Referentenmappe mit 11 Arbeitsblättern

Transkript

1 Referentenmappe mit 11 Arbeitsblättern Bitte sorgfältig ausfüllen. Die kurzen Berichte an den einzelnen Stationen enthalten alle wichtigen Informationen und Lösungen. Du solltest genau aufpassen, was erklärt wird. In der Schule werden die Arbeitsblätter anschließend genau besprochen. Wenn Du sie richtig ausgefüllt hast, dann kannst Du also sehr gut mitarbeiten.. 1

2 Arbeitsblätter Kurzbeschreibung Arbeitsblatt/ Inhalt Interessantes bitte Seite Station hier ankreuzen 1 Stollen, Abbau von Braunkohle 3 2 Nutzung der Braunkohle 4 3 Gewinnung der Braunkohle 5 4 Photovoltaik Holz Pellets 7 6 Windkraftanlage 8 7 Geothermie 9 8 Lampensäule 10 9 Photovoltaik Erzeugung elektrischer Energie Erzeugung elektrischer Energie 13 Zur Bearbeitung der Aufgaben sollen die Schülerinnen und Schüler bitte die Rückseite des Arbeitsblattes nutzen. Kostenbeitrag: Spenden sind sehr willkommen. Kontakt: Rudi Weinelt, Breslauer Str. 4, Wölfersheim, Telefon: Erstellt von Nabil Gad, Singbergschule Wölfersheim Gerd Joachim, Fachberatung ökologische Bildung im Staatlichen Schulamt für den Hochtaunuskreis und den Wetteraukreis, Mail: gerjo@gmx.de Für die konstruktive Zusammenarbeit bedanken wir uns sehr herzlich bei den Herren Helmut Ries, Hugo Ries und Rudi Weinelt vom Wölfersheimer Energiemuseum. 2

3 1. Station: Stollen Abbau von Braunkohle unter Tage 1. Nenne die beiden Gewinnungsarten der Braunkohle. Untertageabbau Tagebau 2. Erkläre, was ein Hunt ist. Wagen, der die abgebaute Braunkohle zum Förderschacht transportiert. 3. Zeichne einen Hunt. 4. Nenne die einzelnen Schritte, mit denen die Bergleute die Braunkohle an die Erdoberfläche förderten. Abbau der Kohle, in den Hunt schaufeln, vom Hunt zum Förderschacht. 5. Erkläre, wie die Braunkohle entstand. Bäume und allgemein Pflanzen versinken im Schlamm und werden von Erdschichten unter Sauerstoffabschluss gepresst. 6. Beschreibe, wofür die geförderte Braunkohle genutzt wurde. Verbrennung: Benzin Öl,, Teer und zur Stromproduktion 3

4 2. Station: Gewinnung der Braunkohle An dieser Station wirst Du über die wichtigsten Einzelheiten zum Abbau der Braunkohle informiert. Wenn Du genau aufpasst, kannst Du mit Sicherheit die folgenden Aufgaben und Fragen schriftlich gut lösen. 1. Notiere, in welcher Zeit und an welchen Stellen um Wölfersheim die Braunkohle gefördert wurde. 1804: Ossenheim; 1848: Wölfersheim Nord und Weckesheim, bis 1991 Dorn Assenheim 2. Wann wurde die Braunkohle unter Tage und bis wann über Tage abgebaut? unter Tage; über Tage 3. Beschreibe kurz die einzelnen Stationen von der Gewinnung bis zum endgültigen Verbrauch. Gewinnung von Hand und mit einem Bagger, Transport mit Kohlenbahn zum Kraftwerk, dort Endverarbeitung. 4. Erstelle eine Liste der wichtigsten Geräte und Werkzeuge, die bei dem Braunkohleabbau benötigt wurden. Hacke, Presslufthammer, Schippe, Hunt unter Tage; Bagger, Förderband und Kohlebahn über Tage. 4

