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Erneuerbare Energien in der Lehrerbildung verankern! Aktionskarten Thema 2: Fächerübergreifende Projekte zu erneuerbaren Energien.

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1 Erneuerbare Energien in der Lehrerbildung verankern! Aktionskarten Thema 2: Fächerübergreifende Projekte zu erneuerbaren Energien

2 Inhaltsverzeichnis ThemaFolien-Nr. Klimawandel3-9 Energiewende10-20 Erneuerbare Energien in der Diskussion21-30 Arbeitsfeld Erneuerbare Energien31-41 Energiesparen und -effizienz42-51 Alternative Mobilität52-58 Solarenergie58-68 Windenergie69-79 Wasserkraft80-86 Bioenergie87-95 Geothermie96-102

3 Klimawandel Chemie – Physik – Biologie IPCC Fourth Assessment Report: Climate Change 2007, Working Group I: The Physical Science Basis; FAQ 2.1, Figure 1 Zunahme der wichtigsten Treibhausgase in der Atmosphäre Folgen des Klimawandels Verlust an biologischer Vielfalt Gesundheitsgefahren Gefährdung der Nahrungsmittelproduktion Unbewohnbarkeit ganzer Regionen Nach übereinstimmender Forschermeinung (IPCC) ist die derzeitige Klimaerwärmung auf den Menschen zurückzuführen.

4 Klimawandel Geografie – Chemie – Physik

5 Klimawandel Geografie – Biologie – Politik Kipp-Punkte im Klimasystem Minderung der Folgen des Klimawandels Anpassung an den Klimawandel Lenton et al. (2008). Tipping elements in the Earth's climate system. PNAS vol. 105 no. 6: 1787

6 Klimawandel Arbeitslehre – Politik – Sozialkunde Agentur für Erneuerbare Energien

7 Klimawandel Ethik – Sozialkunde – Geografie Die armen Menschen in den Entwicklungsländern leiden am meisten unter den Folgen des Klimawandels, obwohl sie am wenigsten dazu beigetragen haben. Denn sie verfügen nicht über die notwendigen Ressourcen und Möglichkeiten wie Technik, Finanzen und politischen Einfluss, um den Folgen zu begegnen. Die amerikanische Publizistin Susan George brachte es wie folgt auf den Punkt: Wir sind alle an Bord der Titanic, und nur wenige reisen Erste Klasse. Diejenigen, die am wenigsten für die Klimakrise verantwortlich sind, werden am meisten darunter leiden: Die am schwächsten entwickelten Länder, da sie nicht über Mittel für Schutzmaßnahmen verfügen. Kleine Inselstaaten: Sie liegen oft nur knapp über dem Meeresspiegel, der weiter steigt. Länder Afrikas: Der Zwischenstaatliche Ausschuss über Klimaänderung (IPCC) bezeichnet die Länder Afrikas als die gegenüber dem Klimawandel am stärksten verwundbaren. Klimawandel, S. 12; Studie Zukunftsfähiges Deutschland, S. 22; Brot für die Welt und Evangelischer Entwicklungsdienst e.V. 2009, S. 12

8 Der Klimawandel wird überwiegend vom Menschen verursacht, er lässt sich nicht allein durch natürliche Ursachen erklären. Zu diesem Schluss kommt das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), das vom Umweltprogramm der UN und von der Weltorganisation für Meteorologie ins Leben gerufen wurde, in seinem Klimabericht Seit Beginn der Industrialisierung ist die CO 2 -Konzentration um 30 % auf 387 ppm gestiegen (in den letzten Jahren hatte sie nie 290 ppm überschritten). Die Methankonzentration steigerte sich sogar um 140 %. Die Auswirkungen der Erderwärmung auf Mensch und Natur sind vielfältig und komplex. Durch positive Rückkopplung werden die Effekte an vielen Stellen weiter verstärkt. Nur wenn es bis 2020 gelingt, eine Trendwende in der Emissionsentwicklung herbeizuführen (die technisch möglich ist), lassen sich die Folgen des Klimawandels begrenzen. Eine radikale Energiewende ist dafür notwendig. Die Energiewende muss drei Komponenten umfassen: Energieeffizienz, Erneuerbare Energien und Energiesparen. Insbesondere die Industrieländer als Hauptverursacher sind aufgefordert zu handeln, um einen Temperaturanstieg über den kritischen Wert von 2°C zu verhindern. Um das zu erreichen, müssen sie ihre Emissionen bis 2050 um % reduzieren, denn die Treibhausgase bleiben über Jahre in der Atmosphäre und bauen sich nur sehr langsam ab. Ein Drittel der CO 2 -Emissionen ist nach 100 Jahren weiter wirksam, nach 1000 Jahren ist es immer noch ein Fünftel. Aber auch die Schwellen- und sogenannten Entwicklungsländer müssen ihre Energieversorgung mit Unterstützung der Industrieländer umstellen. Klimawandel Geografie – Physik – Chemie Schulpaket CO 2 -frei, UfU 2011

9 Klimawandel Ethik – Sozialkunde – Geografie Die armen Menschen in den Entwicklungsländern leiden am meisten unter den Folgen des Klimawandels, obwohl sie am wenigsten dazu beigetragen haben. Denn sie verfügen nicht über die notwendigen Ressourcen und Möglichkeiten wie Technik, Finanzen und politischen Einfluss, um den Folgen zu begegnen. Die amerikanische Publizistin Susan George brachte es wie folgt auf den Punkt: Wir sind alle an Bord der Titanic, und nur wenige reisen Erste Klasse. Diejenigen, die am wenigsten für die Klimakrise verantwortlich sind, werden am meisten darunter leiden: Die am schwächsten entwickelten Länder, da sie nicht über Mittel für Schutzmaßnahmen verfügen. Kleine Inselstaaten: Sie liegen oft nur knapp über dem Meeresspiegel, der weiter steigt. Länder Afrikas: Der Zwischenstaatliche Ausschuss über Klimaänderung (IPCC) bezeichnet die Länder Afrikas als die gegenüber dem Klimawandel am stärksten verwundbaren. Klimawandel, S. 12; Studie Zukunftsfähiges Deutschland, S. 22; Brot für die Welt und Evangelischer Entwicklungsdienst e.V. 2009, S. 12

10 Energiewende Politik – Arbeitslehre – Physik Bausteine für das Stromnetz der Zukunft: Peter Ahmels / Deutsche Umwelthilfe 2007, Windenergie Windenergie in Planung Photovoltaik- und Bioenergieanlagen Engpass Übertragungsnetz Verteilungsnetz Ballungszentrum

11 Energiewende Politik – Arbeitslehre – Physik Ziel: CO 2 -Reduktion um % bis 2050 Deutsche Umwelthilfe,

12 Energiewende Mathematik – Physik – Kunst Nitsch 2004, bearb. Behringer / Solare Zukunft Erneuerbares Energieangebot – physikalisch (gr. Würfel) und technisch (kleine Würfel) nutzbar

