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Hand-reichungreichung

Erneuerbare Energien

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Kapitel 1Worum geht es?Was, wie und für welche Zwecke sollen Schülerin-nen und Schüler heute lernen? Welche Kompetenzen müssen sie entwickeln, um in der globalisierten Welt des 21. Jahrhunderts nicht nur zu bestehen, sondern verantwortungsvoll an deren Gestaltung teilhaben zu können? Wie können sie den komplexen ökonomi-schen, ökologischen, gesellschaftlichen und politi-schen Herausforderungen begegnen? Welche Fähig-keiten und Kenntnisse benötigen sie, um sich aktiv an der nachhaltigen Gestaltung ihres eigenen Lebens-raums und der Welt beteiligen zu können?

Die KLIMA ARENA gibt Hilfestellungen, um diese Fragen zu beantworten.

Als außerschulischer Lernort für Bildung für Nachhal-tige Entwicklung (BNE) haben wir als KLIMA ARENA das Ziel, Kinder und Jugendliche zum Denken und Handeln im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung zu befähigen. Mit unserem umfassenden Bildungsange-bot möchten wir junge Menschen dazu anregen, so-wohl die aktuellen als auch die zu erwartenden globa-len Herausforderungen zu erkennen und zu bewerten. Zugleich lernen sie, die Konsequenzen getroffener Entscheidungen zu verstehen und werden ermutigt, aktiv an der Gestaltung und Entwicklung einer nach-haltig agierenden Gesellschaft teilzunehmen.

Werden Sie zum Klima-Fan!

Nutzen Sie unser ergänzendes, fächerübergreifen-des Bildungsangebot und erfahren Sie zusammen mit Ihren Schülerinnen und Schülern mehr über die

komplexen Auswirkungen und Anpassungsprozesse, die klimatische Veränderungen hervorrufen. Die interaktive Ausstellung im Innen- und Außenbereich, Workshop-Angebote, Lehrerfortbildungen und das Rahmenprogramm der KLIMA ARENA bieten zahl-reiche Ansatzpunkte, um für den Klimawandel zu sensibilisieren und persönliche Handlungsoptionen aufzuzeigen.

Mit Handreichungen wollen wir Sie als Lehrkräfte dazu anregen, Arbeitspakete aus unseren Bildungs-modulen an ihrer Schule umzusetzen. Ermöglichen Sie Ihren Schülerinnen und Schülern, die Auswirkun-gen und Anpassungsprozesse des Klimawandels zu erleben und anhand von Anleitungen und Beispielen guter Praxis auf den eigenen Schul- und Lebensbe-reich zu übertragen.

Machen Sie sich mit uns auf den Weg!

Wenn Sie sich mit anderen Lehrkräften, unseren Mit-arbeitern und Mitarbeiterinnen oder Expertinnen und Experten austauschen wollen, laden wir Sie herzlich ein, Teil unseres BNE-Netzwerkes zu werden. Das BNE-Netzwerk trifft sich im Rahmen der „Experten-runde Bildung“ zwei Mal jährlich in der KLIMA ARENA.

Das BNE-Netzwerk der Klimastiftung für Bürger ist vom Bundesministerium für Bildung und For-schung und der Deutschen UNESCO-Kommission für sein herausragendes Engagement im Rahmen des UNESCO Weltaktionsprogramms Bildung für nachhaltige Entwicklung in den Jahren 2016, 2017 und 2018 ausgezeichnet worden.

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1.1 Die Handreichung als TüröffnerSie möchten mit Ihren Schülerinnen und Schülern verstärkt Themen der Nachhaltigkeit bearbeiten? Sie haben Interesse, auch außerhalb des regulären Unterrichts Klassenprojekte durchzuführen? Sie möchten die Kinder gerne darin unterstützen, sich auch emotional mit Nachhaltigkeitsthemen ausein-anderzusetzen und zu erleben, wie bedeutsam der nachhaltige Umgang mit unserer Natur und Umwelt für das eigene Leben ist?

