühlen als weiß.

b) Wenn ihr euch einen windgeschützten, sonnigen Ort ausgesucht habt, wird die Temperatur auf der schwar-zen Fläche ansteigen. Das heißt, dass die erste Tempe-ratur (Umgebung) am niedrigsten ist und die nach drei Minuten am höchsten. Die Temperatur auf der weißen Fläche (3 Min. und 30 Sek.) müsste eigentlich in etwa so hoch sein, wie die Anfangstemperatur.

c) B egründung: Weiße Flächen verhalten sich für Strah-

lung so ähnlich wie Spiegel. Sie reflektieren und kön-nen schlecht Licht oder Wärme aufnehmen. Schwarze Flächen nehmen die Strahlung auf („absorbieren“ sie). Sie geben sie auch wieder ab. Dabei verwandeln sie die kurzwellige Strahlung des Lichts in langwel-lige Wärmestrahlung. Daher wird eine schwarze Flä-che wärmer als eine weiße.

Für Expertinnen und für Experten:Übrigens, Schwarz als Farbe ist ein Widerspruch in sich, da Schwarz die Abwesenheit von Licht und Farbe ist. Je mehr Licht die Oberfläche absorbiert, desto dunkler er-scheint sie.

d.) Wir können den Effekt nutzen, in dem wir uns im Win-ter dunkle Kleidung anziehen. Entsprechend stört es im Sommer, wenn wir dunkle T-Shirts tragen. Beson-ders gut können wir das Sonnenlicht einfangen und Wärme daraus machen, wenn wir eine thermische So-laranlage verwenden. Sie macht Wasser zum Duschen oder für die Heizung warm und nutzt dabei genau den Effekt (Absorption), den wir gerade untersucht haben. Sonnenwärme wird Solarthermie genannt.

Lösung: Sonnenkocher – Fingerwärmera) Der Finger in der Tüte wurde warm. Er ist deutlich wär-

mer als die anderen Finger.

b) Der Fingerwärmer konzentriert die Sonnenstrahlen auf den Finger. Die anderen Finger sind draußen und bekommen die Sonne einfach und unkonzentriert ab. Deswegen werden sie nicht so warm!

Für Expertinnen und Experten: Sonnenlicht wird durch die Alufolie und die Form der Tüte konzentriert (wie auch die Strahlung bei einer Sa-tellitenschüssel).

c) Das könnt ihr auch mit dem Sekundenthermometer beweisen. Es muss anzeigen, dass die Temperatur der Umgebung in der Sonne tiefer ist als die Temperatur im Fingerwärmer.

d) Wenn ihr im Winter kalte Hände habt und die Sonne scheint, könnt ihr natürlich viele Fingerwärmer basteln und damit eure Hände wärmen. Hier sind Handschuhe allerdings praktischer.

Aber nach demselben Prinzip funktioniert ein Solarko-cher. Mit einem Sonnen- oder Solarkocher wird die Son-nenstrahlung mit Hilfe von Spiegeln (Alufolien) so kon-zentriert, dass damit gekocht werden kann. Meist handelt es sich um einen „parabolischen“ Spiegel (wie eine Sa-tellitenschüssel), der die Sonnenstrahlen auf einen im Brennpunkt befindlichen mattschwarzen Topf reflektiert, der die Sonnenenergie aufnimmt („absorbiert“) und so-mit den Inhalt des Topfes zum Kochen bringt. Aber auch sog. „Kochkisten“ sind möglich, wo sich der Topf in ei-ner gut isolierten Kiste befindet. Die Kiste hat oben eine Glasabdeckung und mit Hilfe von Spiegeln wird die Son-nenstrahlung auf den Topf gelenkt.

Lösungsblätter

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Lösung: Solarwärme Brennversuch a) Das Holz verbrennt. Das liegt daran, dass die Lupe

(oder auch die Folienlinse) das Licht auf einen kleinen Punkt konzentriert (das wird auch „bündeln“ genannt). So viel Licht auf einen Punkt bedeutet auch sehr viel Energie auf dieser Stelle. Die wird warm und immer wärmer – bis es brennt.

b) Keine Lösung. Ihr habt euch sicher eine schöne Ge-schichte ausgedacht!

Lösung: Solarstrom – Wie sieht eine Solarzelle aus?a) Unten seht ihr, welcher Begriff zu welchem Teil der Ab-

bildung gehört.


b) Die Oberseite der meisten Solarzellen hat die Farbe blau. Der Oberseitenkontakt dagegen ist silbern (oder grau). Der Kontakt auf der Unterseite ist weiß (manch-mal grau). Die Kontakte sind dazu da, dass der in der Solarzelle erzeugte Strom abfließt.

c) Auch ein abgebrochenes Stück von einer Solarzelle funktioniert noch und man kann damit einen Ver-braucher mit Strom versorgen! Hier gibt es keine Lösung. Eigentlich müsste sich das Papierstück oder euer Propeller drehen. Wenn er das nicht tut, versucht Folgendes:

∙ geht näher an die Lampe oder mehr in die Sonne ∙ klemmt die Wäscheklammer an eine andere Stelle

der Solarzelle ∙ guckt, ob die Krokodilklemmen richtig sitzen! ∙ evtl. gibt es einen dicken Kontaktstreifen oben und

unten (silbern). Dann versucht, die Wäscheklammer dorthin zu klemmen.

∙ vielleicht dreht sich das Papierstück nicht, weil das Loch zu groß geworden ist, an dem es auf der Achse steckt. Probiert ein anderes Papierstück.

Lösung: Solarstrom – NutzungErklärung zur Solarzelle

a) Bei der Krokodilklemme könnt ihr natürlich auch das ganze Kabel malen oder das „offene Maul“ der Klemme.

