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Erneuerbare Energien und Energieressourcen

Unterrichtspläne von Oliver Smith

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Erneuerbare Energie Unterrichtspläne


Ingenieure auf der ganzen Welt entwickeln ausgeklügelte Methoden, um natürliche Energieressourcen zu nutzen. Die Welt ist bemüht, ihre Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern, da der Zusammenhang zwischen der Menge an Kohlendioxid in unserer Atmosphäre und der globalen Erwärmung deutlicher wird.

Aktivitäten für Erneuerbare Energie Include:



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Hintergrundinformationen für Lehrkräfte zu Energiequellen

Die erste Stadt der Welt, die über eine öffentliche Stromversorgung verfügte, war Godalming, England. 1881 installierte eine Firma einen Generator, der an ein Wasserrad angeschlossen war. Sie verlegten Kabel in den Dachrinnen, die mit Straßenlaternen verbunden waren. Seit dieser Zeit ist der weltweite Stromverbrauch rasant gestiegen.

Der größte Teil der elektrischen Energie der Welt stammt aus nicht erneuerbaren Quellen wie Kohle, Öl und Gas oder aus Kernkraftwerken. Obwohl die Verbrennung fossiler Brennstoffe eine billige und zuverlässige Quelle für die Erzeugung von elektrischem Strom ist, wirkt sich das Kohlendioxid, das sie erzeugt, negativ auf die Umwelt aus. Weitere Informationen zu den Auswirkungen von Treibhausgasen auf die Umwelt finden Sie in den Unterrichtsplänen zum Treibhauseffekt und zur globalen Erwärmung.

Aus den Überresten von Lebewesen entstehen fossile Brennstoffe, deren Entstehung Millionen von Jahren dauert. Die weltweiten Vorräte an fossilen Brennstoffen gehen zur Neige, da sie viel schneller verbraucht werden, als sie entstehen. Die Nutzung alternativer Energieressourcen wird unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringern und den Treibhauseffekt und die globale Erwärmung verringern.


Energieressourcen

Fossile Brennstoffe

Nicht erneuerbare Ressource

Kraftwerke für fossile Brennstoffe verbrennen fossile Brennstoffe, um Wasser zu erhitzen. Beispiele für fossile Brennstoffe sind Kohle , Öl und Gas . Dieses Wasser verwandelt sich dann in Hochdruckdampf. Der Dampf läuft über eine Turbine und lässt die Turbine drehen. Die Spinnturbine ist mit einem Generator verbunden und der Generator erzeugt elektrischen Strom.


Vorteile

  • Fossile Brennstoffe sind billig abzubauen und in elektrische Energie umzuwandeln.
  • Das Verbrennen fossiler Brennstoffe war zuverlässig.
  • Fossile Brennstoffe können sicher verbrannt werden.
Nachteile

  • Fossile Brennstoffe tragen in hohem Maße zur globalen Erwärmung bei, da beim Verbrennen fossiler Brennstoffe Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt wird.
  • Kohle enthält auch Verunreinigungen wie Schwefel, der beim Verbrennen Schwefeldioxid bilden kann. Schwefeldioxid in der Atmosphäre kann zu saurem Regen führen.
  • Die Vorräte an fossilen Brennstoffen werden eines Tages aufgebraucht sein.


Atomkraft

Nicht erneuerbare Ressource

Durch eine Kernreaktion wird Energie aus den Atomkernen freigesetzt. Diese Reaktion ist als Spaltung bekannt und beinhaltet die Aufspaltung großer Kerne, wie in einem Uranatom, in kleinere Kerne, wobei enorme Energiemengen freigesetzt werden. Diese Energie wird verwendet, um Wasser zu erhitzen und in Dampf umzuwandeln. Dieser Dampf treibt dann eine Turbine an, die einen Generator dreht und elektrischen Strom erzeugt.