Die Handreichungen unserer Bildungsmodule sind Komponenten des Unterstützungsportfolios der KLI-MA ARENA. Sie unterstützen Sie darin, für sich und Ihre Schule einen eigenen Zugang zu den unterschied-lichen Themenfeldern der BNE zu erschließen. Zudem fi nden Sie darin Beispiele guter Praxis von Schulen, die verschiedene Unterrichtsaktivitäten rund um unsere Module Bienen, Erneuerbare Energien spielerisch erle-ben, Schulgarten, Streuobstwiese, Wald und Weinbau bereits gestaltet und erfolgreich durchgeführt haben.

Dieser Erfahrungsschatz kann Ihnen als Orientierung dienen, BNE an Ihrer Schule aktiv umzusetzen – als Einzelaktivität oder als Jahresprojekt entlang des Jahreszyklus.

Verknüpfen Sie Ihre Schulaktivitäten doch mit dem Besuch einer unserer Workshops und unserer inter-aktiven Ausstellung der KLIMA ARENA. Unser alters-gemäßes Workshop-Angebot bietet sich an, um gemeinsam mit Ihrer Klasse tiefer in die Thematik ein-zusteigen und neue Ideen für Projekte an Ihrer Schule zu entwickeln (siehe Grafi k 1).

Das Unterstützungsportfolio der KLIMA ARENA

Mit dem Besuch der KLIMA ARENA ermöglichen Sie Ihren Schülerinnen und Schülern einen spannenden Einstieg in das Themenfeld. Im Anschluss entschei-den Sie, wie Sie die BNE didaktisch gestalten und in Ihren Schulrahmenplan einbetten. Deswegen sind die Handreichungen nicht als konkrete Handlungsan-weisungen zu verstehen; sie zeigen vielmehr auf, was möglich ist, stellen dar, woran bei einem Projekt ge-dacht und was geplant werden sollte und öffnen den Blick für vernetztes Denken und Handeln.

Grafi k 1: Unterstützungsportfolio (Quelle: eigene Darstellung)

Aktivitäten und Projekte an den

Schulen

ExpertenrundeBildung

Lehrerfortbildung

Workshops

Handreichungen zu Bildungsmodulen

Besuch derKLIMA ARENA

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1.2Was können wir tun? Wie kann es gehen?Die Handreichung beinhaltet im Wesentlichen zwei Aspekte: Sie beschreibt das WAS und gibt eine Orien-tierung für das WIE.

Inhalte und Aktivitätsbeschreibungen sind die eine Ebene. Die andere Ebene beschreibt Instrumente des Projektmanagements. Dieser Bereich ist unabding-bar, wird aber häufig unterschätzt. Es kann leicht passieren, dass die Inhalte detailliert geplant werden, aber dem WIE, also der Frage der Organisation, nicht genügend Aufmerksamkeit gewidmet wird.

Während die Projektaktivitäten inhaltlich variieren können, weil sie vom jeweiligen spezifischen Standort und den Rahmenbedingungen einer Schule abhän-gen, sind die Werkzeuge des Projektmanagements gleich.

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Kapitel 2Das Projektmanagement: ein wichtiges Geländer für das GelingenDenken Sie bei einzelnen Aktivitäten in der Struktur eines Projektes. Diese Herangehensweise unterstützt Sie darin, das Ziel nicht aus den Augen zu verlieren, Ressourcen gut zu verteilen und über eine aktive Beteiligung die Akteure in die Mitverantwortung zu nehmen. Schülerinnen und Schüler können sich hier selbst als Gestaltende erleben und ihr Lernen selbst in die Hand nehmen.

Das Projektmanagement beantwortet und regelt wesentliche Fragen:

Welche Ziele setzen wir uns? Welche Aufgaben ergeben sich daraus? Wer ist beteiligt? Welche Aufgaben sind von wem zu erledigen? Wie und womit werden die Aufgaben erledigt? Wann fi ndet was statt?

Damit bildet das Projektmanagement die Klammer um die Gestaltungsprozesse in der Schule und in der Klasse.

Insbesondere wenn die Aktivitäten sich über ein gan-zes Schuljahr erstrecken sollen, empfi ehlt es sich, das Projekt ins Schulcurriculum einzubetten. So können Ihnen entsprechende Unterrichtszeiten für die Aktivi-täten zur Verfügung gestellt werden und Lehrkräfte, die nicht unmittelbar an den Projektaktivitäten betei-ligt sind, haben die Möglichkeit, das Projekt trotzdem zu unterstützen (siehe Grafi k 2).

