Ausgehend von der aktuellen und zukünftigen Bedeutung erneuerbarer Energien für die Stromversorgung sowie den Chancen und Herausforderungen der Energiewende befassen sich die Schülerinnen und Schüler näher mit den Energieformen Batteriespeicher und Wärmepumpen, Windenergie und Photovoltaik. Dabei lernen sie unter anderem die Verbreitung und Funktionsweise der Anlagen kennen. Abschließend befassen sie sich mit den Möglichkeiten, energiesparend zu wohnen. Dabei steht auch das Konzept des vernetzten, smarten Wohnens und Arbeitens im Quartier im Mittelpunkt.
Erneuerbare Energien im Detail
Unterrichtseinheit
In dieser aktualisierten Unterrichtseinheit befassen sich die Lernenden mit dem Thema erneuerbare Energien. Im Mittelpunkt stehen dabei Photovoltaik und Windkraft. Die Auseinandersetzung mit Ideen und Trends des energieeffizienten Bauens unter Berücksichtigung erneuerbarer Energien rundet die Unterrichtseinheit ab. Neu sind die Materialien zu den Arten und der Funktionsweise von Batteriespeichern sowie Wärmepumpen.
- Physik / Astronomie / Technik / Sache & Technik / Elektrotechnik / Fächerübergreifend
- Sekundarstufe II
- 4 bis 6 Doppelstunden
- Arbeitsblatt, entdeckendes Lernen, Ablaufplan, Lernspiel, Quiz
- 8 Arbeitsmaterialien
Beschreibung der Unterrichtseinheit
Unterrichtsablauf
Inhalt
-
Einstieg
Die Schülerinnen und Schüler setzen sich auf der Grundlage des Informationstextes mit der aktuellen und zukünftigen Bedeutung erneuerbarer Energien für die Stromversorgung auseinander (Arbeitsblatt 1). Dabei befassen sie sich auch mit ausgewählten erneuerbaren Energieträgern näher, indem sie in Kleingruppenarbeit deren Merkmale und Funktionsweise zusammentragen und in der Klasse präsentieren. Hier gehen sie auch auf die Notwendigkeit des Ausbaus der Stromnetze für den Transport ein. Eine Analyse der Berichte in lokalen, regionalen und überregionalen Medien zur Energiewende sowie eine Diskussion zu den mit der Energiewende verbundenen wirtschaftlichen, gesellschaftlichen und ökologischen Chancen und Herausforderungen schließen sich daran an. Den Abschluss bildet eine Analyse der eigenen Stromrechnung bezüglich der Herkunft des genutzten Stroms. Diese Aufgabe kann auch als Hausaufgabe aufgegeben und die Ergebnisse in der nachfolgenden Stunde verglichen werden.
1 Doppelstunde -
Erarbeitung
Die Schülerinnen und Schüler erschließen sich anhand von Schaubildern, eines Infotextes sowie einer Simulation den Aufbau, die Funktionsweise und die Leistung einer Windkraftanlage (Arbeitsblatt 2) sowie einer Photovoltaikanlage (Arbeitsblatt 3). Anschließend erarbeiten sie sich unter der Nutzung eines Videobeitrags die Funktionsweise und Vorteile eines Solarstromspeichers. Abschließend überprüfen sie in einem Stromcheck den Energieverbrauch bei ihnen zu Hause und überlegen sich Möglichkeiten, Strom zu sparen. Diese Aufgabe kann auch als Hausaufgabe aufgegeben werden.
1 Doppelstunde -
Vertiefung - Teil 1
Die Schülerinnen und Schüler befassen sich anhand eines Infotextes mit Möglichkeiten, durch die Nutzung erneuerbarer Energien energiesparend zu wohnen und zu arbeiten (Arbeitsblatt 4). Dabei setzen sie sich auch mit den Schlüsselparametern für energieeffizientes Bauen eines Effizienzhauses Plus auseinander. In diesem Zusammenhang befassen sie sich im Rahmen einer Aufgabe mit den Inhalten und Kennwerten, die im Energieausweis festgehalten sind. Die Thematisierung neuer Konzepte wie das des vernetzten, smarten Wohnens und Arbeitens im Quartier und die Diskussion und inwieweit ein solches Wohnkonzept für die Schülerinnen und Schüler in ihrer eigenen Zukunft infrage kommt, rundet die Unterrichtseinheit ab.
