1/8. IdeenSet Seeland Grosses Moos 2 Das Wasserkraftwerk Kallnach AB2.1 Aufgabenblatt: Das Kraftwerk Kallnach und seine Umwelt

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1 1/8 AB2.1 Aufgabenblatt: Das Kraftwerk Kallnach und seine Umwelt 1 Das Kraftwerk Kallnach und seine Umwelt Die 5 Wasserkraftwerke im Seeland produzieren zirka 40 % der bei der BKW mit Wasserkraft erzeugten Energie. Das Kraftwerk Kallnach wurde in der Zeit von erbaut. Die Maschinengruppen bestanden damals aus 6 Doppel-Françisturbinen. Der Neubau des Kraftwerks Kallnach wurde zwischen 1978 und 1980 durchgeführt. Neu ist die unterirdische Zentrale, in der heute eine Kaplan - Rohrturbine installiert ist. Die Wasserzufuhr erfolgt wie ursprünglich aus dem Niederried-Stausee mittels einer Stollenverbindung, bei der ein Gefälle von rund 20 Metern genutzt wird. Die Ableitung des Wassers führt durch den Unterwasserkanal zwischen Kallnach und der Walperswil-Brücke, wo es in den Aare-Hagneck-Kanal eingeleitet wird. Im Altbau sind moderne Unterrichtsräume entstanden, die zum neuen Schulungszentrum Kallnach gehören. 2 Lernziele Die SuS können Fragestellungen zu ausserschulischen Lernorten untersuchen und aus dem Internet gewonnene Informationen vergleichen und einordnen. Die SuS können verschiedene Formen der Nutzung von Lebensräumen beschreiben und einordnen. 3 Aufgabe 1. Notiere auf dem Plan, wie die fünf Wasserkraftwerke heissen. 2. Der Bau des Wasserkraftwerkes Kallnach führte zu grossen Eingriffen im Grossen Moos. Beschreibe diesen Landschaftswandel und einige Folgen daraus. (Kartenvergleich) 2015 swisstopo (BA15036)

2 2/8 3. In den vergangenen Jahren haben die BKW rund um ihre Kraftwerke verschiedene Renaturierungsmassnahmen durchgeführt. Recherchiere im Internet und beschreibe, was man darunter versteht und wer davon profitiert. 4. Überlege dir, ob Wasserkraftwerke umweltfreundlich sind. Begründe deine Meinung. 5. Erkläre, weshalb Kraftwerke ein bedeutender Wirtschaftsfaktor sind.

3 3/8 AB2.1 Lösungen 1. Kartenausschnitt: Brügg (Port) gehört nicht zur BKW 2. Eingriffe: Bau eines Kanals Zerschneiden der Landschaft Bau von neuen Strassen und Brücken 3. Renaturierung Gewässerabschnitte werden in naturnahe Zonen umgestaltet, in denen Laichplätze und Treppen für Fische, Nistplätze für Vögel, Lebensraum für Biber oder Erholungsraum für Menschen entstehen. 4. Umweltfreundlichkeit erneuerbare Energie schadstofffreie Energie 5. Wirtschaftsfaktor schafft Arbeitsplätze bringt Aufträge für Gewerbe und Industrie generiert Steuern und Abgaben

4 4/8 AB2.2a Aufgabenblatt: Wie ein Laufwasserkraftwerk funktioniert 1 Wie ein Laufwasserkraftwerk funktioniert Ein Laufwasserkraftwerk ist ein Kraftwerk, bei dem der Zufluss oberhalb des zugehörigen Stauwehrs und der Abfluss (Unterwasser) unterhalb des Kraftwerks stets gleich sind, also z.b. ein Flusskraftwerk. 2 Lernziele Die SuS können Profile zur Beantwortung von Fragestellungen nutzen und auswerten sowie technische Lösungen verstehen. Die SuS können Medien gezielt nutzen um Informationen zu einem bestimmten Thema zu beschaffen. 3 Aufgabe 1. Suche im Internet Informationen zu Wasserkraftwerken und informiere dich, wie ein Laufwasserkraftwerk zur Stromerzeugung funktioniert. 2. Recherchiere im Internet Begriffe zu einem Laufwasserkraftwerk, damit du den Lückentext bearbeiten kannst. 3. Ergänze die Lücken im Text sinnvoll. 4. Überlege und notiere Vor- und Nachteile eines Laufwasserkraftwerkes