Ihre Schülerinnen und Schüler werden selbst zu Managern, wenn sie auch selbst auf der Projektma-nagementebene aktiv sind: Sie übernehmen Mitver-antwortung für die Organisation und Steuerung der Aktivitäten.

Projektmanagement – die 10 Schritte

Grob

plan

ung

Fein

plan

ung

Um

setz

ung

Um

setz

ung

1

6

2

7

3

8

4

9

5

10

Auftrag klären„Das Projekt

bekommt einen Steckbrief.”

Arbeitspakete schnüren &

strukturieren„Was muss genau gemacht werden?”

Aktivitäten beschreiben & Verantwortung

übernehmen„Wer macht was?”

Zeitabläufe festlegen

„Wann wird was gemacht?”

Planungs-ergebnisse

präsentieren„Zeigt, was Ihr geplant habt!”

Projekt durchführen & abschließen„Jetzt geht‘s richtig los!”

Umfeld berücksichtigen

„Wer ist von unserem Projekt

betroffen?”

Ziele festlegen„Was wollen wir

erreichen?”

Phasen planen & Meilensteine

festlegen„Eins nach dem

anderen!”

Projektvertrag abschließen„Team und

Auftraggeber verstehen sich.”anderen!”

gemacht werden?” „Wer macht was?”

Projektmanagement – die 10 Schritte

Auftrag klären„Das Projekt

bekommt einen Steckbrief.”

geplant habt!”

erreichen?”

„Jetzt geht‘s richtig los!”

Grafi k 2: Die 10 Schritte nach Ulig-Schoenian und Gessler

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2.1GrobplanungIm Gegensatz zu den einzelnen Aktivitäten innerhalb von Projekten, gleichen sich die Werkzeuge des Pro-jektmanagements bei jedem Projekt. Bevor die Pro-jektstruktur erstellt werden kann, ist es wichtig zu klären, zu welchem Anlass ein Projekt stattfinden und welches Thema behandelt werden soll. Außerdem ist es notwendig, die teilnehmenden Akteure und die Projektleitung zu benennen:

Zielfindung/Vision: Auf welches Ziel arbeiten wir hin? Was soll am Ende erreicht werden? Was soll anders sein? Wer soll was wissen/können/verstehen/machen?

Zeitschiene: Wie viel Zeit geben wir uns insgesamt?

Akteursanalyse: Wer sind die Projektbeteiligten? Wer ist direkt oder indirekt betroffen? Wer hat welche Interessen? Wie lassen sich Eltern einbe-ziehen? Wie lässt sich ein Netzwerk aus Unterstüt-zern aufbauen und pflegen?

Umfeldanalyse: Wie kann das Projekt in den Schul-kontext integriert werden? Welche Aktivitäten gibt es in der Schule, die das Projekt berühren?

Finanzierung: Welche Stiftungen und Förderpro-gramme gibt es? Wie und mit welchem Zeitauf-wand wirbt man Geldmittel ein?

Projektorganisation: Wer bildet das Projektteam? Wer trifft sich wann? Wie wird dokumentiert und kommuniziert? Wie werden Ergebnisse gesichert?

2.2Feinplanung

Projektstrukturplan (Projektinhalte und -aktivi-täten): Was müssen wir bezogen auf unsere Ziele tun? Welche Arbeitspakete ergeben sich? Wer ist wofür zuständig?

Projektablaufplan: Wann findet was statt? Welche Meilensteine gibt es? Wann müssen welche Ergeb-nisse vorliegen?

Öffentlichkeitsarbeit: Wo und wie wollen wir sicht-bar werden?

Wenn Sie sich weitergehend für das Projektmanage-ment interessieren, beraten wir Sie gerne zu unserem Fortbildungsprogramm für Lehrkräfte „BNE erlebbar machen“. Weitere Informationen finden Sie im Im-pressum auf der Rückseite dieser Handreichung.

2.3Steuerung während der Umsetzung

Projektcontrolling: Entlang des Projektablaufplans immer wieder prüfen, was ggf. angepasst werden muss; regelmäßige Treffen zur Statusklärung

Projektdokumentation: Protokolle, Zwischen-ergebnisse, Berichte an die relevanten Stellen weitergeben (finanzielle Unterstützer, interes-sierte Öffentlichkeit, Zeitungen, ...)

