ERNEUERBARE ENERGIEN. RUSLAN AKPARALIEV.

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1 Goethe-Institut Almaty Programm Schulen: Partner der Zukunft Prospekt B. Momyschuly 12, Business-Centre Meruert, Büro Astana, Kasachstan Telefon: Mobil: ERNEUERBARE ENERGIEN. RUSLAN AKPARALIEV.

2 1 Seite 2, Erneuerbare Energien MODUL 1 : VERSCHIEDENE ARTEN VON ENERGIE 1. Was für eine Energieform ist das? Finde die passenden Wörter! A Atomenergie B Windenergie C Sonnenenergie D Biomasse E Kohle F Erdöl G Wasserenergie H Erdgas

3 Seite 3, Erneuerbare Energien Welche Energieformen gehören zu dieser Gruppe? Schreibe in die Tabelle! Fossile Energiequelle Erneuerbare Energiequelle Atomare Energiequelle 3. Lies den Text und fülle die Lücken! Erdöl, Atomkraft, Wasserkraft, Sonnenenergie, Windenergie, Atom, Erdgas, erneuerbare Energien Wozu brauchen wir eigentlich Energie? Energie brauchen wir jeden Tag: zum Auto fahren, für Schiffe und Flugzeuge zum Beispiel. Im Winter brauchen wir natürlich besonders viel Energie, für die Heizung. Außerdem brauchen wir Strom, für unsere Handys, Computer und Waschmaschinen. Ohne Strom gibt es kein modernes Leben. Wärme und Strom sind Formen von Energie. Energie kann man nicht erzeugen, sondern nur von einer Form in die andere umwandeln. Ein Teil davon wird immer zu Wärme. Welche wichtigen Energiequellen gibt es? In Deutschland kommt immer noch die meiste Energie aus fossilen Energiequellen, zum Beispiel, und. Aber diese Energiequellen machen viel Dreck und gehen irgendwann zu Ende. Auch wird benutzt, um Strom zu produzieren aber das ist sehr gefährlich, deshalb sollen alle -Kraftwerke in Deutschland bis 2022 abgeschaltet werden. Ersetzt werden soll sie durch, z.b., und.

4 4 Seite 4, Erneuerbare Energien 4. Ratespiel: Wie groß ist der Anteil der einzelnen Energieformen an der Stromerzeugung in Deutschland? Arbeitet in Gruppen und ordne die verschiedenen Energieformen den Tortenteilen zu! 22% 6% 11% Erdgas Steinkohle Kernenergie Braunkohle Erneuerbare Energien Sonstige 19% 26% 16% Quelle: AG Energiebilanzen, BMU

5 Seite 5, Erneuerbare Energien 57 Energiequellen in Deutschland Anteil an der Stromproduktion in % Anteil an der Stromproduktion in Mrd. kwh Erdgas Steinkohle Kernenergie Braunkohle Sonstige Erneuerbare Energien gesamt davon: Photovoltaik davon: Wasserkraft davon: Biomasse davon: Windenergie GESAMT 6. Vergleiche mit anderen Ländern! Energiequellen in Kasachstan Anteil an der Stromproduktion in % Anteil an der Stromproduktion in Mrd kwh Kohle und Erdgas Erneuerbare Energien gesamt davon: Photovoltaik davon: Wasserkraft davon: Biomasse davon: Windenergie 90,7 9,3 78,4 7,8 GESAMT 100% 86,2 Energiequellen in Kirgisistan Anteil an der Stromproduktion in % Anteil an der Stromproduktion in Mrd kwh Kohle und Erdgas Erneuerbare Energien gesamt davon: Photovoltaik davon: Wasserkraft davon: Biomasse davon: Windenergie 20,1% 79,9% 3 11,9 GESAMT 100% 14,9 Quelle:

6 6 Seite 6, Erneuerbare Energien Energiequellen in Österreich Anteil an der Stromproduktion in % Anteil an der Stromproduktion in Mrd kwh Erdgas Steinkohle Kernenergie Braunkohlec Sonstige Erneuerbare Energien gesamt davon: Photovoltaik davon: Wasserkraft davon: Biomasse davon: Windenergie 13,22 8,47 4, ,62 5,56 0,19 0,12 65,26 41,83 3,76 2,41 4,29 2,75 GESAMT ,1 Quelle: 7. Vergleiche! Schreibe mindestens 5 Sätze! -Österreich produziert. kwh mehr Strom aus Wasserenergie als Deutschland