13 Energiewende Physik – Politik – Arbeitslehre xxx Agentur für Erneuerbare Energien Zentrale Steuerung dezentraler EE- Anlagen durch ein virtuelles Kraftwerk Verbund von relativ kleinen Strom- erzeugungseinheiten (Photovoltaik- Anlagen, Windkraftanlagen, Blockheizkraftwerken etc.), der nachgeführt elektrische Leistung bereitstellt Um angebotsunabhängige Leistung von Großkraftwerken zu ersetzen Diversifizierung der Energie- versorgungs-Eigentums-Struktur

14 Energiewende Arbeitslehre – Politik – Ethik Nicht selten setzen sich Kommunen zum Ziel, die kommunale Energieversorgung komplett auf erneuerbare Energien umzustellen. Ein gutes Beispiel ist die Gemeinde Reußenköge in Schleswig-Holstein. Sie produziert 140 Mal mehr Strom, als sie selbst verbraucht. In Reußenköge haben sich bereits 90 % der Haushalte Anteile an den Windkraftanlagen gekauft. Hier stört sich niemand am Anblick der 70 Windräder – denn eine eigene Anlage ist weniger laut und auch viel schöner, oder anders gesagt: der eigene Fisch stinkt nie. So profitieren nicht nur die Menschen vor Ort, sondern auch die Umwelt. Online-Kurs Windenergie, > Online-Kurse

15 Energiewende Geschichte – Geografie – Deutsch Behringer, Solare Zukunft

16 Energiewende Geografie – Physik – Geschichte Behringer / Solare Zukunft

17 Energiewende Physik – Arbeitslehre – Mathematik DGS / Tomi Engel

18 Energiewende Geschichte – Geografie – Deutsch Konfliktstoff Energie Kriege haben niemals nur eine Ursache. Auch Energieaspekte sind daher nur ein Teil einer komplexen Konfliktlage. Nebenstehend wird eine Auswahl von Konflikten gezeigt, bei denen die Kontrolle über Rohstoff- vorkommen und Transport- wege jedoch eine hervor- gehobene Rolle spielen Bundesverband Windenergie

19 Energiewende Politik – Ethik – Arbeitslehre Bundesverband Windenergie Die vergessenen Kosten: Der Preis unserer Energieversorgung

20 Energiewende Politik – Ethik – Arbeitslehre Konventionelle Energieträger Erneuerbare Energieträger Bundesverband Windenergie

21 EE in der Diskussion Deutsch – Arbeitslehre – Politik Agentur für Erneuerbare Energien

22 EE in der Diskussion Deutsch – Arbeitslehre – Politik Agentur für Erneuerbare Energien

23 EE in der Diskussion Politik – Mathematik – Arbeitslehre Agentur für Erneuerbare Energien

24 EE in der Diskussion Kunst – Physik – Deutsch © Barbara Eckholdt / PIXELIO

25 EE in der Diskussion Politik – Geografie – Deutsch (bearbeitet Behringer / Solare Zukunft e.V. Strom aus der Sahara? Das Projekt DESERTEC Welt Europa Mittlerer Osten Nordafrika Ein zentraler Einwand ist: Bevor dieses Projekt zum Tragen gebracht werden kann wird der weitere Ausbau der Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien in Deutschland zu niedrigeren Kosten und Preisen möglich sein als der Solarstromimport aus Nordafrika. Eurosolar

26 EE in der Diskussion Politik – Geografie – Deutsch Braucht Europa Solarstrom aus der Wüste? In einem groß angelegten Projekt namens DESERTEC planen Finanz-, Industrie- und Energieunternehmen den Bau riesiger solarthermischer Kraftwerke und auch Photovoltaik- Kraftwerke sowie Windkraftanlagen in der Sahara. Der erzeugte Strom soll über Hochspannungs- Gleichstrom-Leitungen nach Europa transportiert werden. Beabsichtigt ist, 15 % des gesamten europäischen Strombedarfs damit zu decken. Wie sinnvoll ist das? Braucht Europa den Strom aus der Wüste? Gerade an dieser Frage erhitzen sich die Gemüter. Verfechter einer dezentralen Energieversorgung sehen ausreichende Potenziale erneuerbarer Energien in Deutschland. Andere argumentieren, dass eine schnelle Umstellung auf erneuerbaren Energien ohne Solarstromexporte aus Nordafrika nicht umsetzbar ist. Dann wiederum wird bezweifelt, dass DESERTEC positive Effekte für die dortigen Regionen hat. Es ist zu hoffen, dass der arabische Frühling nicht nur zu basisdemokratischen Strukturen führt, sondern auch die soziale und wirtschaftliche Situation zum Wohle aller dort lebenden Menschen verbessert – auch in Energiefragen. Auch wird diskutiert, ob nicht zunächst erstmal die Länder in der Sahara den dort erzeugten Solarstrom nutzen und ihre eigene Energieversorgung auf erneuerbare Energien umstellen sollten, statt weiterhin fossilen Strom zu beziehen. Das passiert in Ansätzen auch schon in Marokko von Seiten der Moroccan Agency für Solar Energy. Online-Kurs Solarenergie, > Online-Kurse

27 EE in der Diskussion Politik – Geografie – Deutsch Stören Windkraftanlagen Mensch und Natur? Ein Argument der Gegner von Windkraftanlagen ist die so genannte Verspagelung der Landschaft, also die Verunstaltung des Landschaftsbildes. Über Ästhetik lässt sich bekanntlich streiten, aber reicht das Argument aus, um die Windenergienutzung komplett abzulehnen? Und was ist mit der Lärmbelästigung und der Störung von Vogelflugrouten? Die Abwägung zwischen Natur- und Klimaschutz ist problematisch. Welche Argumente wiegen mehr? Bundesverband Windenergie, © Andrea Kusajda / pixelio.de Online-Kurs Windenergie, > Online-Kurse

28 EE in der Diskussion Politik – Geografie – Deutsch Staudämme – Sinn oder Unsinn? Das vielleicht bekannteste, aber auch umstrittenste Wasserkraftwerk der Welt ist der Drei- Schluchten-Staudamm in China. Dort wird der Fluss Jangtsekiang, mit rund km der längste Fluss Chinas und der drittlängste der Welt, durch eine Talsperre zu einem Stausee aufgestaut, der sich auf einer Fläche von mehr als km² erstreckt. Das entspricht in etwa einer Fläche doppelt so groß wie der Bodensee. Mit einer installierten Leistung von über MW ist dieses Wasserwerk das größte der Welt. Um Platz für diesen gigantischen See und die Staumauer zu schaffen, mussten 1,4 Millionen Menschen umgesiedelt werden. Aktuell steht der geplante Ilisu-Staudamm in den kurdischen Gebieten der Türkei in der Kritik. Wird der Ilisu-Staudamm tatsächlich gebaut, werden nicht nur die kulturell einzigartigen Höhlenwohnungen von Hasankeyf vom Tigris überflutet, sondern auch viele Dörfer und wertvolle Naturfläche versinken im Stausee. Die Initiative Stop Ilisu – Rettet Hasankeyf! organisiert den Protest dagegen (www.stopilisu.com). Beide Beispiel zeigen, dass in jedem Einzelfall der soziale, kulturelle und ökologische Schaden gegenüber den Vorteilen einer klimafreundlichen Energiegewinnung abgewogen – und im Zweifel gegen ein solches Großprojekt entschieden werden muss. © berggeist007 / pixelio.de Andritz Hydro Online-Kurs Wasserkraft, > Online-Kurse