Solarzelle Krokodilklemme Leuchtdiode

Motor Summer

b) Wenn ihr alles richtig angeschlossen habt und genug Licht auf die Solarzelle fällt, bekommt ihr die Lösung:

Die Leuchtdiode leuchtet. Der Summer summt. Der Motor dreht sich.

c) Eigentlich reicht die Solarzelle aus, um Summer, Leuchtdiode und Motor gleichzeitig anzutreiben. Es kann sein, dass der Summer nicht summt oder sich der Motor langsamer dreht oder die Leuchtdiode nur glimmt. dann gab es zu wenig Licht.

d) Diese Lösung ist eurer Fantasie überlassen.

Lösung: Solarstrom – Motor und AbschattungErklärung zur Solarzelle (Solarstromladegerät)

a) Bei der Krokodilklemme könnt ihr natürlich auch das ganze Kabel malen oder das „offene Maul“ der Klemme.

b) Wenn die Sonne auf die Solarzelle scheint, produzieren

sie Strom, der vom Motor genutzt werden kann. Dieser dreht den Propeller.

c) Je nachdem, wie ihr die Solarzelle abgedeckt habt und wie stark die Sonne scheint läuft der Motor ein biss-chen langsamer oder gar nicht mehr.

d) Keine Lösung für d). Ihr könntet den Motor mit eurem Spielzeug kombinieren oder einfach eine Pappscheibe basteln und anmalen. Vielleicht habt ihr andere Ideen.

Lösungsblätter

Sonnenstrahlung

reflektierter Sonnenstrahl

Oberseitenkontakt

Verbraucher

Unterseitenkontakt

absorbierterSonnenstrahl

+

-

70


Solarzelle Krokodilklemme Leuchtdiode

Lösung: Solarstrom – Ladegerät a) Wenn die Sonne auf die Solarzelle scheint, produziert

sie Strom, der vom Radio genutzt werden kann.

b) Wenn die Solarzelle zu wenig Sonne abbekommt, zum Beispiel im Schatten, produziert sie nicht mehr ge-nügend Strom um das Radio zum Laufen zu bringen. Wenn die Solarzelle kein Licht abbekommt, produziert sie keinen Strom.

c) Hier gibt es viele Möglichkeiten: Ihr könnt z.B. euer Handy aufladen, wenn ihr eins besitzt. Oder ihr ladet die Akkus eurer Taschenlampe damit auf (Achtung: Das geht nicht mit Batterien).

d) Auch hier gibt es viele Möglichkeiten. Ein Solar-La-degerät ist immer dann praktisch, wenn ihr Strom braucht, aber kein Stromnetz in der Nähe ist!

Hier eine Erklärung wie eine Solarzelle funktioniert:Solarzellen wirken wie eine Batterie. Sie produzieren Gleichstrom. Das heißt, dass es eine positive und einen negative Seite gibt. Das ist bei einer Batterie auch so. Sie muss richtig herum in das Gerät gesteckt werden. Die positive Seite bei einer Solarzelle ist unten (Rückseite), die negative oben (meist blau, Vorderseite). Wenn du ein Gerät an die Solarzelle anschließt, musst du darauf ach-ten, dass du jeweils die positiven (meistens roten) und die negativen (meistens schwarzen) Anschlüsse von So-larzelle und Verbraucher (z.B. Solarmotor, Leuchtdiode, Ventilator) miteinander verbindest.Funktionsschema Solarzelle (Photo-Voltaik oder Fotovol-taik genannt):

Lösung: Pflanzenölenergiea) Beim Pressen tritt Öl aus den Samen. Auf dem Papier

entsteht ein Fettfleck.

b) Zum Kochen, Backen, als Treibstoff für Autos und LKWs, zum Heizen, zum Strom herstellen. Vielleicht ist euch auch noch etwas anderes eingefallen.

c) Zum Beispiel: Leinsamen, Walnüsse, Erdnüsse, Oliven.

Lösung: Pflanzenölenergie – Öllampea) Hier gibt es keine Lösung. Es ist eurem Geschmack

überlassen.

b) Verbranntes Pflanzenöl riecht oft wie in einem Imbiss, in dem das Pflanzenöl zu heiß geworden ist. Die Kraft-werke oder Autos, die mit Pflanzenöl betrieben wer-den, haben einen Filter damit es nicht riecht.

c) Wie Erdöl oder Kerzenwachs kann auch Pflanzenöl ver-brennen. Damit überhaupt etwas brennen kann, müs-sen drei Dinge vorhanden sein: Brennstoff, Sauerstoff und Wärme. Wenn eines der drei wegfällt, dann gibt es kein Feuer. Bei der Pflanzenöllampe ist das nicht an-ders. Das Pflanzenöl ist der Brennstoff, der Sauerstoff kommt aus der Luft und die Wärme fürs anzünden lie-fert das Streichholz oder das Feuerzeug.

Zusatzinformation für Expertinnen und Experten: Vergleichen wir die Lampe mit einer Kerze, ist das Pflan-zenöl das Wachs und der Docht der Lampe wie der Docht der Kerze. Wie Wachs ist Pflanzenöl eigentlich nur schwer brennbar. Aber mit einem Docht in der Mitte wird dar-aus ein guter Brennstoff. Entzündungswärme (Streichholz oder Feuerzeug) erhitzt das Pflanzenöl im Docht und an der Basis. Die starke Hitze der Flamme lässt die Pflanzen-ölmoleküle verdampfen. Sie lösen sich vom Docht und brechen auseinander. Nur in einer hauchdünnen Schicht, wo die Bruchstücke mit der Luft in Kontakt kommen, re-agieren sie mit Sauerstoff. Er verbindet sich mit dem Wasserstoff des Pflanzenöles. Es entsteht Wasserdampf. Dieser Prozess setzt Wärme und Licht frei. Durch die neue Hitze zerbrechen immer mehr Moleküle. Eine Kettenreak-tion kommt in Gang. Die Lampe brennt jetzt von alleine.

d) Unsere Nahrung, zum Beispiel Obst und Gemüse, gibt uns Energie, die wir zum Leben brauchen. Mit dieser Energie können wir uns zum Beispiel bewegen. Wir können Holz verbrennen und die Wärmeenergie nutzen.Wir können aus Pflanzen Biogas gewinnen. Mit Biogas können wir kochen, heizen oder in einem Kraftwerk Strom erzeugen. Gut ist es, Bioenergie so zu verwenden, dass in gleichzeitig Wärme und elektrischer Strom erzeugt werden kann. Das geschieht zum Beispiel in Block-heizkraftwerken.