5 5/8 AB2.2b Aufgabenblatt: Wie ein Laufwasserkraftwerk funktioniert Die Kraft Gewässer kann genutzt werden, um... zu gewinnen. Das mit geringer Geschwindigkeit fliessende.. wird im sich verengenden beschleunigt. Aus dem Zulauf und der wird das Wasser in die geleitet. Dabei sind vor dem eigentlichen Propeller oder..... noch angebracht, die das Wasser im richtigen Winkel auf das. einströmen lassen. Dieses liegt bei Kraftwerken mit niederem Gefälle. Das Laufrad dreht über eine.. den..., der die Bewegungsenergie in. umwandelt. Das Wasser kann durch den.. nach unten wegfliessen zum... Ablauf, elektrischen Strom, Elektrizität, fliessender, Generator, Laufrad, Leitschaufeln, Oberwasser, Strom, Turbine, Unterwasser, waagrecht, Welle, Zulauf, Zulaufspirale Schematische Darstellung eines Laufwasserkraftwerks Quelle: Interessengemeinschaft Kleinwasserkraft Glarnerland

6 6/8 AB2.2 Aufgabenblatt (Lösungen) 1. Funktion eines Laufwasserkraftwerkes Ein Laufwasserkraftwerk ist ein Wasserkraftwerk, das mithilfe von Flüssen Strom erzeugt. Damit das Wasser aber ein höheres Gefälle und einen stärkeren Durchfluss hat, wird es in grossen Mengen gestaut. Wie bei einem normalen Wasserkraftwerk wird die Energie des Wassers zu einer Turbine geleitet und versetzt diese in Drehung. Diese Drehenergie erzeugt über einen Generator kontinuierlich Strom. 2. Begriffsbildung 1 Oberwasser mit Rechen 2 Einlauf 3 Einlaufspirale 4 Turbine 5 Laufrad (Propeller) 6 Leitschaufeln 7 Welle 8 Generator 9 Saugrohr (Ablauf) 10 Unterwasser 3. Lückentext Die Kraft fliessender Gewässer kann genutzt werden, um Elektrizität zu gewinnen. Das mit geringer Geschwindigkeit fliessende Oberwasser wird im sich verengenden Zulauf beschleunigt. Aus dem Zulauf und der Zulaufspirale wird das Wasser in die Turbine geleitet. Dabei sind vor dem eigentlichen Propeller oder Laufrad noch Leitschaufeln angebracht, die das Wasser im richtigen Winkel auf das Laufrad einströmen lassen. Dieses liegt bei Kraftwerken mit niederem Gefälle waagrecht, wie in Kallnach. Das Laufrad dreht über eine Welle den Generator, der die Bewegungsenergie in elektrischen Strom umwandelt. Das Wasser kann durch den Ablauf nach unten wegfliessen zum Unterwasser. 4. Vor- und Nachteile eines Laufwasserkraftwerkes Vorteile: Durchgehende Stromerzeugung rund um die Uhr (Bandenergie); geringe Betriebskosten; erneuerbare Energieform Nachteile: Im Winter weniger Stromerzeugung (weniger Wasser); Eingriffe in die Umwelt (Bauwerk, Stausee); ökologische Veränderungen; Nachteil für Fische

