Wärmeenergie

Alternativen zur Herstellung von Wärmeenergie

Hintergrundinformationen: Alternativen zur Herstell ung von Wärmeenergie 1. Ressourcen Ressourcen bedeuten Wohlstand, Belieferung mit Gütern oder Rohstoffen, welche die Menschen in einem Land nutzen können. Sie können in materielle und menschliche Ressourcen eingeteilt werden. Materielle Ressourcen sind alle natürlichen Ressourcen, Energie ist die für die Gesellschaft bedeutendste, damit ein hoher Lebensstandard gesichert wird. Der Energieverbrauch steigt seit der industriellen Revolution mit immer neuen Erfindungen zunehmend. Am meisten werden fossile Energieträger (Öl, Kohle, Gas) genutzt und das schon seit etwa 8000 Jahren. Der gesamte Energieverbrauch der Welt beläuft sich auf etwa 4 x 10 21 Joule pro Jahr, nahezu 93 % der bereitgestellten fossilen Ressourcen. Diese fossilen Ressourcen gehen zur Neige und deren Preise werden in den nächsten Jahren steigen. 2. Fossile Energieträger und ihr Verbrauch Zur Zeit werden zur Energiegewinnung vor allem fossile Energieträger genutzt: 38,6% Erdöl, 27,3% Kohle und 21,7% Erdgas. In Anbetracht, dass die Ressourcen zur Neige gehen und jährlich ca. 2,5 x 1010 Tonnen CO2 ausgestoßen werden, muss nach Alternativen gesucht werden. 3. Die Rolle der menschlichen Ressourcen und von Wi ssenschaft und Technik

zur Lösung der Zukunftsprobleme Menschliche Ressourcen können aktiviert werden, um das Problem der globalen Erwärmung einzudämmen. Die Ressource besteht aus Gesundheit, Alter, Bildungsstand, Talent, der Fähigkeit Entscheidungen zur rechten Zeit zu treffen und Innovationsgeist. Entscheidend ist der Grad der Wissenschaft und die Nutzung des gesamten Spektrums des Wissens aus allen Ländern der Welt. Wobei der Lebensstandard nicht in den Ländern der höchste ist, die die meisten natürlichen Ressourcen besitzen sondern die den höchsten Bildungsstand haben.

4. Grundlagen einer nachhaltigen Entwicklung

• Grundsätzlich basiert die gesellschaftliche Entwicklung auf einen Fortschritt von

der traditionellen Lebensweise zum Massenkonsum. Dabei geht es um

Alternativen zur Herstellung von Wärmeenergie

wirtschaftliches Wachstum, das einhergeht mit der Befriedigung der Bedürfnisse der Menschen. Jedoch geht dieses Wachstum zu Lasten der Umwelt.

• Ein Konzept zur nachhaltigen Entwicklung muss alle Seiten berücksichtigen – Ökonomie, Ökologie und soziale Gerechtigkeit.

• Der Schutz natürlicher Ressourcen ist Hauptbestandteil einer nachhaltigen Wirtschaft und schafft gleiche Bedingungen für nachfolgende Generationen. Die vorhandenen Marktregulierungen leisten keinen Beitrag hierzu sondern schwächen die Ressourcen.

Quelle: http://ase.tufts.edu/gdae/publications/Working_Papers/Sustainable%20Development.PDF Weitere Quellen: Latvijas Ilgtspējīgas attīstības pamatnostādes (MK 15.08.2002. rīk. Nr.436). Skat. http://www.vidm.gov.lv/lat/darbibas_veidi/ilgtspejiga_attistiba/ [Sustainable development approach in Latvia (Regulations of the Cabinet of Ministers 15.08.2002. No. 436). See http://www.vidm.gov.lv/lat/darbibas_veidi/ilgtspejiga_attistiba/] http://www.oas.org/dsd/publications/Unit/oea83e/ch10.htm http://www.ams.mod.uk/aofcontent/tactical/sd/content/sd_keyprin.htm

Alternativen zur Herstellung von Wärmeenergie 1

Alternativen zur Herstellung von Wärmeenergie (Alter: 15 – 19 Jahre)

Klassenstufe: 9 -12 Lehrplanbezug: 9. – 12. Klasse

Physik: Verstehen physikalischer Phänomene und Prozesse. Physik und nachhaltige Entwicklung Entwicklung neuer Technologien und deren Einfluss auf die Lebensqualität

