Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Frage: „Energiegewinnung aus den vier Elementen. Kann das Thema „gewinnbringend“ im projektorientierten Unterricht umgesetzt werden und welche Werte sind mit Energiegewinnung und Ökologie in Verbindung zu bringen?
Energiegewinnung im projektorientierten Unterricht der PTS im Fach Technisches Seminar“.
Die derzeitig brennende Frage nach einer zukünftigen Energiesicherung, die nicht zuletzt auch in ökologischer Hinsicht geklärt werden muss, spitzt sich ja immer mehr zu. Dass Erdöl, Erdgas und Kohle nicht die Energieträger der Zukunft sind, rückt immer mehr ins Bewusstsein der Menschen. Alternative Energiequellen werden gesucht, etwa die Photovoltaik, und auf „altes Wissen“ zurückgegriffen – wie der Wasser- bzw. der Windkraft.
Umweltschutzorganisationen fordern einen Ausstieg aus der Nutzung der Atomkraft und auch gleichzeitig ein Umdenken in der Energiepolitik. Fakt ist, dass unsere Gesellschaft auf elektrische Energie angewiesen ist – Energiekosten bestimmen ebenso die zukünftige Entwicklung der Energielandschaft, genauso wie auch die Nachhaltigkeit für die kommenden Generationen. Ökologie ist heute keine Frage einiger weniger „Ökofreaks“, sondern einer breiten Masse der Bevölkerung, denn ökologisches Denken in der Energiefrage ist zugleich auch ein Arbeiten an einer gesicherten Lebensqualität.
Die einzelnen Energiequellen werden zudem näher beschrieben, damit auch (fachfremde) Lehrerkollegen und Lehrerkolleginnen auf diese Arbeit zurückgreifen können um diese im Unterricht einzubinden.
Parallel zu dieser Arbeit wurde ein Schülerprojekt zum gleichnamigen Thema gestartet und eine Homepage gestaltet.
Inhaltsverzeichnis
1 Abstract
2 Vorwort
3 Inhaltsverzeichnis
4 Einleitung
4.1 Die vier Elemente
4.2 Ökologie und Nachhaltigkeit
4.3 Energieversorgung in Österreich
5 Feuer
5.1 Überblick über die Gewinnung von elektrischer Energie aus dem Element „Feuer“
5.2 Funktionsweise von Photovoltaikanlagen
5.2.1 Unsere Sonne
5.2.2 Funktionsweise von Solarzellen
5.2.3 Solarzellentechnologien
5.3 Photovoltaik aus ökologischer Sicht
6 Generatorprinzip
6.1 Funktionsweise
7 Erde
7.1 Überblick über die Gewinnung von elektrischer Energie aus dem Element „Erde“
7.2 Begriffserklärungen im Zusammenhang mit Radioaktivität
7.3 Gewinnung von Brennmaterial
7.4 Funktionsweise von Atomkraftwerken
7.4.1 Siedewasserreaktor
7.4.2 Druckwasserreaktor
7.4.3 Schneller Brüter
7.4.4 Kugelhaufenreaktor
7.5 Atomkraft aus ökologischer Sicht
8 Wasser
8.1 Überblick über die Gewinnung von elektrischer Energie aus dem Element „Wasser“
8.2 Energiegewinnung aus Wasserkraftwerken
8.2.1 Laufkraftwerke
8.2.2 Speicherkraftwerke / Pumpspeicherkraftwerke
8.2.3 Gezeitenkraftwerke
8.3 Wasserkraft aus ökologischer Sicht
9 Luft
9.1 Energiegewinnung aus Luft
9.2 Windkraftwerke aus ökologischer Sicht
10 Praxisprojekt
10.1 Projektziele
10.2 Projektablauf
10.2.1 Mindmap an der Tafel
10.2.2 Gruppenfindung
10.2.3 Arbeitsaufträge
10.2.4 Arbeitsablauf
10.2.5 Präsentation der Ergebnisse
11 Didaktischer Hintergrund zum Projekt
11.1 Projektorientierter Unterricht
11.1.1 Vorgabe eines Arbeitsthemas
11.1.2 Vorbereitungsphase
11.1.3 Einstiegsphase: Handlungsbezogener Unterrichtseinstieg
11.1.4 Einstiegsphase: Handlungsergebnisse
11.1.5 Erarbeitungsphase
11.1.6 Auswertungsphase
11.2 Werteerziehung
11.2.1 Nachhaltigkeit und intergenerationelle Gerechtigkeit
12 Ergebnisse der Untersuchung
12.1 Auswertung
13 Zusammenfassung & Resümee
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht das Thema der Energiegewinnung aus den vier Elementen (Feuer, Erde, Wasser, Luft) und analysiert, wie dieses Thema erfolgreich im projektorientierten Unterricht an einer Polytechnischen Schule umgesetzt werden kann. Ziel ist es, bei den Schülern einen Wissenszuwachs zu erreichen und gleichzeitig ein Bewusstsein für nachhaltige Energienutzung und intergenerationelle Gerechtigkeit zu schaffen.
- Theoretische Grundlagen zur Energiegewinnung aus den vier Elementen
- Darstellung ökologischer und ökonomischer Aspekte verschiedener Energiequellen
- Durchführung eines handlungsorientierten Projektunterrichts mit Schülern
- Analyse des Lernerfolgs und der Wertebildung durch eine begleitende Untersuchung
- Entwicklung von Praxisbeispielen für den Unterricht (Homepage, Präsentationen)
Auszug aus dem Buch
7.4.1 Siedewasserreaktor
In Siedewasserreaktoren gibt es nur einen Wasserkreislauf. Der im Reaktor erzeugte und genützte Wasserdampf hat durchschnittlich eine Temperatur von etwa 300°C und einen Druck von 50 – 70 bar (vgl. Allelein in Zahoransky, 2010, S. 102).