29 EE in der Diskussion Deutsch – Ethik – Sozialkunde Tank oder Teller? Diese Frage beschreibt treffend den Konflikt zwischen dem Energiehunger der Industrieländer und der weltweiten Lebensmittelversorgung. Hinsichtlich des Flächenverbrauchs und des Ausstoßes von Treibhausgasemissionen ist jedoch der enorme Fleischkonsum in den Industrieländern noch wesentlich schädlicher als die Herstellung von Biosprit. In Deutschland werden lediglich 3,5 % des angebauten Getreides zur Herstellung von Biotreibstoff verwendet. Allein 60 % des Getreides dient als Futter für Tiere. Nur jede fünfte Tonne Getreide kommt der Lebensmittelindustrie zugute. Diese Rechnung zeigt deutlich, dass in Deutschland keine Verknappung von Lebensmitteln durch Biosprit droht – ein Argument, das Kritiker häufig aus der Tasche holen. Doch welche Auswirkungen hat die steigende Nachfrage nach Biotreibstoff weltweit? Soll man Biosprit nun unterstützen oder nicht? © Claudio Lione / PIXELIO, © sigrid rossmann / PIXELIO Online-Kurs Bioenergie, > Online-Kurse

30 EE in der Diskussion Politik – Geografie – Deutsch Am 15. August 2009 bebte in Landau in der Pfalz die Erde. 2,7 zeigte die Richterskala an. Was war geschehen? Fachleute vermuten einen Zusammenhang mit dem neu errichteten Geothermiekraftwerk. Dieses fördert 160°C heißes Wasser aus etwa m Tiefe, wo auch das Erdbeben entstand. Dass Tiefenbohrungen Erdbeben auslösen können, ist bekannt. Dies kann auf drei Arten geschehen: Das Hot-Dry-Rock- Verfahren verursacht kleine Risse im Untergrund, bei dessen Entstehung es in ungünstigen Fällen zu Erdstößen kommen kann, die in der Regel jedoch an der Oberfläche kaum zu spüren sind. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass in Bohrlöcher eingepresstes Wasser wie eine Art Schmiermittel wirkt, welches natürlich vorhandene Spannungen im Erdreich lösen und somit zu Erschütterungen führen kann. Das hydrothermale Verfahren wiederum entzieht dem Wasserreservoir Wärme, so dass Spannungen und Druckänderungen im Untergrund auftreten können. Sircha / Wikipedia, Hlynur Baldursson / Wikipedia Online-Kurs Geothermie, > Online-Kurse

31 Energiesparen und -effizienz Arbeitslehre – Deutsch – Physik Energiesuffizienz = Reduktion der Nutzung von Energie durch Verhaltensänderung oder geringere Wirtschaftstätigkeit Energieeinsparung = Verringerung des Energieverbrauchs Energieeffizienz = Geringerer Einsatz von Energie zur Befriedigung der gleichen Bedürfnisses, oft durch technische Innovationen Clipart

32 Energiesparen und -effizienz Politik – Arbeitslehre – Physik Energieverbrauch senken! Nur wenn der Gesamtenergieverbrauch zurückgeht, ist es auch möglich, das Energiesystem in Richtung 100 % Erneuerbare Energien umzubauen. Chris828 / Wikipedia © Rainer Sturm / PIXELIO Energieeffizienz ist tragende Säule der Energiewende. Bundesregierung Schlüsselfrage Energieeffizienz. Bundesregierung

33 Energiesparen und -effizienz Physik – Mathematik – Arbeitslehre Abschalten der Bereitschaftsfunktion (Stand-By) von Elektrogeräten/Scheinaus (Leerlaufverluste) Durch diese Leerlaufverluste entstehen in Deutschland jedes Jahr Stromkosten in Höhe von 4 Milliarden Euro. Damit könnte eine ganze Großstadt wie Berlin mit Strom versorgt werden! Austausch: Alte gegen neue Heizung Der Wirkungsgrad einer Heizanlage lässt sich von 64 % auf 94 % erhöhen (z.B. Austausch einer alten Ölheizung gegen modernen Gas- oder Ölbrennkessel). Clipart

34 Energiesparen und -effizienz Physik – Arbeitslehre – Mathematik Unter Grauer Energie versteht man die materialgebundene Energie. Sie bezieht sich auf den Lebenszyklus eines Produkts. Graue Energie umfasst die Energie, die durch Rohstoffgewinnung, Herstellung, Transport, Recycling oder Entsorgung eines Produkts anfällt. Graue Energie ist in allen Alltagsprodukten enthalten: Nahrung und Verpackungsmaterialien, Elektrogeräte im Haushalt, das Haus selber. Der Verbrauch von grauer Energie ist in einem Haushalt normalerweise größer als der direkte Energieverbrauch durch Strom, Öl und Gas. Schulpaket CO 2 -frei, UfU 2010 HINWEIS: Aus physikalischer Sicht ist es falsch, von Energieverbrauch zu sprechen. Energie wird nicht verbraucht, sie geht auch nicht verloren, sondern wird – in einem energetisch geschlossenen System – in eine andere Form umgewandelt und dabei entwertet (1. und 2. Hauptsatz der Thermodynamik). Entwertet, weil sie für uns dann im geringeren Maß oder nicht mehr nutzbar ist, wie beispielsweise die Abwärme vom Motor, die in die Umwelt entweicht.

35 Energiesparen und -effizienz Physik – Mathematik – Arbeitslehre Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) = gleichzeitige Gewinnung von Strom und Wärme Bundesverband Kraft-Wärme- Kopplung

36 Energiesparen und -effizienz Physik – Mathematik – Kunst Scharp / IZT und Dinziol / DGS

37 Energiesparen und -effizienz Physik – Mathematik – Kunst Scharp / IZT und Dinziol / DGS

38 Energiesparen und -effizienz Physik – Mathematik – Kunst H.-G. Oed / BMU; © montrean, R.B., Petra Morales / PIXELIO (bearb. Scharp / IZT

39 Energiesparen und -effizienz Kunst – Physik – Arbeitslehre Gebäudesanierung Einsparung bis zu 60 % der Heizenergie! Ein Einfamilienhaus kann dadurch ca. 5 t CO 2 einsparen.

