Wo stehen in Österreich die größten Windräder?

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1 Basis-themeninformatIONEN für LEHRER Erneuerbare Energien Gründe für den Umstieg auf erneuerbare Energieträger Fossile Energieträger wie Kohle, Erdöl oder Erdgas stehen nur in begrenztem Ausmaß zur Verfügung und werden in absehbarer Zukunft erschöpft sein. Sie setzen zudem unerwünschtes CO 2 frei und bedeuten für viele Länder, auch Österreich, eine gewisse Abhängigkeit von Importen. Ressourcen wie Wind- oder Solarkraft hingegen stehen im Rahmen der Wettergegebenheiten in unbeschränktem Ausmaß auf Dauer zur Verfügung. Und Strom, der aus diesen natürlichen Energiequellen gewonnen wird, kann daher ebenfalls dauerhaft zur Verfügung gestellt werden. Gleichzeitig wird durch die Nutzung erneuerbarer Energieträger ein Beitrag zur CO 2 -Reduktion und somit ein Beitrag zum Klimaschutz geleistet. Aufgabe der Energieversorger Aufgabe der Energieversorger europaweit ist es nun, klimatische, topographische, aber auch wirtschaftliche Faktoren sowie ökonomische und ökologische Zusammenhänge sorgfältig zu analysieren, um geeignete Standorte für Kraftwerke, die erneuerbare Energien zur Stromerzeugung nutzen, zu finden. Es bietet sich beispielsweise an, im sonnenreichen Süden Europas im großen Stil Photovoltaik-Anlagen zu installieren und in Nordeuropa an der windreichen Nordsee Windparks zu errichten. In den Ländern der Berge eignen sich die Höhenunterschiede für die Errichtung von (Pump-)Speicherkraftwerken. Was sind eigentlich erneuerbare Energieträger? Erneuerbare Energieträger stammen aus Quellen, die sich entweder kurzfristig von selbst erneuern oder deren Nutzung nicht zur Erschöpfung der Ressource beiträgt. Zu den erneuerbaren Energieträgern zählen: Wasser- und Windkraft, Sonnenenergie (z. B. Photovoltaik), Gezeiten, Erdwärme (= Geothermie), Biogas und Biomasse (= nachwachsende Rohstoffe wie Holz oder Pflanzenöle). Erneuerbare Energiequellen (wie Wasser- und Windkraft, Photovoltaik, Geothermie oder Biomasse und Biogas) sollen zu den natürlichen Energiequellen der Stromzukunft werden und schrittweise die Stromerzeugung aus CO 2 -haltigen fossilen Energieträgern (wie Kohle, Erdöl und Erdgas) langfristig ablösen. Facts & Figures Wie viel Energie kann die Sonne liefern? Die Sonne liefert in einer Viertelstunde so viel Energie, wie die gesamte Menschheit in einem Jahr verbraucht! Und das nach einer Wegstrecke von acht Lichtminuten für 150 Mio. Kilometer von der Sonne bis zur Erde. Wo stehen in Österreich die größten Windräder? In Potzneusiedl im Burgenland stehen zwei Windräder, welche jeweils eine Nabenhöhe (d. h. vom Sockel bis zum Mittelpunkt der Rotorbefestigung) von 135 Metern haben das ist so hoch wie der Wiener Stephansdom. Die Windräder gehören zu den größten der Welt. 1/11

2 Basis-themeninformatIONEN für LEHRER Facts & Figures Eines dieser Windräder hat eine maximale Leistung von 7,5 Megawatt und kann damit theoretisch 4000 Haushalte (oder Menschen) mit Ökostrom versorgen. Das sind so viele Einwohner, wie sie die Stadt Güssing hat. Dazu erntet die Windkraftanlage mit ihrem Rotor die kinetische Energie des Windes, wandelt sie in elektrische Energie um und speist diese dann in das Stromnetz ein. Mehrfache Energienutzung in einer Kraftwerksanlage wie geht das? Einerseits: Im Laufwasserkraftwerk Aschach an der Donau befindet sich zwischen Wehranlage und Schleusen das Maschinenhaus: Vier Maschinensätze liefern elektrischen Strom (Energieform Strom) in das öffentliche Stromnetz. Jeder dieser Maschinensätze besteht aus einer Kaplan-Turbine und einem Drehstromgenerator. Der Durchmesser eines Laufrades der Turbine beträgt 8,6 m im Vergleich: Der bis dato größte bekannte Mensch der Welt war 2,72 m groß! und andererseits: Über eine Großwärmepumpe wird die Abwärme der Maschinen (Energieform Reibungswärme) in die Fernwärmeversorgung der umliegenden Gemeinden Aschach und Hartkirchen geleitet. Außerdem verhindert ein Turbineneinlaufrechen das Eindringen von Schwemmgut in die Turbinen. Das anfallende Schwemmgut wird von Metall- und Plastikteilen befreit, anschließend zu Hackschnitzeln zerkleinert und in acht Silos gelagert. Die Hackschnitzel werden in Biomassekesseln verbrannt, die entstehende Wärme (Energieform Verbrennungswärme) in das Fernwärmenetz geleitet und damit zwei umliegende Gemeinden versorgt. Drei W zur Photovoltaik: Unter Photovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Lichtenergie (meist Sonnenlicht) in elektrische Energie: und zwar mit Hilfe von Solarzellen. Die so erzeugte Elektrizität kann direkt genutzt oder in Stromnetze eingespeist werden. Fakt 1: Stromnetze werden mit Wechselstrom betrieben, die Solarzellen erzeugen jedoch Gleichspannung. Also muss der Gleichstrom zuerst von einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt werden, bevor er in Stromnetze eingespeist werden kann. Fakt 2: Die meisten Solarzellen bei uns erreichen einen Wirkungsgrad zwischen 10 und 20 Prozent. Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis zwischen erzeugter elektrischer Leistung und eingestrahlter Lichtleistung. Fakt 3: Wenn Solarzellen verschmutzen beispielsweise durch Pollen, Ruß aus Heizungen sowie Vogelkot sind die Solarmodule wärmer und produzieren weniger Strom. Deshalb ist es wichtig, die Anlage regelmäßig zu reinigen. Die Verschmutzung kann man mit einer Wärmebildkamera feststellen. 2/11