Lösungsblätter

Sonnenstrahlung

reflektierter Sonnenstrahl

Oberseitenkontakt

Verbraucher

Unterseitenkontakt

absorbierterSonnenstrahl

+

-

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Für Expertinnen und Experten: e) Eine richtige und falsche Meinung gibt es natürlich

nicht. Es gibt vielmehr eine Menge Argumente für und gegen die Nutzung von Pflanzen zur Energiegewin-nung.

Für Energie aus Pflanzenöl

Gegen Energie aus Pflanzenöl

∙ Klimafreundlich (CO2 neutral).

∙ Hilft den Bauern Geld zu verdienen.

∙ Das Erdöl reicht länger, wenn wir Bioöl mit ver-wenden.

∙ Wir sind unabhängig von Importen.

∙ Motoren können ohne großen Aufwand umge-rüstet werden.

∙ Menschen haben nicht genug zu essen, aber andere verfahren in ihren Autos deren Nah-rung.

∙ Urwälder werden gero-det, um Palmplantagen anzubauen.

∙ Energieaufwändige Herstellung.

∙ Schadstoffausstoß bei der Nutzung.

∙ Ausrede für Autofah-rer/-innen und Automo-bilindustrie weiterhin viel Auto zu fahren.

Anmerkung: Die Nutzung von Biomasse in Biogasanla-gen ist wesentlich effizienter als Energie aus Pflanzenöl in Verbrennungsmotoren zu benutzen. Bei Biogasanlagen kann die ganze Pflanze genutzt werden.

Vor ungefähr 100 Milli-onen Jahren lebten die Algen und das Plankton, die heute unser Erdöl und Erdgas sind. Sie leb-ten im Meer, starben ab und sind nach ihrem Tod auf den Meeresboden gesunken.

B

Als immer mehr Sand, Steine und anderes die toten Algen und das Plankton zudeckten, gelangte an sie kein Sau-erstoff mehr.

I

Weil sich über viele hun-derttausend Jahre immer weiter Sand und Steine übereinander gelegt ha-ben, entstand nach und nach ein immer größerer Druck.

O

Mit der Zeit bildeten sich aus den toten Algen und dem Plankton das Erdöl und das Erdgas, das sich in unterirdischen Lager-stätten sammelte.

E

Heute können das Erdöl und das Erdgas aus diesen unterirdischen Lagerstätten gepumpt werden. Das kann zur Stromgewinnung, zum Heizen und Kochen oder Autofahren genutzt werden.

N

Lösungsblätter

Lösung: Biogas – Erdgas

72


a) Das Lösungswort: B I O E N E R G I E

b) Unterschiede zwischen Biogas und Erdgas: Erdgas ist vor vielen Millionen Jahren in einem wie-

derum mehrere Millionen Jahre dauernden Prozess entstanden. Biogas entsteht jederzeit aus tierischem und pflanzlichem Material. Darum sind die Erdgas-vorräte begrenzt, denn so schnell wie wir sie aufbrau-chen, können sie nicht neu entstehen.

Erdgas ist auf natürliche Weise tief unten in der Erde entstanden. Biogas entsteht von selbst und auf natür-liche Art. Um es einzufangen und nutzen zu können, müssen wir es allerdings in speziellen Behältern ent-stehen lassen.

Für Expertinnen und Experten: Die Entstehung von Erdgas ist ein geochemischer Um-wandlungsprozess (hauptsächlich beeinflusst durch Druck und Temperatur).Die Entstehung von Biogas ist ein biochemischer Prozess (Faulung/Vergärung).Biogas ist klimaneutral. Es wird bei der Verbrennung nur soviel CO2 freigesetzt, wie die Pflanzen zum Wachstum aufgenommen haben.

c) Biogas ist eine „Erneuerbare“ Energie, weil Biogas vor allem aus Pflanzen gewonnen wird, die schnell nach-wachsen, deswegen entsteht es immer wieder neu. Erdgas ist vor mehreren Millionen Jahren entstanden und ist irgendwann aufgebraucht.

d) Nutzen von Erdgas und/oder Biogas: Zum Kochen und Heizen, im Chemieunterricht in der

Schule, für gasbetriebene Autos, um Wasser für den Haushalt warm zu machen, in Kraftwerken, die daraus Strom produzieren.

Für Expertinnen und Experten: e) Bei der Verbrennung von Biogas und/oder Erdgas ent-

steht vor allem Kohlenstoffdioxid, Wasser und Wärme.

Lösungsblätter

E

Vor ungefähr einem Monat begann die Ent-stehung von Biogas. Der Bauer sammelt zunächst den Mist von seinen Tieren.

R

Nach einigen Tagen hat er genug Mist gesam-melt und holt ihn ab. Au-ßerdem erntet er noch seine Maispflanzen.

G

Den Mist und die Maispflanzen bringt der Bauer zu einem Behälter, der Biogasanlage ge-nannt wird. Der Behälter sieht ein bisschen wie ein Zirkuszelt aus.

I

Danach verschließt der Bauer die Biogasanlage ganz dicht, so dass keine Luft von außen mehr hineingelangen kann. Jetzt fangen der Mist und die Maispflanzen an zu gären und dabei entsteht Biogas.

E

Nach wenigen Wochen hat sich genug Biogas in dem Behälter an-gesammelt. Jetzt kann der Bauer das Biogas abpumpen und zur Stromgewinnung, zum Heizen und Kochen oder Autofahren nutzen.