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Energie ist eine faszinierende Sache, die überall um uns herum zu finden ist. Die Menschen haben sich diese zunehmend zu Nutze gemacht, um sich ihre Arbeit zu erleichtern und so ihre Lebensbedingungen zu verbessern. Zuerst nutzten sie das Holz, später kamen Kohle, Öl und Gas als hauptsächliche Energie-träger hinzu. Auch heute steigt unser Energiebedarf stetig. Er ist mittlerweile etwa doppelt so hoch wie vor 30 Jahren und wird noch immer zum Großteil aus fossilen Energieträgern gewonnen. Durch deren be-grenzte Verfügbarkeit und kritischen Auswirkungen auf unsere Umwelt rücken zunehmend erneuerbare Energiegewinnungsmöglichkeiten in den Fokus.

Als regenerative Energieträger liefern uns Wasser, Wind und Sonne schon heute große Mengen an Ener-gie, obwohl uns deren Transport- und Speichermög-lichkeiten immer noch vor Herausforderungen stellen. So betrug 2016 der Anteil der Erneuerbaren Energien am weltweiten Energieverbrauch knapp 19 %.

Im Schulalltag bieten sich AGs und Projekte außer-halb des Unterrichts gut an, um den Schülerinnen und Schülern praxis- und alltagsnah sowie auf spielerische Weise das Thema Erneuerbare Energien näherzubrin-gen. Wo finden wir im Alltag überall Energie? Wie wird aus Wasser Strom? Wozu braucht man einen Motor und wie ist er aufgebaut? Wie kann man die Effizienz eines Gerätes steigern?

Neben den alltäglichen Gewohnheiten jedes Einzel-nen, kann auch das Schulgebäude als Anknüpfungs-punkt dienen. Werden Räume unnötig beheizt? Wel-che Geräte können abgeschaltet werden, anstatt im Stand-By-Modus zu sein? Was bedeutet Energieeffi-zienz? Wie kann ich selbst dazu beitragen, dass weni-ger Energie benötigt wird?

Die Schülerinnen und Schüler haben die Möglichkeit, eine kritische Auseinandersetzung mit dem allgemei-nen und persönlichen Energiebedarf und einen be-wussteren Umgang mit Energieressourcen kennen-zulernen. Denn jede Kilowattstunde Strom, die wir nicht verbrauchen, muss auch nicht erzeugt werden.

Das spielerische und reflektierte Handeln und die Be-schäftigung mit umweltrelevanten Themen im Be-reich der Erneuerbaren Energien tragen so zur Förde-rung der Gestaltungs- und Handlungskompetenz im Sinne der BNE bei.

3.1 Arbeitspakete im Überblick Die folgende Auflistung gibt einen Überblick über mögliche Aktivitäten und Themen für ein gesam-tes Schuljahr und sind in Arbeitspaketen gebündelt. Dabei wird zwischen der inhaltlichen Ebene (die BNE-Aktivitäten) und der Steuerungsebene (das Projektmanagement) unterschieden.

Selbstverständlich können diese Aktionen auch ein-zeln durchgeführt oder durch weitere Aktionen er-gänzt werden. Im Anschluss werden drei Fallbeispiele exemplarisch vorgestellt.

Kapitel 3Erneuerbare Energie – unser Weg in eine nachhaltige Zukunft

STATIK UND MECHANIK

• Statik: Turm, Brücke und Kran

• Kräfte: Hebel und Karussell

• Mechanik: Kurbel und Zahnrad

GRUNDLAGEN

• Einführung Erneuerbare Energien

• Grundlagen der Technik

• Material- und Werkzeugkunde

ENERGIE UND BEWEGUNG

• Energie und Antrieb - Mensch vs. Maschine

• Mit dem Luftkissenboot Bewegung erfahren

• Bewegung und fischertechnik: Kirmesfahrgeschäfte

• Energieumwandlung und fischertechnik: Murmelbahnen

• Energieumwandlung – Aus Zitronen wird Strom

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Sie möchten Ihre BNE-Aktivitäten und das entsprechen-de Projektmanagement in Ihr Schulcurriculum einbet-ten? Gerne beraten wir Sie zu unserem Fortbildungs-programm für Lehrkräfte „BNE erlebbar machen!“.