Vorteile

  • Kraftwerke sind in der Regel sicher.
  • Es wird nichts verbrannt, so dass keine Treibhausgase oder Luftverschmutzung entstehen.
  • Eine kleine Menge Kraftstoff kann eine große Menge elektrischer Energie erzeugen.
Nachteile

  • Die Abfälle aus Kernkraftwerken bleiben über Jahrtausende radioaktiv und schädlich für Lebewesen und müssen daher sorgfältig entsorgt werden.
  • Atomkraftwerke sind sicher, aber wenn etwas schief geht, wie eine große Naturkatastrophe oder ein Terroranschlag, können sie sehr gefährlich sein.
  • Kernkraftwerke haben sehr hohe Einrichtungskosten


Windenergie

Nachwachsende Rohstoffe

Um die Windenergie zu nutzen, müssen Turbinen an Orten aufgestellt werden, an denen viel Wind weht. Durch die Luftbewegung drehen sich die Schaufeln, was wiederum einen Generator antreiben kann, um elektrischen Strom zu erzeugen. Windkraftanlagen können einzeln oder zusammen in Gruppen als Windparks genutzt werden. Sie können nicht nur an Land, sondern auch vor der Küste eingesetzt werden.


Vorteile

  • Turbinen verbrennen nichts und setzen keine andere Luftverschmutzung frei.
  • Es fallen keine Brennstoffkosten an, da der "Brennstoff" Luft um eine Turbine bewegt.
  • Windenergieanlagen sind nicht teuer, wenn sie einmal eingerichtet sind.
Nachteile

  • Einige Leute argumentieren, dass die Turbinen die natürliche Schönheit eines Gebiets ruinieren können.
  • Die Einrichtungskosten können insbesondere bei mehreren Turbinen hoch sein.
  • Die Wirksamkeit hängt von der Windstärke ab, daher sind sie nicht immer zuverlässig.
  • Turbinen können laut sein.


Solarenergie

Nachwachsende Rohstoffe

Solarenergie nutzt Photovoltaikzellen, um die Lichtenergie der Sonne zu nutzen und in elektrische Energie umzuwandeln.


Vorteile

  • Solarenergie hat keine Luftverschmutzung, weil nichts verbrannt wird.
  • Sonnenkollektoren können an abgelegenen Orten eingesetzt oder sogar tragbar gemacht werden.
  • Mit Solarenergie sind keine Brennstoffkosten verbunden.
Nachteile

  • Die Einrichtung von Solarstromanlagen kann teuer sein
  • Solarenergie ist nicht immer zuverlässig, da die Wirksamkeit davon abhängt, wie viel Sonnenlicht ein Gebiet empfängt.


Gezeitenenergie

Nachwachsende Rohstoffe

Gezeiten sind die Bewegungen des Wassers, die durch die Anziehungskraft des Mondes verursacht werden. Staudämme (Staudämme oder Barrieren) werden an der Mündung von Flüssen, Flussmündungen und in Buchten errichtet. Diese Sperren enthalten Turbinen, die sich drehen, wenn sich das Wasser bewegt. Diese Turbinen treiben Generatoren an, die elektrischen Strom erzeugen können.


Vorteile

  • Bei Gezeitenenergie wird kein Kraftstoff verbrannt, daher fallen keine Kraftstoffkosten oder Treibhausgase an.
  • Gezeiten sind vorhersehbar; Ebbe und Flut treten in gut verstandenen Zyklen auf.
  • Sperren haben eine lange Lebensdauer.
Nachteile

  • Gezeitenenergie hat sehr teure Einrichtungskosten.
  • Staudämme können den Lebensraum im Meer schädigen.
  • Sperren können den Zugang zu bestimmten Flüssen oder anderen Wasserstraßen versperren.


Wellenenergie

Nachwachsende Rohstoffe

Wellen werden durch Wind verursacht und führen dazu, dass sich das Wasser auf und ab bewegt. Diese kinetische Energie kann genutzt und in elektrische Energie umgewandelt werden. Dafür gibt es viele verschiedene Möglichkeiten.