73


Lösung: Biogas in einem chinesischen Dorf a) Die Provinz Shanxi liegt mitten in China.


b)


c) In der Stadt ist es schwieriger, Biogas zu nutzen. Eine so einfache Anlage kann man dort in den meisten Fäl-len nicht verwenden. Meist gibt es zu wenig Tiere und Pflanzen, die den Rohstoff für die Biogasanlage liefern könnten. Außerdem fehlt in der Regel der Platz dafür (erst recht, wenn an der Stelle Hochhäuser stehen!). Und es ist komplizierter, die Abfälle aus der Anlage los zu werden, da es zu wenig Parks und keine Felder zum Düngen gibt.

In Kläranlagen wird auch Biogas produziert und dort zur Heizung und zur Erzeugung von elektrischem Strom genutzt. Biogas aus großen Biogasanlagen auf dem Land kann auch in die Gasleitungen der Stadt ge-pumpt werden.

Lösung: Wärme aus dem Erdinnerna) Wärme im Inneren der Erde. Diese kann als Energie-

quelle genutzt werden. Im Erdinneren wird es immer heißer je tiefer wir kommen.

b) Ein Bad mit Wasser aus heißen Quellen

c) Vulkanausbrüche. Sie bringen heißes Gestein aus dem Erdinneren an die Oberfläche

d) Um Erdwärme zu finden muss man oft genauso bohren wie ach Ölquellen. Das ähnelt diesem Spiel.

Lösungsblätter

74


erzeugt den Strom folgendermaßen: Der Reifen dreht das Rädchen am Dynamo. Diese Rädchen sitzt auf einer Achse. Auf der Achse ist ein Knäuel aus Kupferdraht. An der Wand des Dynamos sitzen außerdem Magnete. Wann immer sich ein Kabelknäuel zwischen Magneten dreht, beginnt ein Strom in den Kupferdrähten zu fließen. Und dieser Strom lässt die Fahrradlampen leuchten.

El Salvador El Salvador ist ein Staat in Zentralamerika. Es ist ein sehr kleines Land, in dem sehr viele Menschen leben.

Energie Wir brauchen Energie, um uns mit dem Auto, der Bahn oder dem Flugzeug fortzubewegen, wenn wir die Hei-zung einschalten, damit es warm wird, oder das Licht ein-schalten, damit es hell wird. Außerdem brauchen wir En-ergie, um uns selbst zu bewegen und am Leben zu halten. Energie wird in Kilowattstunden (kurz: kWh) gemessen.

Erdgas Erdgas gehört zu den fossilen Energieträgern. Es ist ein energiereiches, brennbares Gas, das vor vielen Millio-nen Jahre tief in der Erde entstanden ist. Es hat sich durch Zersetzung von abgestorbenen Kleinstlebewesen oder Pflanzenteilen gebildet.

Erdöl ist ein energiereiches, brennbares Öl. Es hat sich ähnlich wie Erdgas vor vielen Millionen Jahren gebildet. Es ge-hört auch zu den fossilen Energieträgern.

Erdwärme/Geothermie Die Erde hat in ihrem Inneren viel Wärme. Diese kommt an vielen Stellen als heiße Quelle an die Erdoberfläche. Da die Energie der Erde unerschöpflich scheint wird die Erdwärme zu den Erneuerbaren Energien gezählt. Mit tiefen Bohrungen kann man auch die Erdwärme tief in der Erde nutzen. Geothermie bedeutet dasselbe wie Erd-wärme. „Geos“ ist ein griechisches Wort und bedeutet die „Erde“ und „Thermos“ bedeutet „Wärme“.

Erneuerbare Energien Das sind Energien, die in der Natur vorkommen und die wir nicht aufbrauchen können, weil sie immer wieder neu entstehen. Die Energie vom Wind, vom Wasser, von der Sonne, aus der Biomasse und die Erdwärme sind Erneu-erbare Energien.

Generator Das ist eine Maschine, die Bewegungsenergie in elektri-sche Energie, also Strom umwandelt. Ein ganz einfacher Generator besteht vor allem aus blanken Kabeln. Diese sind immer umeinander gewickelt wie ein Wollknäuel. Um aber Strom zu erzeugen, braucht man ein Magnetfeld. Man kann es nicht sehen, aber Magneten können andere Metalle anziehen. Bei einem ganz einfachen Generator kann das blanke Kabelknäuel auf einer Achse sitzen und

55 Glossar

Absorption Absorption ist eine Eigenschaft, die das Licht betrifft. Sie kann auch Lichtaufnahme genannt werden. Dabei wird das Licht von dem Gegenstand aufgenommen und zu Wärme umgewandelt. Das geschieht besonders auf dunklen Flächen.

Atmosphäre Dies ist eine schützende Schicht aus Gasen, die unsere Erde umgibt. Sie ist ungefähr 700 km dick.

Bioenergie Das ist Energie, die in Pflanzen und Tieren enthalten ist. Beispielweise in Holz oder in Zuckerrüben, aber auch in einem Stück Fleisch oder in der Wurst. Manchmal wer-den nur Teile einer Pflanze zur Gewinnung der Bioener-gie genutzt, zum Beispiel für Pflanzenöl die Früchte oder Samen, Holzreste.

Biogas Biogas ist ein energiereiches Gas, das man zum Heizen und Kochen nutzen kann. Man kann auch Strom daraus gewinnen. Biogas bildet sich, wenn Pflanzen, pflanzliche Rest und tierische Reste ohne Luftzufuhr verrotten. Tieri-sche Reste können auch Gülle und Mist sein. Das passiert unter natürlichen Bedingungen z. B. in Sümpfen. Heute kann man Biogas auch in großen Kesseln herstellen, in die man tierische und pflanzliche Reste hinein tut und luftdicht abschließt. Die Biogasbildung kann man solan-ge fortsetzen wie man tierische und pflanzliche Abfälle zur Verfügung hat. Und so ständig Biogas gewinnen. Bio-gas ist also eine Erneuerbare Energie.