Dauer: Projektvorbereitung 1 h 2 Wochen Projektarbeit in Gruppen Projektpräsentation Schlagwörter: Ressourcen, Wärmeenergie, fossile Rohstoffe, erneuerbare

Energien, Energieeffizienz Inhalt mit theoretischem Hintergrund: Wärmeenergie ist eine der häufigsten gebrauchten Energiearten. Relativ einfach wird Wärme aus Strom erzeugt. Dieser entsteht jedoch durch Verbrennung fossiler Energieträger. Viel effizienter ist es, die Wärme, die bei dieser Verbrennung entsteht, direkt zu nutzen. Weil jedoch die Ressourcen an fossilen Energieträgern begrenzt sind und die Umwelt durch diese Art von Energiegewinnung belastet wird, ist es notwendig, sich Gedanken um Alternativen der Energieerzeugung zu machen. Zuerst muss aber jeder, dieses Problem erkennen und verstehen. Neben dem Kennen lernen alternativer Technologien zur Wärmeerzeugung, lernen die Schüler auch die Rolle von Physik und Ingenieurwissenschaften zum Lösen aktueller Fragestellungen kennen. Lernziele: Die Schüler sollen: • ihr Verständnis vom Begriff “Ressource” vertiefen und den Sinn der Entwicklung alternativer

umweltfreundlicher Technologien zum beheizen von Gebäuden verstehen, • lokale Wärmelieferungssysteme kennen lernen, • den ökologischen Nutzen des Einsatzes von alternativen Technologien bewerten können.

Lernumgebung: Haushalt, Privathaus, Schule, Verwaltungsgebäude, zugängliche Heizungssysteme, Maschinen und Produktionsstätten zur Wärmegewinnung und -bereitstellung


Material: • farbige Post-its • Filzstifte • DIN A3 Papier • Tafel

• Informationen über die Projektorganisation und Arbeitsblätter mit den Auswertungskriterien

• Computer • Projektor

Strukturplan Dauer Modul (I) 10’ Einführung: Diskussion über Ressourcen 15’ Anfertigen einer Collage über Ressourcen und ihre Einteilung 10’ Problemstellung: Wärmeproduktion und -bereitstellung 25’ Projektvorbereitung: Auswahl der Projektaufgaben etc. Modul (II) 2 Wochen Projektarbeit: Gruppenarbeit Modul (III) 5’ Einführung 30-45’ Projektpräsentation 10’ Projektbewertung und Zusammenfassung

Modul 1 Projekteinführung Dauer Inhalt Material 10’ Einführung: Diskussion darüber, welche Dinge oder

Bedingungen wir für unser tägliches Leben brauchen, um sozial anerkannt zu sein. Der Lehrer fragt was das Wichtigste ist, ohne das die Person oder die Gesellschaft nicht lange leben könnte. Die genannten Vorschläge werden an die Tafel geschrieben. Die Schüler nennen verschiedenen Dinge jedoch lenkt der Lehrer sie dahin, dass das Vorhandensein natürlicher Ressourcen (Rohstoffe) die wichtigste Bedingung für eine funktionierende Gesellschaft ist.

Tafel

15’ Schüler finden sich zu 3-4er Gruppen. Gruppen schreiben auf Post-its Dinge auf, die sie für eine Ressource halten und sollen damit auf einem A3-Blatt eine Collage anfertigen. Dabei sollen sie selbst die Einteilungskriterien für die Ressourcen finden. und mit der nach ihrer Meinung bedeutendsten Ressource beginnen. Danach präsentiert jede Gruppe ihre Collage und erklärt den Aufbau. Alle Präsentationen werden zusammengefasst und die anscheinend bedeutendste Ressource wird genannt. Falls die Schüler die Einteilung in Humanressource und natürliche Ressource nicht gefunden haben, werden sie darauf hin gelenkt.

Farbige Post-its A3 Papier, Filzstifte


Die Bezeichnung Humanressource sollen sie auf ein Post-it schreiben und auf die Collage kleben. Das Fazit der Diskussion kann lauten: Die Qualität des Soziallebens richtet sich nach der Menge an Ressourcen/Person.