1 Doppelstunde -
Vertiefung - Teil 2
Ausgehend von den Einsatzmöglichkeiten befassen sich sie Lernenden mit den verschiedenen Arten von Batteriespeichern sowie deren Vor- und Nachteilen (Arbeitsblatt 5). Dabei haben Sie unter anderem die Aspekte Unabhängigkeit, Kosten und Nachhaltigkeit/Ökobilanz im Blick. Darauf aufbauend setzen sie sich mit den verschiedenen Arten von Wärmepumpen und ihrer Funktionsweise auseinander. In Kleingruppen erstellen Sie für jeden Typ in Kleingruppen eine Grafik und präsentieren es vor der Klasse. Die Frage, inwieweit eine Wärmepumpe für sie in Zukunft eine Möglichkeit des Heizens darstellt, rundet diesen Abschnitt ab (Arbeitsblatt 6).
2 Doppelstunden -
Abschluss
Die Schülerinnen und Schüler wiederholen und festigen anhand eines interaktiven Quiz das in dieser Unterrichtseinheit vermittelte Wissen.
1 Unterrichtsstunde
Didaktisch-methodischer Kommentar
Fossile Brenn-, Kraft- und Heizstoffe wie Kohle und Öl sind nicht unbegrenzt vorhanden. Viele davon müssen teuer importiert werden. Zudem belasten sie Umwelt, Klima und Gesundheit. Aus diesem Grund werden erneuerbare Energien immer wichtiger. So ist in der Novelle des Erneuerbaren-Energien-Gesetz von 2017 festgelegt, dass bis zum Jahr 2025 der Anteil erneuerbarer Energien am Bruttostromverbrauch auf 40 bis 45 Prozent steigen und sich bis zum Jahr 2035 auf 55 bis 60 Prozent erhöhen soll. Im Jahr 2050 soll der dann mindestens 80 Prozent betragen. Wissen über die Merkmale erneuerbarer Energieträger, die mit ihrer Nutzung verbundenen Vorteile und Herausforderungen sowie neue Trends für das vernetzte Zusammenleben von Menschen ist deshalb elementar.
Umsetzung der Unterrichtseinheit
Die aktualisierte Unterrichtseinheit ermöglicht Schülerinnen und Schülern einen fächerübergreifenden Zugang zum Thema erneuerbare Energien. Dazu erschließen sie in einem ersten Schritt die verschiedenen erneuerbaren Energieträger mit ihren Merkmalen und Funktionsweisen. Dabei reflektieren sie auch die mit der Energiewende verbundenen Chancen und Herausforderungen. Darauf aufbauend lernen sie den Aufbau und die Funktionsweise einer Windkraftanlage und einer Photovoltaikanlage näher kennen. Gleichzeitig lernen sie aktuelle Entwicklungen wie den Solarstromspeicher kennen. Abschließend setzen sie sich mit Möglichkeiten energiesparenden Wohnens und Arbeitens unter der Nutzung erneuerbarer Energien auseinander. Dabei geht es neben der Funktionsweise um neue Konzepte wie das des vernetzten, smarten Wohnens und Arbeitens im Quartier. Anhand zwei neuer Arbeitsmaterialien befassen sie sich mit den Arten und der Funktionsweise sowie den Vor- und Nachteilen von Batteriespeichern sowie Wärmepumpen. Ein interaktives Multiple-Choice-Quiz dient der Wiederholung und Festigung des in dieser Unterrichtseinheit erlangten Wissens.
Jedes Arbeitsblatt umfasst neben Infotexten, Grafiken und Schaubildern auch Aufgaben zur Bearbeitung. Neu ist, dass die angegebenen Links zu Videoclips, Webseiten oder weiterführenden Materialien über QR-Codes erreichbar sind und so direkt per Smartphone abgerufen werden können.
Einsatzmöglichkeiten
Die aktualisierte Unterrichtseinheit kann aufgrund ihres Bezuges zu den Lehr- und Bildungsplänen in allen deutschen Bundesländern in der Sekundarstufe II eingesetzt werden. Dabei bilden die Fächer Physik, Geografie, Technik und Sozialkunde den fachlichen Bezugspunkt. Aber auch im fachübergreifenden und fächerverbindenden Unterricht kann das Material eingesetzt werden.
Unterrichtsmaterial "Erneuerbare Energien im Detail" zum Download
- Arbeitsblatt 1: Erneuerbare Energien und-Stromversorgung (AKTUALISIERT)
Die Lernenden erschließen sich unter der Nutzung von Fachliteratur neben Photovoltaik und Windenergie weitere Formen erneuerbarer Energieträger, deren Merkmale, Funktionsweise und Bedeutung im Strommix. Abschließend recherchieren sie, aus welchen Energiequellen der von ihnen täglich genutzte Strom…
VorschauIm Classroom-Manager speichern - Arbeitsblatt 2: Windenergie (AKTUALISIERT)
Die Schülerinnen und Schüler lernen den Aufbau und die Funktionsweise einer Windkraftanlage kennen. In einer Diskussion setzen sie ich mit den Vor- und Nachteilen dieses erneuerbaren Energieträgers auseinander.