CO2 (kurz Kohlendioxid genannt) Das ist die chemische Formel für Kohlenstoffdioxid, ein Gas (Treibhausgas), das beim Verbrennen von kohlen-stoffhaltigen Brennstoffen, wie Öl, Kohle oder Gas ent-steht. Es ist in der Atmosphäre enthalten. Dort verhindert es, dass die von der Erde aufsteigende Wärme in das Weltall entweicht. Das nennt man Treibhauseffekt. Je mehr CO2 in die Atmosphäre gelangt, desto mehr der aufstei-genden Wärme wird in der Atmosphäre gehalten und die Temperatur der Erdatmosphäre steigt an. Das nennt man dann den Menschen-Gemachten Treibhauseffekt.

Diode/Leuchtdiode Eine Leuchtdiode wird oft – abgekürzt – auch LED ge-nannt. Es ist eine Art Glühlampe, die aber nicht warm oder heiß wird wenn sie leuchtet. Sie hat eine viel län-gere Lebensdauer als eine Glühlampe und verbraucht wesentlich weniger Strom. Leuchtdioden gibt es in ver-schiedenen Farben.

Dynamo Mit einem Dynamo kann man Strom erzeugen und so eine Lampe zum Leuchten bringen, wie z.B. an dem Fahrrad. Wenn sich das kleine Rad am Dynamo beim Fahrradfah-ren dreht leuchten die Lampen am Fahrrad. Der Dynamo

Glossar

75


sich zwischen den Magneten drehen. Oder auch umge-kehrt: Der Magnet sitzt auf der Achse und dreht sich in dem Kabelknäuel. Diesen Generator nennt man Dynamo, der auch am Fahrrad befestigt ist.

Geothermie s. Erdwärme

Grad Celsius (°C) Das ist die Einheit in der Temperatur gemessen wird. Im Sommer ist es in Deutschland tagsüber über 20 °C. Wenn es 0°C oder weniger ist, dann gefriert Wasser. Unsere Körpertemperatur liegt bei 37°C.In anderen Ländern, z.B. in Amerika, hat man eine ande-re Einheit gewählt, um die Temperatur zu messen. Diese heißt: Fahrenheit

Klima/Klimawandel Als Klima wird das Wetter über einen Zeitraum von min-destens 30 Jahren bezeichnet. Spricht man über Klima, so sind das Wetter aller Jahreszeiten und die Unterschiede von Tag und Nacht über mindestens einen Zeitraum von dreißig Jahren gemeint. Das Klima sagt etwas über das durchschnittliche Wetter für ein bestimmtes Gebiet auf der Erde aus. Verändert sich das Wetter in einem so lan-gen Beobachtungszeitraum spricht man von Klimawandel.

Kilowattstunde (kWh) Das ist die Maßeinheit für Energie, wie Kilometer pro Stunde (km/h) für Geschwindigkeit. Wenn die Strom-rechnung kommt, steht darin, wie viele Kilowattstunden in einem Monat verbraucht wurden. Entsprechend muss be-zahlt werden. Wenn eine Solaranlage mit der Leistung von einem Kilowatt eine Stunde lang Sonnenlicht in Strom um-wandelt, so ist das eine Energiemenge von einer Kilowatt-stunde. Eine Kilowattstunde wird kWh abgekürzt. Dabei steht das „k“ für Kilo und meint damit 1000. Eine Kilowatt-stunde sind auch 1000 Wattstunden. Das „W“ steht für Watt und das „h“ für Stunde. Stunde heißt auf Englisch „hour“.

Kraftwerk Ein Kraftwerk ist eine Art „Fabrik“ in der elektrische En-ergie, also Strom, aus fossilen oder Erneuerbaren Energi-en hergestellt wird.

Krokodilklemme Die Krokodilklemme ähnelt der Schnauze eines Kroko dils mit seinen Zähnen. Daher der Name. Sie funktioniert wie eine Wäscheklammer, kann jedoch elektrischen Strom leiten, da sie aus Metall ist.

Leistung Leistung ist die Energie, die in einer bestimmten Zeit ver-braucht wird. Eine Leistung hat zum Beispiel jedes elek-trische Gerät. Sie wird in Watt (kurz W) gemessen.

Nutzenergie Nutzenergie ist die Energie, die wir von einem Energie-träger nutzen können. Wird Holz verbrannt ist die entste-

hende Wärme die Nutzenergie. In einer Glühbirne wird elektrischer Strom in Licht umgewandelt. Das Licht ist die Nutzenergie. Es entsteht auch Wärme, die wir aber nicht nutzen.

Photovoltaik/Fotovoltaik Das ist die Umwandlung von Sonnenlicht in Strom. Das pas-siert in einer Solarzelle. Man nennt sie auch Fotovoltaikzelle.

Reflexion Reflexion ist eine Eigenschaft, die das Licht betrifft. Sie kann auch Lichtabstoßung genannt werden und geschieht besonders in Spiegeln oder durch sehr helle Flächen. Bei der Reflexion wird das Licht zurück geworfen (weiße Flä-chen, Spiegel).

Solarstrom Strom, der aus Sonnenenergie gewonnen wurde wird So-larstrom genannt.

Solarthermie So wird die Sonnenwärme genannt.

Solarzelle/ Photovoltaikzelle/Fotovoltaikzelle Solarzellen sind dünne Kristallplatten aus Silizium. Silizi-um gewinnt man aus Sand in einem sehr komplizierten Verfahren. Trifft Licht auf die Solarzellen entsteht eine elektrische Spannung und ein elektrischer Strom fließt. Kurz gesagt: mit Solarzellen kann man elektrischen Strom machen. Fotovoltaikzelle ist ein anderes Wort für Solar-zelle. Es leitet sich aus dem griechischen Wort „Photo“ ab. Photo bedeutet Licht. Voltaik leitet sich von dem Na-men des Erfinders der Batterie Alessandro Volta ab. Oft wird nur kurz PV-Zelle gesagt.