3 Basis-themeninformatIONEN für LEHRER Facts & Figures Wie wird Wind zu elektrischem Licht? Natürlich vorkommende Primärenergieträger sind Kohle, Erdöl, Erdgas, Biomasse, Wasser, Wind und Sonne. Wenn elektrischer Strom mittels Turbinen aus kinetischer Energie der Windkraft oder der chemischen Verbrennungsenergie von Erdgas gewonnen wird, spricht man von Sekundärenergie. End- oder Nutzenergie ist schließlich die Wärme oder das Licht, das wir als Folge davon im Haushalt nutzen können. Wenn Strom erzeugt wird, passiert Energieumwandlung Das Bild unten stellt ein Beispiel für die Umwandlung der Energie dar: Als Erstes wird im Dampferzeuger des Kraftwerkes chemische Verbrennungsenergie in Wärmeenergie umgewandelt. Im zweiten Schritt wandelt die Turbine die Wärmeenergie in Rotationsenergie um. Der Generator schließlich wandelt die Rotationsenergie in elektrische Energie um, welche vom Stromnetz in die Haushalte transportiert wird. Wenn Strom erzeugt wird, passiert Energieumwandlung chemische Verbrennungsenergie Wärme- Rotations energie energie elektrische Energie Gas Dampferzeuger Turbine Generator Hochspannungsleitung Quelle: RWE 3/11

4 Arbeitsblätter für SchüLER Erneuerbare, natürlich nachwachsende Energiequellen als Stromzukunft Aufgabe 1: Kreuzworträtsel Erneuerbare Energien Nach unten: 2. Kohle, Erdöl und Erdgas zählt man zu den Energien. 5. Österreich kann mit diesem Kraftwerkstyp mithelfen, überschüssigen Strom in Form von Lageenergie zu speichern und dann zur Verfügung zu stellen, wenn er benötigt wird. 7. Diese kann man z. B. von Bundesländern erhalten, wenn man eine Photovoltaikanlage errichten möchte. 8. Hier ist Photovoltaik seit 1958 im Einsatz. 12. Die meisten erneuerbaren Energien sind nicht verfügbar. 4/11

5 Arbeitsblätter für SchüLER 13. Sie ist die Basis aller Energieformen, ist treibende Kraft des Wettergeschehens und bestimmt Niederschläge, Klima und Meeresströmung. 15. Sie liefern den größten Teil des sauberen Stroms in Österreich. 18. Strom aus diesen Anlagen wurde in den vergangenen Jahren immer teurer, da die verwendeten landwirtschaftlichen Güter teurer wurden. 19. So bezeichnet man Strom, der aus erneuerbaren Energien gewonnen wird. Quer: 1. Neben Wellen- oder Meeresströmungskraftwerken, gibt es in Küstennähe auch solche Kraftwerke. 3. Durch die Zersetzung von Kleinstlebewesen entstand dieser fossile Rohstoff. 4. Aus ihnen entstand in vergangenen Erdzeitaltern Kohle. 6. Diese Energieform hat etliche Vorteile, bringt aber auch sehr große Gefahren für alle Lebewesen. 9. Der Europas eignet sich für den Ausbau von Solarkraftwerken. 10. Ein häufig verwendeter fossiler Energieträger. 11. Diese Technologie weist noch die geringste Wirtschaftlichkeit auf, wurde aber in den vergangenen Jahren immer billiger. 14. Dieser (Meeres-)Teil Europas eignet sich besonders gut für die Nutzung von Windkraft. 16. Strom von hier ist am wettbewerbsfähigsten. Sein Preis liegt nur knapp über dem Marktpreis. 17. Sie wird im Rahmen der sogenannten Geothermie genutzt. 5/11