40 Energiesparen und -effizienz Kunst – Physik – Arbeitslehre Architekt Rolf Disch / Freiburg Plusenergiehäuser Produzieren mehr Energie als sie selbst nutzen

41 Energiesparen und -effizienz Kunst – Arbeitslehre – Deutsch Die Natur hat über Jahrtausende Erfahrungen in energiesparenden, beweglichen Konstruktionen und im Leichtbau gesammelt. Ingenieure können sich diesen evolutionären Prozess zunutze machen. Prof. Stefan Schäfer vom Institut für Massivbau an der TU Darmstadt Energieeffizientes Bauen verlangt nachhaltiges, systemisches und vernetztes Denken. Energieversorgung der Gebäude aus volatilen Wärmequellen verlangt multivalente Energiesysteme bzw. Speichermedien.

42 Alternative Mobilität Arbeitslehre – Politik – Ethik Die Hälfte der PKW-Fahrtstrecken entfällt auf Freizeit- und Urlaubstrips. Für viele Fahrer scheint der Weg das Ziel: Fahren aus Spaß. Autos sind die emotionalsten Produkt, die wir kennen, bestätigt Professor Ferdinand Dudenhöffer, Chef des renommierten Center Automotive Research (CAR) in Duisburg. Das Image eines Automodells färbt auf seinen Besitzer ab, die Marke signalisiert die Zugehörigkeit zu einer bestimmten gesellschaftlichen Gruppe. Das Auto ist ein Symbol für Rangordnung und Prestige. Autofahrer zahlen zwar Milliarden an Energie-, Öko- und Kfz-Steuer – mehr als die reinen Kosten der Infrastruktur. Doch bleiben bisher erhebliche Schäden unberücksichtigt, die insbesondere durch die vielen Unfälle, den Lärm und die Luftverschmutzung entstehen. Deren Kosten trägt zum Teil die Gemeinschaft der Krankenversicherten, oder sie gehen zu Lasten anderer Mitbürger. Wenn alle Sparten ihre tatsächlichen Kosten tragen, verteuert sich das Fliegen und Autofahren stärker als das Bahnfahren – und gelenkt von den Preisen wandert mehr Verkehr auf die Schiene. ÖKO-TEST Spezial Umwelt & Energie, S. 7-8

43 Alternative Mobilität Politik – Kunst – Physik Lösungsansätze für einen nachhaltigeren Verkehr Alternativer Antrieb Elektromobilität HybridBatterie Brennstoff- zelle Alternative Treibstoffe Verbrennungsmotor: E10, Biogas, Erdgas etc. Neue Mobilitätskonzepte z.B. Carsharing Andere Technologie Infrastruktur Organisatorisch Verhalten = Verbrennungsmotor = Elektromotor

44 Alternative Mobilität Geografie – Politik – Arbeitslehre Die traditionell zu niedrigen Transportkosten haben auch weitreichende Folgen für den internationalen Handel. Das sah schon 2002 die Enquete-Kommission des Deutschen BundestagsGlobalisierung der Weltwirtschaft: Billige Transportleistung verführt zur Verlagerung verschiedener Fertigungsbereiche über das sinnvolle Maß hinaus. Ob die Transporte durch das Verursacherprinzip allerdings so teuer würden, dass es nicht mehr lohnt, Arbeit in Billiglohnländer auszulagern, ist fraglich. Nordseekrabben würden wohl weiterhin zum Pulen nach Marokko und zurück nach Deutschland gekarrt. Aber manche Arbeitsteilung über weite Strecken – auch innerhalb Deutschlands – käme auf den Prüfstand. ÖKO-TEST Spezial Umwelt & Energie, S. 9

45 Alternative Mobilität Physik – Politik – Arbeitslehre Seit dem Jahr 1990 wuchs die Tragkraft aller Seeschiffe um 65 Prozent, die der Containerschiffe hat sich sogar versechsfacht. Die gut See- schiffe verfeuern Schweröl, eine zähflüssige Masse, die erhitzt werden muss, damit sie der Dieselmotor überhaupt verdauen kann. Die enthält durchschnitt- lich 2,7 Prozent Schwefel und noch andere Schadstoffe. In den Häfen laufen die Stromgeneratoren mit Schweröl weiter. Der Extremfall sind die Kreuzfahrtschiffe. Die Queen Mary 2 betreibt ein Kraftwerk, dass eine Stadt mit Einwohnern versorgen könnte. Damit die Riesenpötte überhaut noch Häfen wie Hamburg erreichen können, wird die Fahrrinne ausgebaggert – zu Lasten der Umwelt. Das Umweltbundesamt propagiert (für die Binnenschifffahrt) eine bessere und billigere Alternative: Wie ein Katamaran konstruierte Schiffe mit geringem Tiefgang. Mit modernen Motoren würden die auch weniger Schadstoffe ausstoßen. ÖKO-TEST Spezial Umwelt & Energie, S. 10 © SkySails

46 Alternative Mobilität Ethik – Arbeitslehre – Deutsch Unsinnige Transporte Wahnsinn Güterverkehr / VCD, BUND 2006 Woher kommen die Nordseekrabben? Niemand schält frische Krabben so billig wie marokkanische Arbeiterinnen. Deshalb lohnt sich der LKW-Transport von Husum nach Nordafrika und zurück. Schwäbischer Erdbeerjoghurt? Die polnischen Erdbeeren werden in Aachen verarbeitet. In Bayern entstehen Etiketten aus niedersächsischem Papier und belgischem Leim. Milch und Zucker stammen zwar aus Schwaben, dafür werden Joghurtkulturen und Aluminiumdeckel aus jeweils über 800 Kilometer nach Stuttgart transportiert. Müll auf Tour: Abfall aus Baden-Württemberg geht zur Entsorgung ins schweizerische Graubünden, dafür liefert Italien frischen Müll nach Süddeutschland. Die CO 2 -Emissionen des Straßengüterverkehrs sind eines der großen ungelösten Probleme der deutschen Klimapolitik. Sachverständigenrat für Umweltfragen 2012

47 Alternative Mobilität Physik – Arbeitslehre – Politik Fahren ohne Abgase, Tanken direkt aus der Steckdose – das Klingt gut. Aber so einfach ist es nicht. Unter Umweltaspekten ein Grundproblem: Wie wird der Strom fürs E-Auto erzeugt? Haupt- kritikpunkte sind außerdem die geringe Reichweite und die langen Ladezeiten der Stromer. In der Praxis sind diese Einwände allerdings zu relativieren. Die bisher möglichen 100 bis 200 Kilometer Reichweite pro Vollladung würden für 98 Prozent der Autofahrten genügen, denn die sind kürzer als 100 Kilometer. Und da die meisten Autos auch nur eine Stunde pro Tag bewegt werden, machen mehrstündige Ladezeiten wenig aus. Zum jetzigen Zeitpunkt wären erschwingliche E-Mobile attraktive Stadtautos. Der Erfolg der E-Mobile steht und fällt mit der Speicherkapazität. ÖKO-TEST Spezial Umwelt & Energie, S. 19 Silke Reents / SOLON