Sonnenkocher Mit großen Metallspiegeln werden die Strahlen der Son-ne gebündelt und auf eine bestimmte Stelle gelenkt. Die-se Stelle wird Brennpunkt genannt. Wenn man an diese Stelle einen Topf mit Wasser oder eine Pizza hinstellt, werden sie erhitzt. So kann man ohne Gas, Kohle oder Strom kochen. Es gibt auch ganz einfache Sonnenkocher. Eine gut Wärme isolierte Kiste, die mit Alufolie ausge-schlagen ist und ein oder zwei Glasscheiben hat, durch die die Sonnenstrahlen in das Innere der Kiste scheinen.. Der Deckel hat manchmal einen Spiegel. In die Kiste wird der Topf mit dem Essen gestellt, dass erhitzt werden soll. Dann stellt man die Kiste so in die Sonne, dass möglichst viel Sonne in die Kiste scheint. Diese Kocher werden auch Solaröfen genannt.

Transparenz Transparenz ist eine Eigenschaft, die unterschiedliche Materialien betrifft. Sie kann auch Lichtdurchlässigkeit genannt werden. Scheint das Licht durch einen Gegen-stand hindurch, so ist dieser transparent. Das geschieht zum Beispiel bei einer Glasscheibe, der Luft oder einem dünnen Stoff.

Glossar

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Treibhauseffekt Siehe Erklärung CO2.

Treibhausgase Das sind die Gase, die von der Erde aufsteigende Wär-me abfangen. Viele kommen in der Natur vor, wie zum Beispiel Kohlendioxid (CO2) und Methangas, das beim Vergären von Biomasse entsteht.

Turbine Eine Turbine kann man auch „Kreiselmaschine“ nennen. Sie ist eine Energiemaschine, die Energie von fließenden Flüssigkeiten oder Gasen in Drehenergie umwandelt. Mit der Drehbewegung wird eine angekuppelte Arbeitsma-schine, wie beispielsweise ein Generator angetrieben und so wird Strom erzeugt. Turbinen sind eigentlich eine Weiterentwicklung von Wasserrädern, die früher zum Mahlen des Getreides oder zum Sägen von Holz genutzt wurden.

Verlust Bei der Produktion von Strom aus fossilen Energie quell-en in Kraftwerken wird immer auch ein bestimmter Anteil Wärme erzeugt. Es wird also nicht alle Energie, die in der Kohle, dem Öl oder dem Gas steckt in Strom umgewan-delt. Dieser Anteil geht für die Stromproduktion verloren und wird als Energieverlust bezeichnet. Auch Autos und kleine und große Geräte haben beim Betrieb einen En-ergieverlust. Forscher arbeiten daran den Energieverlust der Geräte und Autos zu verringern.

Wasserkraft Wasser hat sehr viel Kraft. Die Wasserkraft wird in Wasser-kraftwerken genutzt, um elektrischen Strom zu gewinnen. Die Wasserkraft gehört zu den Erneuerbaren Energien, da Wasser immer wieder nachfließen kann und sich nicht verbraucht.

Wasserrad Das Wasserrad ist ein Teil einer Wassermühle. Das Was-serrad wird durch die Energie des fließenden Wassers gedreht. Mit der Wassermühle wurde früher Getreide ge-mahlen und Holz gesägt. (Siehe auch Turbine)

Watt (W) Watt ist eine Maßeinheit für elektrische Leistung. Eine 40W Glühbirne wandelt in 1 Stunde 40Wh elektrischer Energie in Licht und Wärme um.

Windenergie Der Wind hat Energie. Das kann man z.B. daran erkennen, dass er Windräder drehen kann oder Segelschiffe fahren lässt. Je stärker der Wind weht, desto mehr Energie steckt in ihm. Die Windenergie gehört zu den Erneuerbaren En-ergien, da sich der Wind immer wieder neu bildet und nicht verbraucht werden kann.Windmessgerät Mit dem Windmessgerät wird die Windgeschwindigkeit gemessen. Die Windstärke wird von „still“ bis „Orkan“ gemessen. Man gibt die Windstärke in Beaufort (bft) oder Knoten an. Wird eine Windstärke von 9 Beaufort gemes-sen ist das „Sturm“.

Winkel Richtungsunterschiede, Neigungen und Drehungen be-schreiben wir mit Hilfe von Winkeln. Wenn man zum Bei-spiel Licht auf einen kleinen Taschenspiegel leuchten lässt, kann man es mit dem Spiegel in eine andere Rich-tung lenken. Das eintreffende Licht und das abstrahlende Licht stehen in einen Winkel zueinander, den man verän-dern kann, indem man den Spiegel dreht. Winkel werden in Grad gemessen.

Glossar

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66 Anhang

Laufzettelvordrucke

Die erste Variante unterscheidet zwischen Pflicht- und Wahlstationen. Hier ist es die Entscheidung, worauf der Lernschwerpunkt liegen soll. Im zweiten Fall wird nach Themenbereichen unterschieden. Hier geht es darum, sich ein möglichst breites Themenspektrum zu erarbeiten.

Laufzettel Lernen an Stationen: Erneuerbare Energien

Nr. Name der Station P – Pflicht W – Wahl

Erledigt (X)

1

2

3

Laufzettel Lernen an Stationen: Erneuerbare Energien

Nr. Name der Station Erledigt (X)

1 Stationen zu EnergieBsp.: Was ist Energie

2 Stationen zu Energie

3 Stationen zu SonnenenergieBsp.: Solarstrom – Summer und Abschattung

4 Stationen zu Sonnenenergie

5 Stationen zu Sonnenenergie

6 Stationen zu WindenergieBsp.: Windmessgerät

7 Stationen zu Windenergie

8 Stationen zu Windenergie

9 Stationen zu WasserkraftBsp.: Wasserrad

Hinweise für den Laufzettel:

Die folgenden Hinweise können auch an die Schüler und Schülerinnen auf der Rückseite des Laufzettels ausgege-ben werden.