6 Erneuerbare Energien Arbeitsblätter für Schüler Schulstufe Aufgabe 2: Wo, glaubst du, ist aufgrund der naturräumlichen Gegebenheiten die von dem jeweiligen Kraftwerkstyp genutzte Energieform in so großer Menge vorhanden, dass es sinnvoll sein kann, den entsprechenden Kraftwerkstyp verstärkt dort zu bauen? Schneide die Bilder aus und klebe sie an die passenden Stellen! 6/11

7 Lösungen ZU DEN AUFGABEN Lösungen zu den Aufgaben Aufgabe 1: G F O S S I L E N 3 Z E E R 4 P I D F T O L P U M P S P E I C H E R K R A F T W E R K N L N K Z 6 K 7 R F O E R D E R U N G 8 R A U M F A H R T N R F N 9 10 S K T E U O W P K O N T I N U I E R L I C H E H E D L R 13 S O N N E N E N E R G I E E K T G N E O I V W A S S E R K R A F T W E R K E O I R L N D 14 N T D W 18 B I O G A S P A R I 19 E R N E U E R B A R E E D K R R 20 S K M O E K O S T R O M S E E 7/11

8 Erneuerbare Energien Lösungen zu den Aufgaben Schulstufe Aufgabe 2: 8/11

9 Hinweise für LEHRER für WEItERE UntERRICHtSELEMENte Weiterführende Anregungen für den Unterricht Brainstorming/Unterrichtsgespräch/Diskussion Kritische Auseinandersetzung mit Ressourcenverbrauch im Zusammenhang mit der Nutzung erneuerbarer Energien (z. B. Biomasse, Rohstoffe für Photovoltaikanlagen, Naturschutzaspekte bei Windparks etc.) Wasserkraftwerke Recherche in der Gemeinde bzw. im Bezirk: Gibt es Kleinwasserkraftwerke? Wo? Wer ist der bzw. sind die Betreiber? Wofür wird der produzierte Strom genutzt? Wird auch Strom ins Netz eingespeist? Wird oder wurde Wasserkraft zum Betreiben von Mühlen, Hammerwerken etc. genutzt? Wo? Recherche interessanter Daten und Fakten Recherche von wirtschaftlichen und geschichtlichen Zusammenhängen Im Rahmen einer vertiefenden Auseinandersetzung mit Solarzellen können beispielsweise folgende Fragen beantwortet werden: Wie funktioniert eine Solarzelle? Warum ist die Solarzelle blau? Wie hoch ist der maximale Wirkungsgrad einer einfachen Silizium-Solarzelle? Gibt es genug Silizium, um zukünftig noch viel mehr Silizium-Solarzellen herzustellen? Wie viel Fläche wird benötigt, um den durchschnittlichen Strombedarf eines Einfamilienhauses zu decken? Wo gibt es in Österreich bereits Solarkraftwerke? Wo befindet sich das nächstgelegene Solarkraftwerk? Internetrecherche: Google Earth im Unterricht Kraftwerke in Österreich auf Google Earth Windkraftwerke Recherche und Analyse von Standorten von Windkraftwerken in Österreich, in Europa und weltweit Internetrecherche: Google Earth im Unterricht Kraftwerke in Österreich auf Google Earth Genauere technische Analyse unterschiedlicher Typen von Windkraftwerken Beleuchtung physikalischer und elektrotechnischer Grundlagen im Zusammenhang mit der Nutzung von Windenergie Errichtung eines Mini-Windkraftwerks am Schulstandort und Durchführung einfacher Messreihen 9/11

10 Hinweise für LEHRER für WEItERE UntERRICHtSELEMENte Exkursionstipp Besichtigungen von Wasser-, Wind-, Solar-, Biomassekraftwerken, Mühlen, Hammerwerken etc. Weiterführende Links auf Interaktive online 360 -Fotomotive Auf sehen Sie 360 -Fotopanoramen, welche das Thema interaktiv veranschaulichen. Die 360 -Fotokugel zeigt den Windpark Bruck an der Leitha. + + Die 360 -Fotokugel zeigt die Photovoltaikanlage Eberstalzell. 10/11

11 Hinweise für LEHRER für WEItERE UntERRICHtSELEMENte Die 360 -Fotokugel zeigt das Laufwasserkraftwerk Steyrdurchbruch. Die 360 -Fotokugel zeigt das Biomasseheizkraftwerk Mödling. Trotz sorgfältiger Prüfung wird keine Gewähr für die inhaltliche Richtigkeit übernommen. Außer für Vorsatz und grobe Fahrlässigkeit ist jegliche Haftung von Herausgeber und Medieninhaber aus dem Inhalt dieses Werks ausgeschlossen. Diese Publikation ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte vorbehalten /11