PROJEKTMANAGEMENTVOR ORT

• Vorbereitungen

• Aufgabenverteilung

• Dokumentation

• Nachbereitungen

GESAMTPROJEKT-STEUERUNG

• Gesamtprojekt-planerstellung (Ziele, Inhalte, Zeitplan)

• Projektteam-Treffen

• Außenkommunikation

• Einbeziehen externer Unterstützer (Förder-verein, Stiftungen, Ehrenamtliche, Energieagenturen, etc.)

• Evaluation

ERNEUERBARE ENERGIE

• Energiegewinnung durch Wind- und Wasserräder

• Mit fi schertechnik ein Solarfahrzeug bauen

• E-Car zu Besuch: Wie funktioniert ein Elektrofahrzeug?

• Die natürliche Solarzelle selbstgemacht

• Aus Küchenabfall wird Biogas

PROJEKT

• Themenprojekt mit fi schertechnik

• Großprojekt zu Erneuerbaren Energien

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Nr. Aktivität JUN JUL AUG SEP OKT NOV DEZ JAN FEB MÄR APR MAI JUN JUL

1 Vorbereitungstreffen

2 Starter-Workshop

3 Projektteamtreffen

4Projektabschluss und -übergabe

5Themeneinstieg Erneuerbare Energien

6Einstieg in die fi schertechnik

7Grundlagen der Technik – Werkzeuge und ihre Funktion

8 Statik: Turm, Brücke, Kran

9 Kräfte: Hebel, Karussell

10 Mechanik: Kurbel, Zahnrad

11Energie und Antrieb – Mensch vs. Maschine

12Mit dem Luftkissenboot Bewegung erfahren

13Bewegung und fi schertechnik: Kirmesfahrgeschäfte

14Energieumwandlung und fi schertechnik: Murmelbahnen

15Energieumwandlung – Aus Zitronen wird Strom

16Energiegewinnung durch Wind- und Wasserräder

17Mit fi schertechnik ein Solarfahrzeug bauen

18E-Car zu Besuch: Wie funktioniert ein Elektrofahrzeug?

19Die natürliche Solarzelle selbstgemacht

20 Aus Küchenabfall wird Biogas

21 Abschlussprojekt

3.2 Der Zeitplan Das Thema Erneuerbare Energien bietet die Möglichkeit, sowohl einzelne Aktivitäten als auch mehrwöchige Projekte durchzuführen. Auch wenn unsere Partnerschulen hierbei viel mit fi schertechnik gearbeitet haben, fi nden sich zahlreiche Alternativen, für die vorwiegend haushaltsübliche Materialien benötigt werden. Für ein längeres Projekt bietet der folgende Ablauf eine Möglichkeit:

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3.3 Die Aktivitäten im Detail Im Folgenden fi nden sich gelungene Beispiele einzelner Unterrichtsstunden, die an verschiedenen Schulen mit unterschiedlichen Klassenstufen erprobt wurden.

Winter: Windfahrzeug

Zielgruppe: Klassenstufe 3 + 4, ca. 20 SuS

Zeitrahmen: Ca. 1,5 Stunden

Ziel: Bau eines windbetriebenen Fahrzeugs; Verständnis von natürlichen Antriebsmöglichkeiten.

Inhalte: Bau eines Windfahrzeugs

Personalaufwand: Ein bis zwei Lehrkräfte

VORBEREITUNG:

Im Vorfeld: Falls die SuS keine oder wenig Erfahrung mit fi schertechnik haben, sollte mehr Zeit eingeplant werden; Bauteilenamen recherchieren, auf Papier drucken/schreiben und zurechtschneiden.

Material: Papier, fi schertechnik Cars & Drive: Ein Baukasten für zwei SuS

Am Aktionstag: Material für die Gruppen bereitstellen.

Mögliche Fragen: 1) Was ist Bewegung? 2) Woher kommt die Energie, die etwas bewegt?3) Aus welchen Bauteilen besteht ein Fahrzeug?