Wir haben viele Versuche zu „Energie“ mit Schwerpunkt Erneuerbare Energien aufgebaut. Ihr solltet Stationen aus möglichst unterschiedlichen Bereichen durchlaufen. Das heißt, wenn ihr bereits eine Windenergiestation ge-macht habt, solltet ihr ein anderes Thema wählen. Es gibt Pflicht- und Wahlstationen

Findet euch zu zweit zusammen und sucht euch eine freie Station. Bei der Station lest zuerst die Arbeitsanweisungen durch!Wenn ihr an einer Station fertig seid, räumt auf! Wenn ihr eine Station beendet, macht ein Kreuz bei „Er-ledigt“ in der Tabelle.Gebt die fertigen Arbeitsblätter bitte an uns ab. Vergesst nicht, eure Namen auf jedem Blatt einzutragen.

Wichtig: Lest euch erst die Anleitungen gut durch! Und jetzt viel Spaß und Erfolg !

Anhang

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Literatur

Beer, Angelika/Fliegenschnee-Jaksch, Martin (Reda ktion) (2005): Wind, Windräder und Co. St. Pölten, Österreich: IG Windkraft Österreich.

Dürrschmidt, Dr. Wolfram/Zimmermann, Gisela/Böhne, Dieter (Redaktion) (2006): Erneuerbare Energien, Innovationen für die Zukunft. Berlin: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit. Download: www.bmu.de [Zugriff 20.06.2007].

Hölzinger, Nadine (2006/2007): Kleines Handbuch für Klimaretter und solche, die es werden wollen. Lehrerleit-faden, Kopiervorlagen und Arbeitsblätter für den Sach-unterricht (4. Klasse) und den naturwissenschaftlichen Unterricht (5. Klasse). Berlin: UfU e.V.

Institute for Environment and Development China (IED) (2005): Energy of the future – Renewable Energies (nur in chinesischer Sprache erhältlich). Peking.

Lindseth, Liv R. (2004): Humor impact on learning. In: Best Practice Guide to Energy Efficiency Information, Education and Training. Projects targeted at Children. EU-SAVE project # 4.1031/Z/01-043/2001. Kopenhagen.

Links

www.powerado.deDie Projektplattform des powerado-Projekts mit powerado – dem Spiel und dem ausführlichen Begleit-material.

www.ufu.deVerantwortlich für die „Renewables in a Box“ im powerado-Projekt.

www.bmu.de Aktuelle Informationen des Bundesumweltministeriums zum Thema.

http://www.umweltbundesamt.de/klimaschutz/in-dex.htm Das Umweltbundesamt informiert im Internet rund um Klimaschutz.

http://www.unendlich-viel-energie.de/Die Seite der Kampagne Deutschland hat unendlich viel Energie, aus der auch gut nutzbare Filme herunter zu laden sind.

www.die-erneuerbaren.de Das Vorgängerprojekt mit Materialienlisten und Links.

http://www.ufu.de/fifty-fifty.html Das fifty/fifty Portal (Energiesparen an Schulen).

http://www.schule-energie-bildung.de/ Der Bundesverband Schule, Energie, Bildung.

www.igwindkraft.at „Wind, Windräder und Co“, Unterrichtsfilm („Die Wind-müllerInnen“) und Unterrichtsmaterialien. St Pölten, IG Windkraft Österreich.

www.kate-berlin.de Bieten Schulprojekte und Betreuung von Nord-Süd-Schulpartnerschaften zu Klimaschutz- und Umweltthe-men an.

http://www.solid.de„Sonne, die Erste – Die Photovoltaikanlage in der Bis-marckschule“. Nürnberg, solid gGmbH.

www.nils-isfh.de Eperimentiersysteme für die Schule zu Sonnenenergie: NILS – ISFH, Hameln.

http://www.carmen-ev.de/Centrales Agrar-Rohstoff-Marketing und Entwicklungs- Netzwerk e.V.

Literatur und Links

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Materialien der Box Primary

Literatur/Medien Ordner und CD mit Box Primary Materialien

Mess- und Ladegeräte StoppuhrHandwindmesserSekundenthermometerLadegerät Sonne für alle Geräte

Elektrische Verbraucher und Zubehör MotorenDiodenKrokoklemmen rotKrokoklemmen schwarzSummerRadio für Solarladegerät

Solar SonnenbrillenFresnel-LinseSolarbruchSolarzellenSolarklammern

Wind Windräder (Lemo) Windscheibe

Wasserkraft Stricknadeln

Biomasse Tütchen Holzpellets und Raps

Materialien der Box Primary

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Materialienübersicht zu den Stationen

Name der Station Material in der Box Primary Zusätzlich zu besorgendes Material

Station Mit Energie leben kein Material kein Material

Station Wärme und Temperatur Sekundenthermometer rote und blaue Symbole

Station Elektrischer Strom im Alltag kein Material kein Material

*Station: Energie – Energiebegriffe kein Material kein Material

*Station: Turbine und Generator Dynamotaschenlampe kein Material

Station Klimawandel – Treibhauseffekt Sekundenthermometer, Stoppuhr

Pappschachtel, Papier, Klarsichtfolie, Gummiband

Station Erneuerbare Energien – Szenario kein Material Bastelmaterial oder Stift und Papier.