48 Alternative Mobilität Physik – Chemie – Arbeitslehre Wasserstoff (H2) ist theoretisch ein genialer Kraftstoff: Er hat den dreifachen Energiegehalt von Benzin, ist massenhaft verfügbar und bei seiner Verbrennung entsteht nur Wasser. Man kann Wasserstoff wie Benzin direkt im Motor verbrennen oder ihn in Brennstoffzellen zur Energiegewinnung einsetzen. In der Brennstoffzelle reagieren Sauerstoff und Wasserstoff, so entsteht Strom. Doch es gibt auch eine ganze Reihe Handicaps. Die Gewinnung von reinem H2 ist sehr energieaufwendig – und nutzt man dafür konventionelle Ressourcen, ist Wasserstoff alles andere als ein umweltfreundlicher Kraftstoff. Um H2 im großen Stil mit regenerativen Energien zu gewinnen, müsste folglich die grüne Energieerzeugung stark ausgebaut werden. ÖKO-TEST Spezial Umwelt & Energie, S. 20 Fuel Cell = Brennstoffzelle VDI, unsere-autos.de

49 Alternative Mobilität Biologie – Politik – Deutsch Mit welchem Treibstoff fährt das Auto der Zukunft? Seit Jahren wird Wasserstoff als Öko-Alternative zu Benzin gepriesen – unklar war bisher nur, woher die nötige Menge kommen soll. Forscher der Ohio University haben nun einen guten Vorschlag gemacht: aus Urin. Sie haben eine Brennstoffzelle gebaut, die aus harnstoffhaltigen Lösungen Wasserstoff erzeugt und daraus Energie gewinnt. Klingt praktisch: Man stelle sich den typischen Porsche-Fahrer vor, wie er rechts ranfährt, zum Tank schreitet und die Hose runterlässt. Er hätte dann auch ein neues Statussymbol: die Größe der Tanköffnung. Zeit Wissen: Wahres Essen, S. 53

50 Alternative Mobilität Mathematik – Sozialkunde – Kunst Agentur für Erneuerbare Energien

51 Alternative Mobilität Physik – Mathematik – Arbeitslehre Bundesverband Windenergie, bearb. Draeger / UfU Mit Windstrom fahren Autos billiger und sauberer!

52 Arbeitsfeld EE Arbeitslehre – Mathematik – Physik Agentur für Erneuerbare Energien Arbeitsplätze in Deutschland (2012) 2012 leichter Rückgang durch Krise der Solarbranche Fachkräftemangel bietet Zukunftsperspektiven Anteil der ausbildenden EE-Betriebe liegt bei 60 % Keine speziellen dualen Ausbildungsgänge in erneuerbaren Energien 380 Studiengänge, bis Absolventinnen und Absolventen jährlich

53 Arbeitsfeld EE Arbeitslehre – Physik – Deutsch Agentur für Erneuerbare Energien Life e.V. Christoph Edelhoff / BMU Konrad / Wikipedia Agentur für Erneuerbare Energien Bernd Müller / BMU Agentur für Erneuerbare Energien

54 Arbeitsfeld EE Arbeitslehre – Deutsch – Politik Die Zeiten sind gut für erneuerbare Energien. Und das nicht erst seit der jüngsten Pannenserie in Atomkraftwerken. Der schleichende Klimawandel, endende Ölquellen, all das hat dazu geführt, dass nachhaltige Energiequellen gefragt sind wie nie. Das wirkt sich nicht nur positiv auf die Umwelt aus – sondern auch auf den Arbeitsmarkt. Die Solarbranche, die Windindustrie, Bioenergiefirmen, Wasserkraft und Geothermieunternehmen suchen qualifizierte Mitarbeiter. Tagesspiegel Life e.V.

55 Arbeitsfeld EE Arbeitslehre – Deutsch – Politik Der Aufbau einer auf erneuerbaren Energien basierenden Energieversorgung, die Steigerung der Energieeffizienz und die Verbreitung energiesparender Verhaltensweisen werden deinen Lebensstil und deine Berufsperspektiven deutlich beeinflussen. Eine radikale Wende in der Energieversorgung wird nicht nur Berufsbilder verändern, sondern auch zu neuen Formen der Mobilität, des Wohnens, des Konsums und des Umgangs mit Energie führen. Mit einem Job in erneuerbaren Energien kannst du die Welt ein klein wenig verändern – oder einfach deinen Lebensunterhalt verdienen. Unabhängig davon, welche Motivation du mitbringst, die Chancen auf einen Ausbildungsplatz und einen Job in erneuerbaren Energien stehen gut. Online-Kurs Berufsorientierung EE, > Online-Kurse

56 Arbeitsfeld EE Arbeitslehre – Mathematik – Deutsch Neue Arbeitsplätze v.a. in den Bereichen Service, Montage, Planung und Beratung, Produktion und Vertrieb Gesucht werden insbesondere Ingenieur/innen und Facharbeiter/innen mit einer technischen Ausbildung Gefragte Qualifikationen neben dem technischem Know-how sind fächerübergreifendes Wissen, Teamfähigkeit, Eigeninitiative, Engagement, Durchsetzungs- vermögen, Flexibilität, Mobilitäts- bereitschaft, Sprachkenntnisse und interkulturelle Kompetenz Agentur für Erneuerbare Energien

57 Arbeitsfeld EE Politik – Geografie – Arbeitslehre Agentur für Erneuerbare Energien

58 Arbeitsfeld EE Arbeitslehre – Ethik – Deutsch Ideelle Motive als treibende Kraft bei der Wahl eines EE-Studiengangs Berufseinstieg gelingt durch… Praxis- und Branchenkontakte Fachausbildung oder Studium Projekt- und Systemkompetenz © Gerd Altmann / PIXELIO Die jungen Menschen schätzen sehr an dem Berufsbild, dass sie etwas tun, worauf sie auch stolz sein können, wovon man gerne erzählt. Theo Bühler, Wissenschaftsladen Bonn Ich sehe es als Aufgabe an, dass wir auf unserer Welt leben können, ohne sie zu verschmutzen und die Natur zu zerstören. Student HTW Berlin, Fachbereich Regenerative Energiesysteme

59 Solarenergie Deutsch – Kunst – Arbeitslehre Er habe die erste Millionen aus dem Verkauf seiner Platten nicht für Frauen und Autos ausgeben wollen, sagte DSDS-Kandidat Daniel Küblböck. Also hat er bereits 2003 in Solarenergie investiert – mit Erfolg… DSDS-Paradiesvogel Daniel Küblböck nun Ökostrom-Millionär interpendence.wirsol.de

60 Solarenergie Deutsch – Kunst – Politik Verblüffende Fakten: Eine Fläche in der Größe des Saarlandes würde ausreichen, um mit Solarkraftwerken in der Sahara den gesamten Strombedarf Deutschlands zu decken, so das Hamburger Institut für Wetter- und Klimakommunikation. Schlagzeilen: Ein Designer-Team hat eine solarbetriebene Ampel entwickelt, die flexibel an Bäumen befestigt werden kann. Die Ampel ist billiger als herkömmliche Ampelanlagen. Bis zur Verkehrstauglichkeit, sind jedoch noch einige Hürden zu überwinden. (bearbeitet Behringer / Solare Zukunft e.V.