10’ Problemstellung: Die Schüler werden darüber informiert, dass die natürlichen fossilen Ressourcen zur Neige gehen. Jede Gruppe entnimmt ihrer Collage die Beispiele für fossile Energieträger und benennt 1-3 Probleme, die im eigenen Haushalt (Wohnort) auftreten, wenn diese nicht mehr zur Verfügung stehen würden. Wie können wir diese Probleme lösen? (z. B. Heizproblem, Treibstoffproblem; vielleicht nennen die Schüler erneuerbare Energien zur Problemlösung)

25’

Projektvorbereitung: Energieressourcen und moderne Technologien der Wärmebereitstellung. Die Bedeutung jedes Einzelnen (Humanressource) bei der Bewältigung von Krisen welche die Existenz der Menschen bedrohen wird herausgearbeitet. Deshalb sollen die Schüler ihr Wissen in diesem Projekt erweitern, um dabei mithelfen zu können. Projektaufgabe: Wie kann die Wärmebereitstellung für Privathäuser und öffentliche Gebäude im Winter gesichert werden, wenn es keine fossilen Brennstoffe mehr gibt? Jede Gruppe diskutiert die Aufgabe:

1) Projektidee entwickeln; 2) Welches Wissen und welche Fertigkeiten sind bei der

Umsetzung des Projektes erforderlich? 3) Wo bekommen sie die benötigten Informationen her?

Jede Gruppe beschreibt ihre Projektidee. Mögliche Vorschläge wären:

• Solarkollektoren in der Schule. • Solarkraftwerk für jeden Haushalt. • Was ist effizienter - Wärmepumpe oder Solarzellen? • Biomasse – als Wärmespender für mein Haus.

Die Gruppen schreiben einen Projektplan und verteilen die Aufgaben untereinander. Voschlag; Datensammeln, z. B. Höhe des Energieverbrauchs während der Heizperiode, Kosten-Nutzen-Rechnung, Wieviel Wärme kann mit verfügbarer Ausstattung produziert werden….


Zusätzlich könnten die Schüler die Energieeffizienz von Gebäuden bewerten und den Einfluss der Art der Bereitstellung von Wärme auf die Umwelt. Der Lehrer informiert die Schüler, dass sie am Projektende ihre Arbeit selbst bewerten sollen und auch von außen bewertet werden. Es wird sich auf die zu wählende Präsentationsform geeinigt und die Zeitabstände für Konsultationen mit dem Lehrer werden festgelegt.

Modul 2 Projektarbeit Zeit Inhalt Material 2 Wochen Die Gruppen arbeiten eigenständig und befragen den Lehrer

bei Bedarf.

Modul 3 Präsentation der Projektergebnisse Zeit/Station Inhalt Material 5’/Einführung Nennung des Ziels des Projektes.

Evaluationsbögen werden ausgeteilt Schüler bewerten die Präsentationen der anderen Gruppen.

Arbeitsblätter

30’-45’/Projekt präsentationen

Jede Gruppe präsentiert ihr Projekt. Anderen Schüler können Fragen stellen und bewerten.

Computer, Projektor

10’/Zusammenfassung

Auswertung, Welche Schwierigkeiten gab es. Was kann besser umgesetzt werden? Lehrer betont die Rolle der Humanressource, der Ingenieurswissenschaften. Stellt die Wichtigkeit einer nachhaltigen Entwicklung dar: wirtschaftlicher Einsatz der natürlichen Ressourcen, Umweltschutz, persönliche Kompetenz jedes einzelnen Menschen.

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1

Arbeitsblatt Projekt Evaluation

Selbsteinschätzung Arbeitsblatt

Was war das größte Erfolgserlebnis während des Projektes?

Was würdest Du beim nächsten Mal anders machen?

Was geschieht mit den Projektergebnissen?

Hast Du allen Projektbeteiligten für ihre Mitarbeit gedankt?

Was hast Du während des Projektes gelernt? Wie wirst Du es zukünftig nutzen?

Was würdest Du Schülern, die ein ähnliches Projekt planen, empfehlen? Zu welchem ähnlichen Thema würdest Du gern ein weiteres Projekt durchführen?

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2

Selbsteinschätzung Arbeitsblatt Das Projekt ist beendet, es bleibt, diese Sätze zu vervollständigen! Am Projekt hat mir besonders gefallen...

Das schwierigste war... In unserer Arbeitsgruppe war meine Aufgabe:...

Unsere Gruppe war besonders erfolgreich bei...

In unserer Präsentation war besonders erfolgreich...

Das nächste mal würden wir ... anders machen.