7 7/8 AB 2.3 Aufgabenblatt Exkursion: Laufwasserkraftwerk Kallnach 1 Informationen zum Laufwasserkraftwerk Kallnach Das Kraftwerk Kallnach nutzt das Gefälle des grossen Aarebogens, der durch die Umleitung der Aare in den Bielersee während der ersten Juragewässerkorrektion im 19. Jahrhundert entstanden ist. Info r- mationstafeln am Standort beschreiben die Entstehungsgeschichte dieses Kraftwerkes. 2 Lernziel Die SuS können Texte, Bilder und Grafiken zur Beantwortung von Fragestellungen nutzen und auswerten. 3 Aufgabe 1. Auf der Informationstafel kannst du verschiedene interessante Angaben zum Kraftwerk Kallnach finden. Mit Hilfe der Texte und Grafiken sollst du die untenstehenden Fragen beantworten. Quelle: Hans Weber 1) Seit wann wird im Wasserkraftwerk Kallnach Strom produziert? 2) Wasser fliesst unter uns aus dem Kraftwerk. Woher kommt es eigentlich? Deine Exkursionskarte oder die Infotafeln geben dir nützliche Hinweise. 3) Studiere die Infotafeln und versuche anschliessend einem Mitschüler / einer Mitschülerin zu erkl ä- ren, wie das Elektrizitätswerk die Wasserkraft zur Stromproduktion nutzt. 4) Die Turbine kommt nur in Schwung, wenn das Wasser auf die Schaufeln trifft. Wie wird das erreicht? Wovon hängt also die Stromproduktion eines Laufkraftwerkes ab? 5) Diskutiert in Vierergruppen und nennt einige Vorteile und Nachteile eines Wasserlaufkraftwerkes gegenüber anderen Kraftwerksformen. 6) Welche drei Arten von Turbinen werden bei den Wasserkraftwerken eingesetzt? 7) Was bestimmt die Art einer Turbine beim Einsatz in einem Wasserkraftwerk und wozu eignen sich die verschiedenen Turbinen? 8) Weshalb ist im Winter die Produktionsmenge geringer als im Sommer? 9) Gibt es Zusammenhänge zwischen dem Klimawandel und der Stromproduktion Wasserkraftwerken? Vermute und erkläre. 2. Gefahrenschild: Informiere dich und erkläre, um was für eine Gefahr es sich am Unterwasserkanal handelt.

8 8/8 AB2.3 Aufgabenblatt Exkursion (Lösungen) 1. Fragen 1) Seit ) Das Wasser kommt aus der Aare, wo es beim Stauwehr Niederried gefasst wird und durch einen Stollen 2,1 km unterirdisch zum Kraftwerk Kallnach geführt wird. 3) Jedes Wasserkraftwerk besteht im Wesentlichen aus einer Einrichtung zum Stauen des Wassers, Turbinen, Generatoren sowie einer Transformatoren- und Schaltstation. Das Wasser fliesst über die Turbinen ( Wasserrad ) und bringt sie dadurch zum Drehen. Die Turbinen sind mit den Generatoren verbunden, welche die mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln. 4) Durch den Druck, der durch den Höhenunterschied (Gefälle) zwischen Ober- und Unterwasser entsteht und der zur Verfügung stehenden Wassermenge. 5) Vorteile: viel Wasser vorhanden umweltfreundlich (CO 2 -arme Stromproduktion) hoher Ertrag (ganzes Jahr verfügbar) erneuerbare Energiequelle lange Anlagenutzungsdauer hohe Akzeptanz in der Bevölkerung Nachteile: braucht viel Platz (benötigt Stausee) Bau kostet viel Zeitbedarf für Bewilligungen (Enteignungen) Eingriffe in die Natur (Fauna und Flora) nötig 6) Peltonturbine, Francisturbine, Kaplanturbine 7) Nutzbares Gefälle, Wassermenge Peltonturbine: Für Speicherkraftwerke mit einem grossen Gefälle, wo das Wasser einen hohen Druck erreicht. Francisturbine: Damit lassen sich unterschiedliche Gefälle von Metern und mittlere Wassermengen nutzen. Kaplanturbine: Sie wird an wasserreichen Flüssen mit geringem Gefälle eingesetzt. 8) Niederschläge bleiben im Winter in Form von Schnee in den Alpen liegen 9) Klimawandel: Gletscher schmelzen > Wasservorrat schwindet Hochwasser > bringt Schwemmholz Heftige Niederschläge > Hochwasser > Überfüllte Stauseen Temperaturanstieg > Gletscher schmelzen > Wassermangel Schneegrenze steigt > weniger Wasservorrat 2. Gefahrenschild: Quelle: Hans Weber