61 Solarenergie Physik – Kunst – Deutsch DGS Photovoltaik Solarthermie

62 Solarenergie Physik – Chemie – Kunst Energieumwandlung in der Solarzelle Durch einen physikalischen Prozess wandeln Solarzellen das Sonnenlicht – welches aus Photonen, also kleinen Lichtteilchen, besteht – in elektrischen Strom um. Das geht so: Wenn Photonen auf eine Solarzelle treffen, lösen sie in der unteren Schicht Elektronen aus ihrem Atomkristallgitter. Die entstehenden freien Elektronen (negativ geladen) und die positiven Elektronen-Löcher werden aufgrund des elektrischen Feldes getrennt. Die Elektronen wandern nach oben, die Löcher nach unten. Der untere Halbleiter wird zum Pluspol, der obere zum Minuspol. Sobald die beiden Pole mit einem Kabel zu einem äußeren Stromkreis verbunden sind, fließt elektrischer Strom. Denn die Elektronen können – einmal in die obere Schicht katapultiert – aufgrund der Halbleitereigenschaften des Siliziums nicht mehr zurück. Sie müssen durch die Leitung fließen, um wieder an ihren Platz zu gelangen. Online-Kurs Solarenergie, > Online-Kurse

63 Solarenergie Physik – Chemie – Kunst Kliche / UfU

64 Solarenergie Physik – Arbeitslehre – Deutsch SolarWorld AG

65 Solarenergie Physik – Kunst – Arbeitslehre Behringer / Solare Zukunft e.V.

66 Solarenergie Mathematik – Physik – Arbeitslehre Faustformel zum solaren Ertrag Die Sonne strahlt an einem idealen Sonnentag im Jahresdurchschnitt 1000 W/m². Ungefähr 10 % der Einstrahlung können in elektrische Leistung umgewandelt werden. Die elektrische Leistung beträgt also im Durchschnitt 100 W/m². Die Energiemenge, die uns die Sonne in Deutschland jährlich pro m² kostenlos zur Verfügung stellt, entspricht damit etwa 100 Litern Heizöl. Schulpaket Solarsupport,

67 Solarenergie Kunst – Physik – Arbeitslehre Solarer Zehnkampf Anreiz zum Weiterforschen im Bereich Solararchitektur liefert der Solar Decathlon, ein architektonischer und energietechnischer Wettbewerb in den USA. Der erste Solar Decathlon Europe fand 2010 in Madrid statt. 20 Hochschulteams aus der ganzen Welt konstruierten dafür Vorzeige-Plusenergie-Wohnhäuser. Solar Decathlon, / Wikipedia, bearb. Draeger / UfU

68 Solarenergie Geografie – Physik – Deutsch e.V. DGS, Pengo / Wikipedia, Schulpaket Solarsupport,

69 Windenergie Deutsch – Kunst – Arbeitslehre Der 14-jährige William Kamkwamba aus Malawi bastelte aus Fahrrad- schrott, einem alten Stoßdämpfer, einem Traktormotorteil, dem Kugellager einer Erd- nussmühle und ge- schmolzenen PVC- Rohren ein Windrad. Dieses Windrad aus Müll brachte tatsächlich eine Glühbirne zum Leuchten und war gerade erst der Anfang. Mittlerweile hat das ganze Dorf Strom. Und William, der damals aus Geldmangel die Schule abbrach, studiert… Der Junge, der den Wind einfing Focus online

70 Windenergie Deutsch – Kunst – Politik Verblüffende Fakten: Pro Windkraftanlage stirbt im Jahr durchschnittlich nur ein Vogel. Im Vergleich dazu fallen jährlich Millionen von Vögeln dem Straßenverkehr, Hochspannungsmasten oder Glasflächen zum Opfer. Schlagzeilen: Das Hannoveraner Unternehmen TimberTower will Türme von Windkraftanlagen aus Holz bauen und behauptet, dass diese länger halten würden als Stahl. Sogar Offshore-Anlagen im Meer sollen damit bestückt werden, ohne zu verfaulen. Der erste Prototyp ist bereits gebaut. © BShaw / PIXELIO

71 Windenergie Arbeitslehre – Physik – Deutsch Arne Nordmann / Wikipedia

72 Windenergie Arbeitslehre – Physik – Mathematik Bundesverband Windenergie

73 Windenergie Arbeitslehre – Physik – Mathematik Bundesverband Windenergie

74 Windenergie Physik – Arbeitslehre – Geografie Bundesverband Windenergie CO 2 -Battle: Windkraftanlage gegen Kohlekraftwerk Eine Windenkraftanlage hat eine Energierücklaufzeit von nur 2 bis 6 Monaten. Das heißt, nach 2 bis 6 Monaten Betriebszeit hat sich die Anlage energetisch amortisiert und den Strom wieder eingespielt, der für Produktion, Transport, Errichtung und Betrieb der Anlage angefallen ist. In CO 2 gerechnet sind das 0,02 kg pro kWh. Dem stehen in einem Braunkohlekraftwerk etwa 1,08 kg CO 2 pro kWh gegenüber, also das über 50-fache an klimaschädlichem Treibhausgas. Erschwerend kommt hinzu, dass Kohlekraftwerke auf einem veralteten Stand sind und ineffizient arbeiten. So befinden sich nach einer Studie des WWF sechs der zehn größten CO 2 -Schleudern der EU in Deutschland!

75 Windenergie Physik – Arbeitslehre – Geografie Bundesverband Windenergie

76 Windenergie Arbeitslehre – Physik – Politik Bundesverband Windenergie

77 Windenergie Arbeitslehre – Geschichte – Mathematik Bundesverband Windenergie

78 Windenergie Arbeitslehre – Kunst – Physik juwi

79 Windenergie Physik – Geografie – Kunst Bundesverband Windenergie, bearb. Scharp / IZT

80 Wasserkraft Deutsch – Kunst – Arbeitslehre Karl Reinhard Kolmsee hat ein Mini-Wasser- kraftwerk für abgelegene Regionen ohne Strom- anschluss entwickelt. Das Gerät mit dem Namen Smart Hydro Power wiegt keine 200 kg und soll nicht viel kosten. Es ähnelt einem Propeller und kann in fast jedem Fluss eingesetzt werden. Im Sommer 2011 startet der erste Langzeittest am Amazonas. Eine Chance zur flächendeckenden Stromversorgung in Entwicklungsländern ? Wasser marsch – Wasserkraft für alle? ftd.de