Vorteile

  • Wellenenergie ist erneuerbar und wird niemals ausgehen.
  • Wellenenergie verursacht keine schädlichen Emissionen.
Nachteile

  • Wellenenergie ist nicht für alle Standorte geeignet. Die meisten Binnengebiete können keine Wellenenergie nutzen.
  • Wellenkraftwerke können sich negativ auf die Meereslebewesen auswirken.
  • Wellenkraftwerke können die natürliche Schönheit der Küstengebiete zerstören.


Geothermische Energie

Nachwachsende Rohstoffe

Geothermie nutzt die Wärmeenergie, die sich unter der Erde befindet, kaltes Wasser wird unterirdisch gepumpt und in Dampf umgewandelt. Dieser Dampf wird dann durch Rohre zu einer Turbine geleitet, die sich dreht, wenn der Dampf darüber strömt. Die Spinnturbine treibt einen Generator an und erzeugt elektrischen Strom.


Vorteile

  • Geothermie ist zuverlässig.
  • Es werden keine Treibhausgase aus der Station ausgestoßen, da nichts verbrannt wird.
  • Es fallen keine Brennstoffkosten an, da die Geothermie die natürliche Wärme der Erde nutzt.
Nachteile

  • Kann möglicherweise unterirdische Treibhausgase freisetzen.
  • Geothermie ist mit hohen Einrichtungskosten verbunden.
  • Geothermie kann nur bei vulkanischer Aktivität genutzt werden.


Biomassenenergie

Nachwachsende Rohstoffe

Biomasse ist Material, das von Lebewesen wie Pflanzen und Tieren stammt. Biomasse wie Holz kann verbrannt und zum Erhitzen von Wasser in Dampf verwendet werden. Mit dem Dampf wird eine Turbine gedreht. Diese Turbine ist mit einem Generator verbunden, der Strom erzeugt.


Vorteile

  • Biomasseenergie ist erneuerbar: Während wir die Biomasse verbrennen, bauen wir mehr Pflanzen an, um den Vorrat aufzufüllen.
  • Biomasseenergie ist zuverlässig.
  • Das bei der Verbrennung der Biomasse freigesetzte Kohlendioxid wird von nachwachsenden Pflanzen aufgenommen.
Nachteile

  • Land, das für die Viehzucht oder den Anbau von Nahrungsmitteln genutzt wird, muss möglicherweise stattdessen für den Anbau von Energiepflanzen genutzt werden.
  • Biomasseenergie benötigt viel Wasser.


Wasserkraft

Nachwachsende Rohstoffe

Mit Wasserkraft wird Wasser an einem hohen Ort hinter einem Damm gehalten. Dieses Wasser hat ein Gravitationspotential und wird beim Fallen des Wassers in kinetische Energie umgewandelt. Dieses sich bewegende Wasser lässt eine Turbine drehen. Die Turbine ist mit einem Generator verbunden, der elektrischen Strom erzeugt.


Vorteile

  • Mit Wasserkraft gibt es keine Verbrennung oder Luftverschmutzung.
  • Wasser ist eine erneuerbare Ressource.
Nachteile

  • Dämme sind sehr teuer zu bauen.
  • Große Landflächen müssen für die Stauseen überflutet werden.
  • Dämme können die Fischwanderung stoppen.

Grundlegende Fragen für Energieressourcen

  1. Was ist der beste Weg, um Strom zu produzieren?
  2. Warum müssen wir unsere Stromerzeugung ändern?
  3. Wie hängt die Stromerzeugung mit der globalen Erwärmung zusammen?

Ideen für zusätzliche Unterrichtspläne für Energiequellen

  1. Erstellen Sie ein PSA- Poster, in dem erklärt wird, warum erneuerbare Energiequellen besser sind als nicht erneuerbare Energiequellen.
  2. Verwenden Sie ein T-Diagramm, um zwei verschiedene Energieressourcen zu vergleichen.
  3. Lassen Sie die Schüler einen Zeitplan erstellen, in dem die wichtigsten Phasen der Entwicklung der Energietechnik beschrieben werden.

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