ABLAUF: MATERIAL:

Begrüßung und Einführung (ca. 10 Min)

Kurze Begrüßung und Einführung ins Thema Fahrzeuge und Wind (in Vor- oder Nachbesprechung gut möglich).

Evtl. Arbeitsblatt, Bilder oder Film

Gemeinsamer Aufbau(ca. 5 Min)

Jedes Zweierteam erhält Bausatz Cars & Drive und legt sich die Bauteile am Platz zurecht.

Anfangsspiel(ca. 10 Min)

„Stille Post“, um Namen der Bauteile abzufragen. Dazu werden die SuS in 2-4 gleichgroße Gruppen eingeteilt. Die Startspieler der Gruppen kommen zur Spielleitung und sehen sich den Begriff (auf einem Zettel) an. Nach dem Startsignal begeben sie sich zu ihren Gruppen und flüstern den Begriff dem nächsten Kind zu. Dieses flüstert den gehörten Begriff seinem Nachbarskind zu usw. Das letzte Kind läuft zu seinem Bau-Set, nimmt das genannte Bauteil und bringt es zur Spieleleitung. Die schnellste Gruppe gewinnt. Es werden mehrere Runden gespielt.

Vorbereitete Zettel mit Bauteilnamen

Fahrzeugbau(ca. 40 Min)

Nach der Anleitung des Bau-Sets wird ein windbetriebenes Fahrzeug gebaut. Gleichzeitig sollen die SuS überlegen, woher die (Wind-)Energie kommen kann, die sie zum Betreiben des Fahrzeugs benötigen. Beispiele sind Pusten, Fächer aus Papier falten, Föhn, …

Ein Bau-Set pro 2er-Team, Schmierpapier, Föhn, …

Fahrzeugtest(ca. 15 Min)

Die SuS bekommen einen defi nierten Zeitrahmen, um ihr Windfahrzeug und die ausgedachten Antriebsmöglichkeiten zu testen. Im Plenum wird kurz besprochen, welche Antriebe sinnvoll und effektiv sind, welche kreativen Ideen bei den SuS aufkamen und worin Herausforderungen bestanden.

Aufräumen(ca. 10 Min)

Abbau der Fahrzeuge, Bauteile in die entsprechenden Kisten verräumen.

NACHBEARBEITUNG:

Lernebene: Festigung des Gelernten durch Arbeitsblätter, Aufschriebe, Poster, etc.

Lehrebene: Um Aktionen wie diese zukünftig personenunabhängig durchführen zu können, ist es wichtig, die Arbeitsschritte sorgfältig zu dokumentieren und anschließend möglichst zu evaluieren.

Mögliche Fragen undDiskussionsthemen:

1) Wie entsteht Wind?2) Wie können Fahrzeuge außerdem betrieben werden?3) Worin besteht die Problematik von fossilen und erneuerbaren Energien?

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Frühjahr: Stromerzeugung mit Zitronen

Zielgruppe: Klassenstufe 5 bis 6, ca. 20 SuS

Zeitrahmen: Ca. 1,5 Stunden

Ziel: Mit Zitronen ein kleines elektrisches Gerät betreiben (Uhr, Lampe); Verständnis der Problematik von Batterien.

Inhalte: Batterie und Stromkreis mit einfachen, leicht verfügbaren Mitteln herstellen und damit ein kleines Gerät (bzw. eines, welches relativ wenig Strom benötigt) betreiben; Unterschied Reihen- und Parallelschaltung; Problematik Nahrungsmittel als (elektrische) Energieträger.

Personalaufwand: Ein bis zwei Lehrkräfte

VORBEREITUNG:

Im Vorfeld: Besprechung des Stromkreislaufs, der Gefahren von Strom, vorsichtiger Umgang damit; im Durchführungsraum sollte ein Waschbecken zur Verfügung stehen.

Material: Waschbecken, GeschirrtücherPro Gruppe: 3-4 Zitronen, Krokodilsklemmen (alternativ: teil-abisolierte Kabel), Kupfer- und Zinknägel (alternativ: Büroklammern aus Kupfer und Zink), Messer, Uhr oder kleines Lämpchen

Am Aktionstag: Material für die Gruppen bereit halten

Fragen: 1) Was ist Strom?2) Was ist ein Stromkreislauf?