7 Seite 7, Erneuerbare Energien 79 MODUL 2: DER SOLAR-KOLLEKTOR 1. Einstiegs-Fragen: a) Sonnenenergie kann man auf verschiedene Art und Weise nutzen. Welche Möglichkeiten kennt ihr? b) Quiz-Frage: Es ist sehr heiß und die Sonne scheint. Was ist besser: ein weißes oder ein schwarzes T-Shirt? 2. Versuchsaufbau Solarkollektor. Klebe die deutschen Namen auf die echte Versuchsanlage! Bild: Mit freundlicher Genehmigung der PHYWE Systeme GmbH & Co. KG in Göttingen, Deutschland

8 8 Seite 8, Erneuerbare Energien Solar-Kollektor Einlauf mit Thermometer Entlüftung Auslauf mit Thermometer Rahmen mit Winkelskala Schlauch zum Einlauf Kabel Stromversorgung Kolben mit Wärmetauscher Maßband Stoppuhr Fön als Windmaschine Halogenlampe Thermometer Schlauch vom Auslauf 3. Lies den Text und beantworte die Fragen! Das ist ein Solarkollektor für Experimente. Man kann damit messen, wie schnell er Wasser erwärmt Für die Wärme gibt es eine Halogenlampe. Sie simuliert die Sonne. Die Pumpe pumpt das Wasser durch den Solarkollektor. Die Energie der Lampe erwärmt das Wasser im Kollektor. Das Wasser gibt diese Wärme im Kolben durch den Wärmetauscher wieder ab. Wir messen drei verschiedene Wassertemperaturen: die Wassertemperatur vor dem Experiment im Kolben, die Temperatur des Wassers am Einlauf und die Temperatur des Wassers am Auslauf. Vor dem Solarkollektor gibt es eine Glasscheibe, die man wegnehmen kann. So kann man verschiedene Experimente machen: wir messen den Wirkungsgrad des Solarkollektors bei verschiedenen Wassertemperaturen und mit oder ohne Scheibe. Fragen: Was kann man in einem Solarkollektor warm machen? Wie oft messen wir im Experiment die Wassertemperatur? Kann man die Glasscheibe entfernen? 4. Experimente Frage: wie ändert sich der Wirkungsgrad mit veränderter Umgebungs-Temperatur? Q P Watt 2 m 2 Aus - T Ein m- Wasserverbrauch

9 Seite 9, Erneuerbare Energien T Umgebung Fließgeschwindigkeit: 100 cm 3 /min Zeit: 15 Minuten Mit Scheibe T Umgebung Fließgeschwindigkeit: 100 cm 3 /min Zeit: 15 Minuten Ohne Scheibe T Umgebung Fließgeschwindigkeit: 100 cm 3 /min Zeit: 15 Minuten Mit Scheibe T Umgebung Fließgeschwindigkeit: 100 cm 3 /min Zeit: 15 Minuten Ohne Scheibe 4.3. T Umgebung Fließgeschwindigkeit: 100 cm 3 /min Zeit: 15 Minuten Mit Scheibe Die Daten werden in diese Tabelle eingetragen: Experiment 1,5 min 3 min 4,5 min 6 min 7,5 min 9 min 10,5 min 12 min 13,5 min 15 min - am Einlauf des T aus am Auslauf des Aus - T Ein Q P Experiment 1,5 min 3 min 4,5 min 6 min 7,5 min 9 min 10,5 min 12 min 13,5 min 15 min - am Einlauf des T aus am Auslauf des Aus - T Ein Q P

10 10 Seite 10, Erneuerbare Energien Experiment 1,5 min 3 min 4,5 min 6 min 7,5 min 9 min 10,5 min 12 min 13,5 min 15 min - am Einlauf des T aus am Auslauf des Aus - T Ein Q P Experiment 1,5 min 3 min 4,5 min 6 min 7,5 min 9 min 10,5 min 12 min 13,5 min 15 min - am Einlauf des T aus am Auslauf des Aus - T Ein Q P 5. Ergebnisse: Füllt die Lücken: kleiner schlechter - größer 2. Das heißt: wenn der Temperaturunterschied zwischen Umgebung und Kollektor groß ist, arbeitet der Kollektor. 3. Die Scheibe macht den Wirkungsgrad.