Dieser Dampf wird, wie in obiger Darstellung ersichtlich, über Dampfdruckturbinen geleitet, welche einen Generator antreiben. Der Dampf wird danach im Kondensator verflüssigt und anschließend wieder dem Reaktordruckbehälter zugeführt.
Die im Reaktordruckbehälter befindlichen Umwälzpumpen sorgen für eine gleichmäßige Erhitzung des Wassers.
Der wohl bekannteste Vertreter eines Siedewasserreaktors war der Reaktor von Tschernobyl RBMK 1000, bei dem bei einem Versuch sämtliche automatischen Sicherheitseinrichtungen, insbesondere auch das Notkühlsystem, manuell abgeschaltet wurden und es so zu einer Dampfexplosion und dem Brand des als Moderator dienenden Graphits kam (vgl. Allelein in Zahoransky, 2010, S. 106).
Da dieser Reaktorblock mit keinen zusätzlichen Sicherheitseinrichtungen, wie etwa einem Containment (Beton- und Stahlkonstruktion um den Reaktor) oder einem Barbotaschsystem (Turm mit automatischem „Wäschersystem“ zur Kondensierung etwaiger austretender radioaktiver Dämpfe) ausgestattet war, kam es im April 1986 zur Zerstörung des Reaktorgebäudes und zur Freilegung des Reaktorkerns (vgl. Zivilschutz, 2007, S. 17).
Zusammenfassung der Kapitel
4 Einleitung: Beschreibt die Bedeutung der Energieerzeugung in der Elektrotechnik und stellt die Notwendigkeit der Auseinandersetzung mit zukunftsorientierten Energiequellen dar.
5 Feuer: Behandelt die Nutzung der Sonnenenergie durch Photovoltaik, einschließlich der physikalischen Grundlagen von Solarzellen und deren ökologische Bewertung.
6 Generatorprinzip: Erläutert die physikalischen Grundlagen der Induktion und den Aufbau von Generatoren zur Umwandlung von Bewegungsenergie in Strom.
7 Erde: Analysiert die Kernenergie als Energieform, beschreibt technische Reakortypen sowie radioaktive Prozesse und deren Auswirkungen.
8 Wasser: Untersucht die Gewinnung von elektrischer Energie aus Wasserkraftwerken, unterschiedliche Turbinentypen und die ökologischen Konsequenzen dieser Nutzung.
9 Luft: Behandelt die Nutzung von Windenergie zur Stromerzeugung, die physikalischen Grundlagen der Atmosphäre und des Treibhauseffekts.
10 Praxisprojekt: Dokumentiert das schulische Projekt zur Energiegewinnung, den Ablauf und die methodische Herangehensweise der Schülergruppen.
11 Didaktischer Hintergrund zum Projekt: Reflektiert die pädagogische Methodik des handlungsorientierten Unterrichts und die Werteerziehung im schulischen Kontext.
12 Ergebnisse der Untersuchung: Präsentiert und bewertet die Daten aus der Schülerbefragung zur Effektivität des Projekts.
13 Zusammenfassung & Resümee: Zieht ein abschließendes Fazit über den Lernerfolg der Schüler und die Eignung des Projektunterrichts zur Wertebildung.
Schlüsselwörter
Energiegewinnung, Photovoltaik, Kernenergie, Wasserkraft, Windkraft, Nachhaltigkeit, Ökologie, Projektorientierter Unterricht, Wertebildung, Elektrotechnik, Treibhauseffekt, Strahlenschutz, Erneuerbare Energien, Handlungsorientiertes Lernen, Stromerzeugung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Energiegewinnung aus den vier klassischen Elementen (Feuer, Erde, Wasser, Luft) und wie dieses technische Thema im projektorientierten Unterricht vermittelt werden kann.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die Schwerpunkte liegen auf der technischen Funktionsweise der verschiedenen Kraftwerkstypen, der ökologischen Bewertung der jeweiligen Energiequellen und der didaktischen Umsetzung im Unterricht.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das Ziel ist die Erforschung der Effektivität von handlungsorientiertem Unterricht, um bei Schülern sowohl fachliches Wissen als auch ein Bewusstsein für Nachhaltigkeit und ökologisches Handeln zu fördern.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Es wurde eine Aktionsforschung im Rahmen eines schulischen Projekts durchgeführt, wobei die Ergebnisse mittels Fragebögen evaluiert und der didaktische Prozess reflektiert wurden.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die technische Beschreibung der Energiegewinnung (Photovoltaik, Kernkraft, Wasserkraft, Windkraft) sowie die detaillierte Dokumentation des durchgeführten Schüler-Praxisprojekts.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die zentralen Schlagworte sind Energiegewinnung, Nachhaltigkeit, Ökologie, Projektorientierter Unterricht und Wertebildung.
Wie wird das Thema Kernenergie im Kontext der Schule behandelt?
Das Thema wird durch technische Funktionsweisen, radioaktive Grundlagen und eine kritische ökologische Bewertung erschlossen, wobei auch aktuelle Ereignisse wie der Reaktorunfall in Fukushima in den Unterricht integriert wurden.
Welche Bedeutung hat das Schülerprojekt für das Resümee?
Das Projekt zeigt, dass Schüler durch handlungsorientiertes Lernen hochmotiviert sind, sich selbstständig Wissen anzueignen und den Wert der Nachhaltigkeit tiefergehend zu reflektieren.
- Citar trabajo
- Christian Tröls (Autor), 2011, Energiegewinnung aus den vier Elementen, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/177976