ABLAUF: MATERIAL:

Einführung(ca. 15 Min)

Kurze Begrüßung und Einführung in bzw. Anknüpfung an das Thema Strom. Wissensstand abfragen: Woraus kann Strom gewonnen werden? Was sind natürliche Energiequellen dafür?

Vorbereitung(ca. 5 Min)

Einteilung der Klasse in Kleingruppen zu 3 bis 4 SuS; Ausgabe der Aufgabenstellung/Anleitung: Baut aus Zitronen eine Batterie.

Anleitung zur Zitronenbatterie (z.B. Internet, Experimentierbuch, …)

Versuchsdurchführung(ca. 30 Min)

Innerhalb der Gruppen werden die Zitronen so miteinander verbunden, dass Strom fließt. Die SuS können eine Reihenschaltung und eine Parallelschaltung austesten, um eine höhere Spannung und/oder Stromstärke zu erreichen.Reicht der Strom aus, um ein kleines Gerät zu betreiben?

Versuchsauswertung(ca. 20 Min)

Welches Gerät kann betrieben werden? Wieso bzw. wieso nicht?Ergebnisse und Überlegungen werden festgehalten (Tafel, Aufschrieb, Foto, …).

Aufräumen(ca. 10 Min)

Zitronen entsorgen; Nägel und Messer abspülen. Entsprechende Boxen, Waschbecken, (Geschirrtücher), Abfallbehälter

Refl exion(ca. 10 Min)

Besprechung der Problematik der Zitronenbatterie (Verfügbarkeit, Anzahl, Nahrungsmittel, Nachhaltigkeit, …); kurze Feedbackrunde.

NACHBEARBEITUNG:

Lernebene: Festigung des Gelernten durch Arbeitsblätter, Aufschriebe, Poster, Referate etc.

Lehrebene: Um Aktionen wie diese zukünftig personenunabhängig durchführen zu können, ist es wichtig, die Arbeitsschritte sorgfältig zu dokumentieren und anschließend möglichst zu evaluieren.

Fragen: 1) Welche Lebensmittel eignen sich für den Versuch außerdem?2) Hat eine Zitronenbatterie den gleichen Aufbau wie eine gewöhnliche Batterie? Was sind die Unterschiede?3) Worin besteht die Problematik einer herkömmlichen Batterie?

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Sommer: Natürliche Solarzelle

Zielgruppe: Klassenstufe 10, ca. 20 SuS

Zeitrahmen: Ca. 1,5 Stunden

Ziel: Eigene Herstellung einer Farbstoffsolarzelle; Einblick in Chancen und Herausforderungen von Solarzellen

Inhalte: Chemische Begrifflichkeiten, Materialien und Utensilien; Farbstoffe als Leistungserbringer; Funktionsweise von Solarzellen; Rohstoffproblematik Silicium.

Personalaufwand: Ein bis zwei Lehrkräfte

VORBEREITUNG:

Im Vorfeld: Klasse sollte im Chemieunterricht bereits einige Versuche durchgeführt haben.

Material: Waschbecken, Pro Gruppe: Leitglasplatte mit Titandioxid beschichtet (alternativ: Objektträger mit titandioxidhaltiger Zahnpasta bestreichen, Achtung: Trockenzeit), Leitglasplatte (alternativ: Objektträger), Hibiskustee, Jodlösung (alternativ: Lugolsche Lösung), Multimeter, weicher Bleistift (alternativ: Graphit-Spray), Föhn, Klebeband (alternativ: Klemmen)

Am Aktionstag: Hibiskustee kochen und in flache Behälter abfüllen (Leitglasplatten müssen hineinpassen).

Mögliche Fragen: 1) Wie funktioniert eine Solarzelle?2) Wie kann Sonnenenergie gemessen und gespeichert werden?

ABLAUF: MATERIAL:

Einführung (ca. 15 Min)

Kurze Begrüßung, Einführung in das Thema „natürliche Solarzelle“/„Grätzelzelle“; Hinweise in Bezug auf die Arbeit mit Chemikalien.

Vorbereitung(ca. 10 Min)

Einteilung der SuS in Gruppen zu 3-4 Personen; Ausgabe des Materials an die Gruppen.