11 Seite 11, Modul 3: Windenergie MODUL 3: WINDENERGIE Windenergie das ist eigentlich auch Sonnenenergie. Wenn die Sonne scheint, wird die Erde warm, an manchen Stellen mehr und an anderen weniger. Dadurch entsteht Wind. Die Geschwindigkeit des Windes messen die Meteorologen mit der Beaufort-Skala. Schwacher Wind Nutzbare Windkraft Sturm 50 Windgeschwindigkeit v in m/s Sicherheitsabschaltung Windstärken nach Beaufort - Welche Informationen gibt sie dir? - Wie schnell ist der Wind bei Windstärke 10? - Welche Windstärken sind zu schwach für Windkraftanlagen? - Bei welchen Windstärken kann man Windkraft nutzen? - Warum kann man Windanlagen bei Windstärke 12 nicht mehr nutzen?

12 12 Seite 12, Modul 3: Windenergie 2. Der Widerstand Ordnen Sie die Körper nach ihrem Widerstand! Platte Zylinder Kugel Kegel mit Halbkugel Halbkugel mit Kegel Stromlinienk rper 3. Experiment Nr. 1: Leistung von Windrädern mit unterschiedlichen Formen Wie verändert sich die Leistung eines Windrades, wenn die Flügel unterschiedliche Formen haben? U: Spannung, in Volt I: Stromstärke, in Ampere Windgeschwindigkeit: 8 m/s Widerstand am Mess-Modul: 50 Ohm

13 Seite 13, Modul 3: Windenergie Versuchsaufbau: Windanlage Windquelle Voltmesser Meßmodul Amperemeter Flügel 1 Flügel 2 Spannung U in Volt Stromstärke I in Ampere 1. Gerade Flügel \ \ P in mwatt 2. Gebogene Flügel ) ) ) Fasst das Ergebnis in drei Sätzen zusammen!

14 14 Seite 14, Modul 3: Windenergie 4. Experiment Nr. 2 Wie verändert sich die Leistung eines Windrades, wenn die Flügel gekippt werden? Versuchsaufbau wie bei Experiment 1 Winkel des Flügels, in Grad Wind-Geschwindigkeit 7 m/s Spannung U in Volt Stromstärke I in Ampere P in mwatt Wind-Geschwindigkeit 10 m/s Spannung U in Volt Stromstärke I in Ampere P in mwatt Fasst das Ergebnis in drei Sätzen zusammen!

15 Seite 15, Modul 4: Photovoltaik MODUL 4: PHOTOVOLTAIK Mit Solarzellen kann man die Energie der Sonne direkt in Strom umwandeln. Die Erzeugung von Strom aus Sonnenlicht wird als Photo- Photovoltaik-Anlagen gibt es sehr klein und sehr groß: vom Taschenrechner über Solarzellen auf Häusern bis zu großen Anlagen auf Feldern. Der Wirkungsgrade ist relativ gering und liegt ungefähr bei 10% - 24%. Die Solartechnik war früher sehr teuer, aber das hat sich in den Quelle: 1. Nenne drei Vorteile und überlege dir drei Nachteile der Photovoltaik! Vorteile Nachteile 2. In welche Richtung sollte eine Solaranlage auf dem Dach zeigen? 5. Um wieviel % ist das billiger?

16 16 Seite 16, Modul 4: Photovoltaik 2. Experiment Nr. 1: Unterschiedliche Solarmodule Solarzellen werden meist aus Silizium hergestellt. Es gibt verschiedene Arten, z.b. Monokristalline Zellen Im nächsten Experiment lernen wir, was die Unterschiede zwischen polykristallinen und amorphen Solarzellen sind Versuchsaufbau: Widerstand Voltmeter Amperemeter Solarzellen Widerstand: 350 Ohm/1,2 A Graphik: Kirgisisch-Technische Universität Bischkek Tabelle Messergebenisse 1. Polykristalline Solarzellen U in Volt I in A P in Watt 2. Amorphe Solarzellen U in Volt I in A P in Watt

17 Seite 17, Modul 4: Photovoltaik Experiment 2: Winkel und Leistung des Solarmoduls Während des Tages ändert sich der Winkel, mit dem die Sonne auf ein Solarmodul scheint. Wir wollen wissen, wie sich dadurch die Leistung ändert. Versuchsaufbau: ST01 ST14 Digitalmultimeter Tabelle Mess-Ergebnisse von Experiment 2 Winkel in Grad Beantwortet die Fragen! 1. Was ist der beste Winkel für das Solarmodul und warum? 2. Warum ist ein horizontaler Winkel nicht gut? 3. Bonusfrage: in welchem Winkel muss eine Solaranlage im Winter in deiner Stadt stehen?

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