Station Erneuerbare Energien – Bilder kein Material kein Material

Station Wie entsteht Wind? Abbildung „Wie entsteht Wind“

Teebeutel, Feuerzeug, 2 Tellerchen, Schere

Station Windmessgerät Windmessgerät, Windscheibe kein Material

Station Windenergienutzung Windrad, kleines Lämpchen (Leuchtdiode), Summer, 2 Krokodilklemmen

kein Material

Station Wasserkreislauf kein Material kein Material

Station Wasserrad Stricknadel Teelichthülle, Schere, evtl. Klebe band, um die Nadel am Verrutschen zu hindern

Station Eigenschaften von Licht kein Material Alltagsmaterialien, Spiegel oder alte CDs

Station Sonnenuhr kein Material Kreide oder Schere, Atlas

Station Sonnenwärme – Absorption Sekundenthermometer, Stoppuhr

Weißes Papier und schwarzer Filzstift oder weiße und schwarze Steine oder andere helle und dunkle Gegenstände

Station Sonnenkocher – Fingerwärmer Sekundenthermometer Alufolie, Kleber, Papier, Schere

Station Sonnenwärme – Brennversuch Folienlinse, Sonnenbrille Lupe, Holzstück oder Brettchen

Station Solarstrom: Wie sieht eine Solarzelle aus?

Solarzellenbruch, Motor, Wäscheklammer mit Krokodilklemmen

Papier, Schere, Nadel zum Einstechen des Lochs für die Motorwelle, Stifte

Station: Solarstrom – Nutzung Solarzelle, Krokodilklemmen, Lämpchen (Leuchtdiode), Summer, Motor


Station: Solarstrom – Motor Solarzelle, Krokodilklemmen, Motor


Station: Solarstrom – Ladegerät und Abschattung

Scotty-Pro-Ladegerät inkl. Zubehör, Radio

kein Material

Station: Pflanzenölenergie kein Material saugfähiges Umweltpapier, Ölsamen (z.B. Sonnenblu-menkerne, Sesam), Esslöffel, feste Unterlage (z.B. Holzbrett)

Materialienübersicht

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Station: Pflanzenölenergie – Öllampe kein Material entweder Schraubglas, Docht, Schere oder eine Öllampe, Pflanzenöl, Feuer-zeug, Ölsamen der genutzten Ölsorte, Handtuch oder Küchenrolle.

Station: Biogas – Erdgas Bilderkärtchen Erd- und Bio-gas (je 5)

kein Material

Station Biogas in einemchinesischen Dorf

kein Material kein Material

Station Wärme aus dem Erdinnern kein Material kein Material

Materialienübersicht

Stationen, die mit * gekennzeichnet sind, sind schwieriger, da sie z.B. Vorwissen in Physik voraussetzen oder schwierige Wörter gefragt sind.

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Materialien aus der Box Primary Firma Beschreibung

WindräderSolarzellen

Lemo-SolarLehnert Modellbau Solartechnik GmbHVersand: Postfach 123174899 Bad RappenauTel.: 07264/4248Fax: 07264/4560www.lemo-solar.de [email protected]

Solar Versandhaus, Schwerpunkt Solarer ModellbauAuch solare Experimente, Solardisplays, und Windräder

Solares Ladegerät,Solarzellen

SOLARCInnovative Solarprodukte GmbHGustav-Meyer-Allee 25D - 13355 BerlinFon +49 30 46307-165Fax +49 30 46307-167http://www.solarc.de

Solare Kleinanwendungen, solares Puppenhaus

Messgeräte, Krokodilklemmen,Solarbruch

Conrad Electronic GmbHKlaus-Conrad-Str. 192240 HirschauTel.: 09622 / 30 – 0Fax: 01805 / 31 21 10http://www1.conrad.de

Elektronikkaufhäuser. Bundesweit Filialen und Onlinekaufhaus. Ver-schicken auch Kataloge mit ihren Produkten

Solare Wäscheklammer Manfred BauerBeckerstraße 1401109 DresdenTel. 0351/[email protected]

Solarversand, viele unterschiedlichen Produkte verfügbar

SolarCosaInhaber: Dr. rer. nat. Stefan RauscherRigaer Str. 3-4D-10247 BerlinTel: 0049 (0) 30 / 233 67 00 – 0Fax: 0049 (0) 30 / 233 67 00 – 13http://www.solarcosa.de/

Solar Versandhaus

OPITEC Handel GmbHSulzdorf / Hohlweg 1D-97232 Giebelstadt09334/941122 oder 09334/[email protected]://www.opitec.de/

Bastelversand, HobbybedarfBieten verschiedene Kleinmodule und Motoren an. Hier gibt es sehr billige Module, die aber nicht empfehlenswert sind. Solarmoto-ren ebenfalls sehr günstig.

Manchmal können gemeinnützige Vereine oder Bildungs-einrichtungen auch direkt von Solarstromanlagenherstel-lern Solarbruch zum Basteln erwerben. Erkundigen Sie sich nach Herstellern in Ihrer Nähe.

Bestelladressen Spezialmaterialien

Die folgende Tabelle erhebt keinen Anspruch auf Vollstän-digkeit. Hier ist eine Auswahl genannt.

Bestelladressen

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Quellen der Abbildungen

Erneuerbare Energien: Sonnenuntergang: http://www.pixelio.de/ Fotograf: sonne_tilly7

Erneuerbare Energien: Sturm http://www.pixelio.de/ Fotograf: sturm_bar-blog.de

Erneuerbare Energien: Wasser http://www.pixelio.de/ Fotograf: Udo Baumgärtner

Erneuerbare Energien: Brennholz http://www.pixelio.de/ Fotograf: Stihl024

Erneuerbare Energien: Erde http://www.pixelio.de/ Fotograf: O.Fischer

Sonnenkocher: http://www.kgs-norderney.de/4_kocher/solar1.jpg

Geysir: http://www.pixelio.de/ Fotograf: Dose

Erdinneres: http://www.pixelio.de/ Fotograf: Jordens_inre

Abbildung: In den Stationen genutzte Icons aus dem powerado-Spiel:

Quelle: iserundschmidt 2005

Energie Solaranlage


Bioenergie

Windrad Erdwärme

Wasserkraft

Quellen

Documents

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