5 3. Station: Nutzung der Braunkohle An dieser Station wirst Du über die wichtigsten Einzelheiten über die Nutzung der geförderten Braunkohle informiert. Wenn Du genau aufpasst, kannst Du mit Sicherheit die folgenden Aufgaben und Fragen schriftlich gut lösen. 1. Erkläre in einem kurzen Satz, wofür die Braunkohle in der Wetterau genutzt wurde. Hausbrand, Stromgewinnung, Gewinnung von Teer und Benzin 2. Nenne die Aufgabe des Schwelwerks. Ohne Sauerstoff wir die Braunkohle durch Wärmeeinwirkung in ihre Bestandteile zerlegt: Teer, Öl, Gas, Benzin, Schwelkoks, Rest: Asche 3. Kraftwerk und Verstromung: Beschreibe kurz, was bei der Verstromung geschieht. Verbrennung der Kohle, heißer Wasserdampf treibt eine Turbine zur Stromgewinnung an 4. Nenne den Stoff, der als Abfall neben dem erzeugten Strom anfielen. Asche. 5

6 4. Station: Regenerative Energiequellen An dieser Station wirst Du über die wichtigsten Einzelheiten zur regenerativen Energiequelle Sonnenlicht Photovoltaik, Nutzung der Sonnenenergie durch Solarzellen informiert. Wenn Du genau aufpasst, kannst Du mit Sicherheit die folgenden Aufgaben und Fragen schriftlich gut lösen. 1. Beschreibe, wozu eine Photovoltaikzelle verwendet wird (s. Bild oben). Stromerzeugung 2. Nenne Vorteile der Nutzung des Sonnenlichts gegenüber der Braunkohlenutzung. Es entstehen kein Kohlenstoffdioxid, Schwefeldioxid und keine Asche. 3. Nenne Vorteile bezüglich der Nutzung der Braunkohle gegenüber der Sonne? Solange es sie gibt, ist sie verfügbar, die Sonne scheint nicht immer. 4. Nenne drei weitere regenerative Energieformen. Wasserkraft, Geothermie, Windkraft. 6

7 5. Station: Regenerative Energiequellen An dieser Station wirst Du über die wichtigsten Einzelheiten zur regenerativen Energiequelle Holz informiert. Wenn Du genau aufpasst, kannst Du mit Sicherheit die folgenden Aufgaben und Fragen schriftlich gut lösen. 1. Erkläre, was Pellets sind. Gepresste Holzsägespäne. 2. Beschreibe, wie sie hergestellt und genutzt werden: Holz wird zerkleinert und mit großem Druck ohne Zusatzstoffe in kleine stäbchenförmige Holzbriketts gepresst. 3. Warum nutzt man heute mehr Pellets als Braunkohle? Pellets sind aus Holz, das nachwächst und nicht zusätzlich Kohlenstoffdioxid beim Verbrennen frei setzt. 4. Warum werden sie als regenerative Energieträger bezeichnet und Braunkohle nicht. Braunkohlelager lassen sich nicht auffüllen. 5. Für zu Hause: Kläre in der Verwandtschaft und Nachbarschaft, wo Holzpelletheizungen laufen und ob sie gut funktionieren. 7

8 6. Station: Windkraftanlage An dieser Station wirst Du über die wichtigsten Einzelheiten über die Nutzung der Windenergie informiert. Wenn Du genau aufpasst, kannst Du mit Sicherheit die folgenden Aufgaben und Fragen schriftlich gut lösen. 1. Beschreibe wozu eine Windkraftanlage verwendet wird. Stromerzeugung 2. Windenenergie zählt zu den regenerativen Energien. Nenne mindestens zwei weitere regenerative Energien: Wasserkraft, Sonnenenergie. 3. Erläutere, welche Vorteile es gibt, wenn man eine Windkraftanlage nutzt. Es entsteht kein Kohlenstoffdioxid und Schwefeldioxid 4. Überlege und erkläre, ob es auch bei der Nutzung einer Windkraftanlage Nachteile gibt. Bei Windstille wird kein Strom produziert, manche Menschen und Tiere fühlen sich von der Anlage belästigt. 8