Vorbereitung der beiden Leitglasplatten(ca. 20 Min)

Die titanbeschichtete Glasplatte wird mit Hibuskustee eingefärbt. Zwischenzeitlich wird die unbeschichtete Platte mit Wasser gut gereinigt und mit Bleistift (=Graphitbeschichtung) angemalt. Nach der Einfärbezeit muss der überschüssige Farbstoff mit Wasser von der titanbeschichteten Platte abgespült werden und trocknen (Föhn).

Leitglasplatte mit Titandioxid beschichtet, Leitglasplatte, Hibiskustee, weicher Bleistift, Waschbecken, evtl. Föhn

Bau der Solarzelle(ca. 10 Min)

Die titanbeschichtete, eingefärbte Seite wird leicht versetzt auf die mit Bleistift bemalte Seite gelegt und befestigt. Zwischen die beiden Platten wird die Jod-Lösung gegeben.

Jod-Lösung, Klebestreifen oder Klemmen

Spannungsmessung(ca. 15 Min)

Mit dem Multimeter kann die Spannung, die durch Licht erzeugt wird, direkt an der Solarzelle abgelesen werden. Die SuS können die Auswirkungen verschiedener Standpunkte und Lichteinfallswinkel auf ihre Solarzelle untersuchen (ausweitbar auf Folgestunde).

Multimeter, Lichtquelle

Aufräumen(ca. 10 Min)

Gebaute Solarzellen im Schrank verstauen; Chemikalien fachgerecht aufräumen oder entsorgen.

Ggf. Chemikalienbehälter

Refl exion(ca. 10 Min)

Kurze Besprechung des Versuchs, der Chancen und Herausforderungen von Farbstoffzellen; kurze Feedback-Runde.

NACHBEARBEITUNG:

Lernebene: Festigung des Gelernten durch Arbeitsblätter, Aufschriebe, Poster, etc.

Lehrebene: Um Aktionen wie diese zukünftig personenunabhängig durchführen zu können, ist es wichtig, die Arbeitsschritte sorgfältig zu dokumentieren und anschließend möglichst zu evaluieren.

Fragen: 1) Weshalb basieren die aktuellen Solarzellen auf Silicium und nicht auf Titandioxid? 2) Welche Problematik besteht bei der Silicium-Gewinnung?3) Wo wird ein ähnliches Prinzip angewendet? (Photosynthese)

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4. Was noch zu sagen bleibt Kontakt Beratung und Workshop-Buchung: E-Mail: besucherinfo@klima-arena.deTelefon: 07261 144 1110

ImpressumQuellen: Uhlig-Schoenian und Gessler (2015): Uhlig-Schoenian, Jürgen; Gessler, Prof. Dr. Michael, Projektmanagement macht Schule. Ein Leitfaden in Bildern. GPM Deutsche Gesellschaft für Projektmanagement e.V., 5. Auflage, ISBN-13: 978-3-924841-42-3.

Danksagung: Ein großer Dank gilt der Schule im Lustgarten Hohenwettersbach und Dr. Michael Selzer. Die Dokumentationen der dortigen Schul-AG lieferten viele Grundlagen für diese Handreichung. Des Weiteren möchten wir uns bei unse-ren Netzwerkschulen im Modul Erneuerbare Energien spielerisch erleben, dem Heisenberg-Gymnasium Bruchsal, der Karl-Friedrich-Schimper-Schule Schwetzingen, der Stirumschule Bruchsal, der Johann-Peter-Hebel-Schule Bruchsal und Konrad-Adenauer-Schule Bruchsal sowie deren Kooperationspartnern für ihren Ideenreichtum und ihr Engagement bei der Umsetzung der Modulprojekte bedanken.

© 2019 Klimastiftung für Bürger, Sinsheim1. Auflage

Herausgeber: Klimastiftung für Bürger, SinsheimText: Petra Evanschitzky, Christian Ledig, Natalie Wohl, Anna KaufholdRedaktion: Natalie Wohl, Christian LedigGestaltung: ServiceDesign GmbH, HeidelbergTitelfoto: Klimastiftung für BürgerFotos: S. 2, 4, 8, 9: Klimastiftung für Bürger, S. 6: Ingeborg Keller Illustrationen: www.fotolia.de – danielabarreto

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