81 Wasserkraft Deutsch – Kunst – Politik Verblüffende Fakten: Das Meer ruht nie. Ständig türmen sich meterhohe Wogen auf, brechen sich an Klippen und branden an die Küsten. Dabei werden enorme Kräfte freigesetzt. Schon ein Wellenberg von einem Meter Höhe und 100 Metern Länge wiegt mehrere 100 Tonnen. Könnte man diese Kräfte nutzen, hätte man eine fast unerschöpfliche Energiequelle. Schlagzeilen: Im Herzen von München gibt es ein unterirdisches Wasserkraftwerk, das Ökostrom für Haushalte erzeugt. © Miroslaw / PIXELIO

82 Wasserkraft Biologie – Geografie – Deutsch NASA, http_watercycle.gsfc.nasa.gov, bearb. Scharp / IZT und Schmidthals / UfU

83 Wasserkraft Politik – Sozialkunde – Geografie Wasser ist knapp im Sozialismus des 21. Jahrhunderts. Auch in Antimano, einem Stadtteil der venezolanischen Hauptstadt Caracas, muss es in Behältern herbeigeschafft werden. Wegen geringer Regenfälle ist der Pegel in den Dammreservoirs gefährlich niedrig, das beeinträchtigt auch die Stromversorgung. Der Verbrauch ist in den vergangenen fünf Jahren um 25 Prozent gestiegen. Ein guter Planwirtschaftler hätte da vorgesorgt, doch Präsident Hugo Chávez behilft sich mit einem konventionellen kapitalistischen Appell: Sparen! Er selbst müsse nur drei Minuten duschen, und ich stinke nicht. Elektrizität zu verschwenden, seiein Verbrechen, um der Strafverfolgung zu entgehen, will er mit gutem Beispiel vorangehen und im Präsidentenpalast die Klimaanlage drosseln. Doch Vertrauen ist gut, Kontrolle aber besser, daher bereitet die Regierung ein Gesetz vor, das Stromverschwendung unter Strafe stellt. Für den kommenden Monat wurden Unterbrechungen in der Wasserversorgung angekündigt. Jungle World Nr. 44,

84 Wasserkraft Politik – Sozialkunde – Geografie Energie aus dem Meer Seeschlangen sind vielleicht die technische Lösung für die energetische Nutzung der Wellenkraft. Das 150 m lange Exemplar auf dem Foto schwimmt auf der Wasseroberfläche. Es besteht aus mehreren elastischen Segmenten, die sich mit den Wellen bewegen. Über Hydraulikgeneratoren wird diese Bewegung in elektrische Energie umgewandelt. P123 / Wikipedia Die Seeschlangen gehören zu den Auftriebskörpern. Hier hängt der Energieertrag stark von der Wellenhöhe ab. Problem bei dieser Bauform ist, dass das Material bei rauer See und Monsterwellen stark beansprucht wird. Durch eine neue Konstruktion, die es den Auftriebskörpern erlaubt durch hohe Wellen hindurch zu tauchen, soll dieses Problem umgangen werden. In den flachen deutschen Küstengewässern eignet sich eher der Wavestar. Das ist eine Plattform, von der halbkugelförmige Schwimmer hinunterragen, die sich in den Wellen auf und ab bewegen. Hydraulikgeneratoren wandeln das Pendeln in Strom um. Ein anderes System aus Schwimmbojen, die sich in den Wellen auf und ab bewegen ist der Wavebob. Er eignet sich am besten für lange Wellen auf hoher See.

85 Wasserkraft Physik – Mathematik – Geografie Wie leistungsstark sind Wasserkraftwerke? Das hängt von verschiedenen Faktoren ab, unter anderm von der Größe und dem Kraftwerkstyp. Unterschieden wird zwischen Klein- und Großwasserkraftwerken. Ende 2006 gab es in Deutschland etwa Kleinwasserkraftanlagen und 350 Großwasserkraftanlagen. Daran dürfte sich nicht viel geändert haben, denn der Stromertrag aus Wasserkraft ist weitestgehend konstant geblieben. Obwohl die Anzahl der Großwasserkraftwerke deutlich kleiner ist, erzeugten sie rund 90 Prozent des aus der Wasserkraft gewonnenen Stroms. Faustformel: Wenn die Fallhöhe (h) und die Durchflussmenge (Q) des Wassers bekannt sind, kann man mit Hilfe einer Faustformel in etwa die elektrische Leistung (P el ) eines Wasserkraftwerks bestimmen: P el (in kW) = 8 Q (in m³/s) h (in m) Online-Kurs Wasserkraft, > Online-Kurse

86 Wasserkraft Physik – Mathematik – Geografie Agentur für Erneuerbare Energien

87 Bioenergie Deutsch – Kunst – Arbeitslehre Alles begann damit, dass Walter Schmid in einem Malerkessel Schnittgras, Küchenabfälle und Hühnermist mischte, den Kessel verschloss und auf seiner Terrasse in die Sonne stellte. Als sich der Kessel nach einigen Tagen blähte, hielt er ein brennendes Streichholz hinein, worauf das Gemisch explodierte, eine riesige Schweinerei anrichtete – und seine Frau sagte: Mit dem Seich hörsch jetzt aber uf. Er erwiderte: Damit fange ich jetzt an. Wenige Jahre später gründete der Schweizer die erste Kompostgasfirma … Biogas auf dem Balkon Tages-Anzeiger

88 Bioenergie Deutsch – Kunst – Politik Verblüffende Fakten: Ein Vergleich zeigt warum: Über das Maul nimmt die Kuh täglich Futter auf. Im Pansenmagen zersetzen Bakterien das Futter in wichtige Nährstoffe – die Kuh verdaut. Bei einer Biogasanlage wird das Futter in einen Gärbehälter gefüllt. Wie bei der Kuh arbeiten auch hier Bakterien und zersetzen die Mischung im Gärbehälter. Das Futter verfault. Während bei Kühen das Methangas beim Rülpsen in die Luft verpufft (und den Treibhauseffekt verschärft), fängt man in der Biogasanlage das entstandene Gasgemisch aus CO 2 und Methan auf. Denn dieses Biogas kann als Bio-Erdgas ins Erdgasnetz eingespeist, also Treibstoff getankt oder im Kraftwerk zu klimafreundlichem Strom umgewandelt werden.

89 Bioenergie Geografie – Biologie – Physik Agentur für Erneuerbare Energien Holz, Raps, Getreide, Mais, Zuckerrüben, Ölpalmen, Bioabfälle, Kuhfladen… Aus diesen Energiepflanzen und Restprodukten kann Energie gewonnen werden. Bioenergie ist ein Multitalent. Sie liefert Biokraftstoff für den Tank, Wärme für Heizung, Dusche und Herd und Strom für Beleuchtung, Geräte, Maschinen und Elektroautos. Im Hinblick auf sinkende Erdölreserven und steigende Erdölpreise werden Ersatzprodukte aus pflanzlichen Stoffen immer interessanter, auch finanziell. So können ökologisch abbaubare Stoffe beispielsweise Plastikprodukte ersetzen, welche sonst aus Erdöl hergestellt werden.