9 7. Station: Geothermie An dieser Station wirst Du über die wichtigsten Einzelheiten über die Nutzung der Geothermie informiert. Wenn Du genau aufpasst, kannst Du mit Sicherheit die folgenden Aufgaben und Fragen schriftlich gut lösen. 1. Erkläre den Begriff Geothermie in einem Satz. Nutzung der Erdwärme 2. Erkläre, wozu man die Geothermie nutzt. Beheizung von Wohnhäusern und Warmwasserbereitung. 3. Skizziere eine Geothermieanlage. 4. Erläutere kurz, wie man vorgehen muss, um die Geothermie verwenden zu können. Tiefes Loch (50m und tiefer) in die Erde bohren, warmes Wasser wird gefördert, es gibt seine Wärme an eine andere Flüssigkeit ab = Mediumkreislauf mit elektrischer Pumpe. Die Wärme kann dann an die Heizung und Warmwasserbereitung abgegeben werden. 5. Nenne mindesten drei weitere Möglichkeiten, wie Häuser beheizt werden. Öl, Gas, Holz 9

10 8. Station: Lampensäule An dieser Station wirst Du über die wichtigsten Einzelheiten über die Nutzung von Glühbirnen und Energiesparlampen informiert. Wenn Du genau aufpasst, kannst Du mit Sicherheit die folgenden Aufgaben und Fragen schriftlich gut lösen. 1. Du kannst an der Lampensäule den Stromverbrauch = Energiemenge einer Glüh und einer Energiesparlampe testen. Mach das und schreib die Messwerte hier auf: 2. Berechne, wie viele mal mehr Strom die Glühlampe benötigt. Ca. 5x mehr 3. Sicher hast Du schon mal eine brennende Glühlampe angefasst. Berühre nun einmal vorsichtig eine Energiesparlampe. Was fällt Dir auf? Energiesparlampe ist nicht so heiß, man kann sie berühren. 4. Finde eine Erklärung dafür, warum die Energiesparlampe weniger Strom bei gleicher Leuchtkraft benötigt. Es wird weniger Strom in Wärme umgewandelt. 5. Notiere die Vorteile einer Energiesparlampe: Geringerer Stromverbrauch, weniger Kohlenstoffdioxidproduktion, längere Lebensdauer 10

11 9. Station: Photovoltaik 2 An dieser Station wirst Du über die wichtigsten Einzelheiten über die Nutzung der Sonnenenergie informiert. Wenn Du genau aufpasst, kannst Du mit Sicherheit die folgenden Aufgaben und Fragen schriftlich gut lösen. 1. Lies am Display am Eingang die Anzahl der seit 2006 produzierten Kilowattstunden (kwh) ab. Ca. 3700kWh 2. Finde heraus und notiere in welche Himmelsrichtung die Module ausgerichtet sind. Südwest 3. Nenne elektrische Geräte, die mit den hier vorhandenen Photovoltaikanlage betrieben werden können. Fernseher, PC, Glühlampen, Fön, Kühlschrank, viele Energiesparlampen 4. Für einen drei Personen Haushalt werden ca kwh Strom im Jahr benötigt. Lässt sich diese Menge mit dieser Anlage abdecken? Nein Information: Waschmaschine: 2,3 kw=kilowatt; Fernseher: 120 W=Watt; Staubsauger: 2kW; Geschirrspüler: 1,8 kw; Kühlschrank: 100 W; Glühlampe: 40 W; Energiesparlampe: 7 W; Fön: 1,2 kw; PC: 150 W, Monitor und Drucker: 300 W. 11