VorschauIm Classroom-Manager speichern - Arbeitsblatt 3: Photovoltaik (AKTUALISIERT)
Die Schülerinnen und Schüler lernen den Aufbau und die Funktionsweise einer Photovoltaikanlage kennen erarbeiten anhand einer Videoanalyse, wie ein Solarstromspeicher funktioniert. Abschließend überprüfen sie ihren eigenen Stromverbrauch und überlegen Möglichkeiten, Strom zu sparen.
VorschauIm Classroom-Manager speichern - Arbeitsblatt 4: Energieeffizient Leben in Gegenwart und Zukunft (AKTUALISIERT)
Die Lernenden befassen sich mit Möglichkeiten energiesparenden Wohnens und Arbeitens unter der Nutzung erneuerbarer Energien.
VorschauIm Classroom-Manager speichern - Arbeitsblatt 5: Batteriespeicher (NEU)
Die Lerndenden befassen sich mit den verschiedenen Arten und Einsatzmöglichkeiten von Batteriespeichern. Dabei setzen sie sich auch mit deren Vor- und Nachteilen auseinander.
VorschauIm Classroom-Manager speichern - Arbeitsblatt 6: Wärmepumpen (NEU)
Die Schülerinnen und Schüler lernen die verschiedene Arten und zentralen Merkmale von Wärmepumpen kennen und lernen due Funktionsweise von Wärmepumpen kennen. Dabei setzen sie sich auch mit dem Joule-Thomson-Effekt auseinander.
VorschauIm Classroom-Manager speichern
Interaktive Anwendungen
- So funktioniert eine Wärmepumpe
Mithilfe dieser interaktiven Anwendung lernen die Schülerinnen und Schüler die Bestandteile und Funktionsweise einer Wärmepumpe kennen.
- Quiz: Erneuerbare Energien
Anhand von zehn Multiple-Choice-Fragen testen und festigen die Lernenden in diesem Quiz ihr Wissen zum Thema Erneuerbare Energien.
Gesamtdownload - Arbeitsmaterial
- Alle Materialien (AKTUALISIERT)
Hier können Sie alle Arbeitsblätter der Unterrichtseinheit "Erneuerbare Energien im Detail" im PDF-Format als ZIP-Ordner herunterladen.
Im Classroom-Manager speichern
Vermittelte Kompetenzen
Fachkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- wissen, wie sich der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromversorgung entwickelt.
- kennen die wichtigsten nachwachsenden beziehungsweise erneuerbaren Energieträger.
- kennen den Aufbau und die Funktionsweise einer Windkraftanlage und einer Photovoltaikanlage und können diese mit eigenen Worten beschreiben.
- wissen, wie ein Solarstromspeicher funktioniert.
- kennen den Unterschied zwischen On- und Offshore-Windkraft.
- kennen Konzepte und Möglichkeiten energiesparenden Wohnens und Arbeitens unter der Nutzung erneuerbarer Energien.
- kennen die Arten und Funktionsweise von Batteriespeichern und Wärmepumpen und können sie mit eigenen Worten verständlich beschreiben.
- wissen um die Bedeutung eines durchdachten Energiemanagements für eine effektive Verteilung der zur Verfügung stehenden Energie in den eigenen vier Wänden.
- diskutieren die mit der Energiewende verbundenen Chancen und Herausforderungen.
- analysieren die Stromrechnung des eigenen Haushalts und erfahren so, aus welchen Quellen der von ihnen genutzte Strom stammt.
- diskutieren die Auswirkungen der verstärkten Hinwendung zu erneuerbaren Energien für die Bereiche Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt.
- überlegen und diskutieren, inwieweit neue smarte, vernetzte, intelligente Wohn- und Arbeitskonzepte auch in ihrer eigenen Zukunft infrage kommen.
Medienkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- trainieren das selbstständige Erschließen von Themen und Inhalten sowie das Recherchieren im Internet.
- üben sich im eigenständigen Analysieren und Interpretieren von Grafiken, Schaubildern und Zahlenmaterial.
- nutzen aktiv verschiedene Medien und erkennen deren Vor- und Nachteile im Rahmen der Informationsaufbereitung.
- bereiten eigene Ideen und Visionen schriftlich und gestalterisch auf.
Sozialkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- trainieren im Rahmen von Partner- oder Gruppenarbeit ihre Zusammenarbeit mit anderen Personen.
- lernen, Diskussionen argumentativ und rational zu führen.
- schulen im Rahmen von Diskussionen und Präsentationen die eigene Ausdrucksfähigkeit und aktives Zuhören.
- trainieren das kreative Entwickeln und Ausformulieren eigener Ideen.
Zusatzinformationen
- Links zum Thema "Erneuerbare Energien"
Links, die im Rahmen der Unterrichtseinheit "Erneuerbare Energien" verwendet werden oder darüber hinaus hilfreich sein können, sind hier zu finden.
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