90 Bioenergie Physik – Chemie – Deutsch C.A.R.M.E.N. e.V.

91 Bioenergie Biologie – Physik – Ethik Langsam beginnt der Mensch, das Werkzeug der Natur auch bei der Energiegewinnung zu nutzen. Der Anteil der Bioenergie am Energieverbrauch wächst stetig: Derzeit sind es sechs Prozent; bis zum Jahr 2050 soll, so das Bundesumweltministerium, die Hälfte des Energieverbrauchs aus regenerativen Quellen gespeist werden. Der größte Hersteller von Biodiesel im Jahr 2007 war: Deutschland. Doch das ist erst der Anfang. Noch werden Biokraftstoffe wie Biodiesel oder Bioethanol ausschließlich aus Kulturpflanzen hergestellt. Die auch als Nahrung dienen können. Tankt oder Teller, so ein gängiger Vorwurf. Noch wird bei der Verwertung der Pflanzen nur ein Teil genutzt, noch werden Abfallprodukte entsorgt statt weiterverwendet. Archaisch seien die ersten menschlichen Gehversuche bei der Gewinnung von Biogas, schimpft Holger Zinke, vom gezielten Einsatz moderner Biotechnologie keine Spur. Wir kippen organische Abfälle zusammen und warten: Irgendwelche Mikroorganismen, die zufällig in der Brühe schwimmen, werden die Sache schon zum Gären bringen. Sie ist und eben Milliarden von Jahren voraus, die Natur. Zeit Wissen: Wahres Essen, S. 90f

92 Bioenergie Geografie – Biologie – Ethik Bioenergie braucht Platz Der Anbau von Energiepflanzen beansprucht immer mehr Nutzfläche weltweit und hat problematische Folgen. Besonders problematisch ist, wenn Regen- wälder für Biosprit abgeholzt werden oder der Energie pflanzenanbau für Europa die lokale Nahrungspflanzenproduktion in ärmeren Ländern verdrängt. Ebenso kritikwürdig ist, wenn Biomasseprodukte lange, CO 2 - verursachende Transportwege zum Verbraucher zurücklegen oder durch ihren Anbau Monokulturen entstehen. Auch die zentrale und dezentrale Energieversorgung können miteinander in Konflikt geraten. Beispielsweise, wenn ein großes Biomassekraftwerk alle regionalen Holzressourcen verschlingt und Selbstversorger mit Holzpelletheizungen dadurch zwingt, ihre Pellets aus weiter entfernten Regionen zu beziehen. © Alexandra H. / PIXELIO Online-Kurs Bioenergie, > Online-Kurse

93 Bioenergie Physik – Arbeitslehre – Deutsch Agentur für Erneuerbare Energien

94 Bioenergie Politik – Sozialkunde – Ethik Agentur für Erneuerbare Energien Es finden sich auch kritische Stimmen, die in der Zertifizierung eine Marketingmaß- nahme der Agrosprit- Lobby sehen, wie das Umweltinstitut München.

95 Bioenergie Arbeitslehre – Politik – Deutsch Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe

96 Geothermie Deutsch – Kunst – Politik Verblüffende Fakten: 99 Prozent der Erde sind heißer als Grad. Direkt unter unseren Füßen schlummert ein gewaltiges, nahezu unerschöpfliches Energiepotential. Schlagzeilen: Stillgelegte Bergwerke haben noch lange nicht ausgedient. Das überall vorhandene 35 bis 40 Grad warme Grubenwasser könnte genutzt werden, um Gebäude zu heizen – oder zu kühlen. So etwa in einem futuristischen Gebäude auf der Zeche Zollverein im Ruhrgebiet. In der Region könnten rund 80 Millionen Kubikmeter Grubenwasser eine komplette Kleinstadt beheizen. Auf der ganzen Welt könnten alte Minen so neue Energie liefern. Heldengeschichten: Der Fabrikanten Francois-Jacques Larderel war der erste, dem die industrielle Nutzung der Erdwärme in der Toskana, einer alten Vulkangegend, gelang. Er leitete ab 1827 natürlich aus der Erde ausströmenden Wasserdampf an die Kessel seiner Borsäure-Fabriken und konnte auf diese Weise Brennholz einsparen. In der Folge führte er gezielte Bohrungen durch entstand dann das erste Erdwärmekraftwerk – welches zunächst nur 4 Glühlampen zum Leuchten brachte. Aller Anfang ist schwer!

97 Geothermie Physik – Arbeitslehre – Geografie Agentur für Erneuerbare Energien

98 Geothermie Physik – Arbeitslehre – Geografie DGS; Bundesverband WärmePumpe, bearbeitet Scharp / IZT und Hartmann / DGS

99 Geothermie Geografie – Physik – Arbeitslehre Geothermische Karten Die Karte gibt eine Übersicht über die wichtigsten Regionen Deutschlands, die für hydrogeothermische Nutzungen in Frage kommen. Dargestellt sind Gebiete, in denen tiefe Grundwässer mit einer Temperatur von über 60 °C vorkommen (orange). LIAG / GeotIS

100 Geothermie Geografie – Kunst – Physik Die Fotoreihe zeigt, wie hoch die Temperaturen sind, die aus dem Erdinneren an besonderen Orten aufsteigen. In diesem Fall reichen sie aus, um einen Strauch in Brand zu setzen. Garrondo / Wikipedia

101 Geothermie Physik – Geografie – Arbeitslehre Für die hydrothermale Geothermie werden in Tiefen von etwa bis m Wasser führende Schichten angezapft. Eine Förderbohrung pumpt das heiße Wasser an die Erdoberfläche, wo die Wärme mithilfe eines Wärmetauschers entzogen und an die Verbraucher geliefert wird. Eine weitere Bohrleitung befördert das Wasser zurück in den Untergrund, wo es sich erneut erhitzt. Die hydrothermale Geothermie kann sowohl zur Wärme- als auch zur Stromerzeugung genutzt werden. Zur Gewinnung elektrischer Energie sind jedoch Temperaturen von über 100°C notwendig. Dann wechselt das Wasser seinen Aggregatzustand und kann als Wasserdampf zum Antreiben von Turbinen genutzt werden. Quaschning, bearb. Scharp / IZT

102 Geothermie Physik – Geografie – Arbeitslehre Beim Hot-Dry-Rock-Verfahren wird nicht das heiße Wasser tief in der Erde angezapft, sondern heiße Gesteinsschichten dienen als Durchlauferhitzer. Das funktioniert so: In über m Tiefe wird Wasser mit hohem Druck so lange in heißes, trockenes Gestein gepresst, bis das Gestein nachgibt und sich kleine Risse bilden. Über eine Leitung wird Wasser in dieses Netz aus Rissen gepumpt, erhitzt sich auf die dort herrschende Temperatur und wird dann über eine zweite Leitung an die Erdoberfläche geleitet, wo es in Form von Wasserdampf eine Turbine antreibt oder ins Wärmenetz eingespeist wird. Quaschning, bearb. Scharp / IZT


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