12 10. Station: Erzeugung elektrischer Energie (1) hat man in Wölfersheim begonnen elektrischen Strom in einem Kraftwerk für die Wetterau zu produzieren. Warum erst so spät? Es gab bis dahin keine elektrischen Geräte, die Strom in größeren Mengen benötigten. 2. a) Ergänze: Jahr Anlage Energiemenge Druck/Bar C 1912 Maschinenhaus 24 MWh 35 bar = 35 kg/cm² Schwelwerk 12MWh 16 bar =16 kg/cm² Schwelwerk 25 MWh 35 bar = 35 kg/cm² Block I/II Je 30 MWh 150 bar = 150kg/cm² Block III 64 MWh 180 bar = 180 kg/cm² 540 b) Aus welchem Grund musste man Blockhaus I bis III errichten? Nach Einführung der Glühbirne wurden in den nächsten Jahren immer mehr elektrische Haushaltsgeräte erfunden. Dadurch stieg die benötigte Energiemenge dramatisch an. 3. Wie viele Glühlampen je 60 Watt könnte man gleichzeitig mit der erzeugten Energie aus dem Maschinenhaus leuchten lassen? : 60 = Glühbirnen - dies reichte aus, dass jeder Haushalt in Oberhessen eine Glühbirne zum Leuchten bringen konnte. 4. Abhängig von der benötigten Energiemenge (Anzahl der eingeschalteten Glühlampen) ändert sich die Belastung des Kraftwerkes; d.h. dass man mehr Kraft benötigt um die Turbine bei gleicher Drehzahl an zu treiben - Warum ist das so? Steigt die benötigte Energiemenge, so steigt auch die Gesamtstromstärke im Generator. Dadurch steigt die Stärke des Magnetfeldes im Generator (Riesen-Dynamo). Wegen des größeren Magnetfeldes benötigt man eine größere Kraft um die Turbine zu drehen. Diese ist ja mit der Achse des Generators verbunden. 5. Damit das Kraftwerk eine Wechselspannung von 50 Hz erzeugt, muss die Turbine sich 3000 Mal pro Minute drehen. Wodurch wird die Antriebskraft der Turbine geregelt. Ändert man die Menge des Wasserdampfes, so kann man damit die Kraft mit der die Turbine angetrieben wird regeln. Je größer die Menge, umso höher die Antriebskraft. 12

13 11. Station: Erzeugung elektrischer Energie (2) 1. Erkläre, wie der benötigte Wasserdampf erzeugt wird. Durch das Verbrennen der Kohle wird ein Wasserkessel erhitzt. 2. Welche Aufgabe hat ein Generator und welche eine Turbine? Der Wasserdampf wird unter hohem Druck auf die Turbine geleitet. Dadurch wird diese in Bewegung gesetzt (3000 U/min). Diese Drehbewegung wird über eine Achse an den Generator weitergeleitet. Dieser wandelt die Bewegungsenergie der Turbine in elektrische Energie um. 3. Zeichne eine schematische Abbildung mit folgender Überschrift: Von der chemischen Energie (Kohle) zur elektrischen Energie 4. Hochtransformation: Aus welchem Grund wandelt man die erzeugte Spannung von 6000V auf V hoch, bevor sie über den Hochspannungsleitungen übertragen wird? Wird eine Spannung hochtransformiert (umgewandelt), so wird der dazugehörige Strom heruntertransformiert. Durch die niedrigeren Ströme, erwärmen sich die Kabel nicht mehr so stark (geringere Übertragungsverluste). Weiterhin können die Durchmesser der Hochspannungskabel verringert werden - und dies bei der Übertragung der gleichen Energiemenge - denn das Produkt aus Spannung und Strom ergeben die Leistung und somit die zu übertragende Energiemenge. 5. Elektrische Energie kann beim Fahrrad mit einem Dynamo und beim Kraftwerk (Wasser-, Wind-, Kohlekraftwerk) mit einem Generator erzeugt werden. Nenne die Gemeinsamkeiten und Unterschiede. Der grundsätzliche Unterschied liegt in der Höhe der erzeugten Energiemenge. Beim Kohlekraftwerk wird die Turbine durch Wasserdampf, beim Wasserkraftwerk durch das Wasser und bei der Windkraftanlage durch den Wind angetrieben. Beim Fahrraddynamo ist es unsere Muskelkraft, die das Rad antreibt. 13