Falls jemand ein ähnliches Projekt durchführen möchte, dann würde ich ihm empfehlen...

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3

Teilnahme Pizza Teilt die Pizza dahingehend in Stücke, dass die Größe der Stücke den Anteil jedes Gruppenmitgliedes am Projekt verdeutlicht. Papier- und Brotkorb Schreib alles was gut lief und was Du beim nächsten Mal wieder so machen würdest in den Brotkorb! Was schlecht lief und was Du ändern würdest, das schreib in den Papierkorb!

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4

Selbsteinschätzung Arbeitsblatt Bewerte Deinen Projektbeitrag. Nutze dafür diese Sk ala: 1 – nie, 2 – selten, 3 – manchmal, 4 – häufig, 5 – immer. kreative und originelle Ideen 1 2 3 4 5 Energie und Enthusiasmus 1 2 3 4 5 Unterstützung anderer Ideen 1 2 3 4 5 Teilnahme an allen Aktivitäten 1 2 3 4 5 Organisationsarbeit 1 2 3 4 5 Verrichten der aufgetragenen Tätigkeit 1 2 3 4 5 Teilnahme am Zusammenfassen der Projektergebnisse

1 2 3 4 5

Teilnahme an der Präsentation 1 2 3 4 5 Gruppenarbeit Evaluationsbogen Bewerte Deinen Projektbeitrag. Nutze dafür diese Sk ala: 1 – unbefriedigend, 2 – mangelhaft, 3 – befriedigend, 4 – gut, 5 – sehr gut . kreative und originelle Ideen 1 2 3 4 5 Energie und Enthusiasmus 1 2 3 4 5 Unterstützung anderer Ideen 1 2 3 4 5 Qualität der Projektidee 1 2 3 4 5 Organisationsarbeit 1 2 3 4 5 Verrichten der aufgetragenen Tätigkeit 1 2 3 4 5 Originalität und Vielfalt bei der Projektpräsentation

1 2 3 4 5

Einbeziehung der Zuhörer in die Präsentation

1 2 3 4 5

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5

Gruppenpräsentation Evaluationsbogen Beobachter: Titel des beobachteten Projektes: Ja Nein Bemerkungen Die Gruppe hat sich gut auf die Präsentation vorbereitet.

Verschiedene Präsentationsmethoden wurden verwendet.

Sowohl die Durchführung als auch das Ergebnis wurden reflektiert.

Die Projektausführung war nachvollziehbar.

Alle Gruppenmitglieder haben sich beteiligt.

Die Gruppe hat die Zuhörer mit einbezogen.

Besonders erfolgreich an der Präsentation war.... Beim nächsten Mal zu verbessern wäre... Gruppenpräsentation Evaluationsbogen Beobachter: Titel des beobachteten Projektes: 1 2 3 4 5 Bemerkungen Allg. Eindruck der Präsentation Vielfalt der Präsentationsmethoden Qualität der Informationen Anschaulichkeit Kreative Ideen Darstellung des Materials Nachhaltigkeit des Projektes Besonders erfolgreich an der Präsentation war.... Beim nächsten Mal zu verbessern wäre...

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6

Projektevaluation Arbeitsblatt Projekt: Projekt umgesetzt von: Zeit der Projektumsetzung: Bewertungskriterien Max.

Punktzahl Erreichte Punktzahl

Bemerkungen

Projekt Originalität (Idee, persönl. Beitrag – waren Umsetzung und Präsentation die Originalidee der Gruppe?)

25

Bewusstsein, Wissen und ihre Umsetzung (Wurde das Thema verstanden und das vorhandene Wissen einbezogen?)

30

Präsentation (Wie interessant und abwechslungsreich war die Präsentation? Wurden Durchführung und Ergebnis gut reflektiert dargelegt?)

25

Projekt - Verständlichkeit und Genauigkeit (Verstehen die Zuhörer das Projekt, Konzept, Ziel etc)

20

Projektevaluation Arbeitsblatt Project: Project implemented by: Time of project implementation:

Bewertungskriterien Max. Punktzahl

Erreichte Punktzahl

Bemerkungen

Bedeutung des Projektes (für die Klasse, Schule, Stadt)

25

Richtigkeit und Menge an Informationen

15

eingesetzte Anschauungsmethode 15 Forschungsarbeit 25 Originalität der Ideen 10 Originalität der Präsentation 10

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