Wind, Wasser, Sonne, Biomasse und Erdwärme – erneuerbare Energien, denen nachgesagt wird, gewaltige Potentiale für den Klimaschutz und den Aufbau einer nachhaltigen Energieversorgung in sich zu bergen. Ist dem wirklich so? Wie stellt sich die heutige Situation dar? Warum werden sie bisher nur in solch geringem Umfang genutzt? Diesen und anderen Fragen soll auf den nächsten Seiten nachgegangen werden, wobei der Schwerpunkt eindeutig auf die Region Sübaden gelegt wird.
Ein Gebiet, das eigentlich prädestiniert ist, für die nachhaltige Energiegewinnung, denn in nur wenig anderen Teilen Deutschlands können die verschiedenen Techniken auf solch einem engen Raum umfassend genutzt werden. Der Schwarzwald garantiert für ausreichende Winde und ein stetig gleich bleibendes Angebot an Biomasse. Am Hochrhein können große Wassekraftwerke betrieben werden, und der Rheingraben ist ideal zur Nutzung der Erdwärme geeignet. Dazu herrscht eine für hiesige Breiten hohe Globalstrahlung der Sonne vor, die für solare Energiesysteme von entscheidender Bedeutung ist.
Die Relevanz für eine Umsetzung im Unterricht wäre also gegeben. Bisher werden die erneuerbaren Energien allerdings – mit Ausnahmen – meist nur in einem geringen Umfang in der Schule angesprochen. Das muss sich im Hinblick auf die Zukunft ändern, was auch die Landesregierung erkannt hat, die mit dem neuen Bildungsplan daher die Vorraussetzungen für eine forcierte Behandlung der Thematik geschaffen hat. Ein mögliches Konzept dafür wird im zweiten Teil der Arbeit aufgezeigt, der die didaktischen Überlegungen beinhaltet. Dabei steht die praxisnahe Erarbeitung unter Verwendung der Unterrichtsform des Projektunterrichts im Vordergrund, wobei auch der neue Bildungsplan betrachtet wird.
Im ersten Teil werden zunächst die verschiedenen Techniken zur Energiegewinnung aus erneuerbaren Energien untersucht, wie diese bisher in Südbaden genutzt werden, und welche Chancen sich für die Zukunft anbieten. Dazu gehört aber auch auf die die Region betreffenden Hemmnisse einzugehen, die eine verstärkte Nutzung verhindern bzw. verlangsamen könnten.
Inhaltsverzeichnis
I. VORÜBERLEGUNGEN
II. FACHWISSENSCHAFTLICHER TEIL
1. ENERGETISCHE GRUNDLAGEN
1.1. ENERGIEBEGRIFF
1.2. DAS ENERGIEPOTENTIAL
1.3. ENERGIERESSOURCEN
1.4. PRIMÄRENERGIEVERBRAUCH (PEV)
2. DAS ENERGIEANGEBOT DER ERDE
2.1. STRUKTUR DES PRIMÄRENERGIEVERBRAUCHS UND DER STROMERZEUGUNG…
2.1.1. …weltweit
2.1.2. …in Deutschland
2.2. ÖKOBILANZEN VERSCHIEDENER ENERGIETRÄGER
2.3. FOSSILE ENERGIETRÄGER
2.3.1. Definition
2.3.2. Heutige Nutzung und Ausblick
2.4. ERNEUERBARE ENERGIETRÄGER
2.4.1. Definition
2.4.2. Heutige Nutzung erneuerbarer Energieträger
3. ERNEUERBARE ENERGIEN IN SÜDBADEN
3.1. DIE WASSERKRAFT
3.1.1. Physisch-geographische Grundlagen
3.1.2. Technische Voraussetzungen und Ausblick
3.1.3. Die momentane Nutzung der Wasserkraft
3.1.3.1. Überblick
3.1.3.2. Die Nutzung der Wasserkraft in Südbaden
3.1.4. Möglichkeiten für die Wasserkraftnutzung in der Zukunft
3.1.4.1. Weltweites Potential
3.1.4.2. Potential in Deutschland
3.1.4.3. Zukünftige Chancen für Südbaden
3.1.5. Vor- und Nachteile der Nutzung der Wasserkraft
3.2. DIE WINDENERGIE
3.2.1. Physisch-geographische Grundlagen
3.2.2. Technische Voraussetzungen
3.2.3. Ausblick
3.2.4. Die momentane Nutzung der Windenergie
3.2.4.1. Überblick
3.2.4.2. Die Nutzung der Windenergie in Südbaden
3.2.5. Möglichkeiten für die Windenergienutzung in der Zukunft
3.2.5.1. Weltweites Potential
3.2.5.2. Potential in Deutschland
3.2.5.3. Zukünftige Chancen für Südbaden
3.2.6. Vor- und Nachteile der Windenergie
3.3. DIE SOLARENERGIE
3.3.1. Physisch-geographische Voraussetzungen
3.3.2. Photovoltaische Energieerzeugung
3.3.2.1. Technische Voraussetzungen
3.3.2.2. Ausblick
3.3.2.3. Die momentane Nutzung der Photovoltaik
3.3.2.4. Vor- und Nachteile der photovoltaischen Energiegewinnung
3.3.3. Solarthermische Energieerzeugung
3.3.3.1. Solarthermische Warmwasser- und Raumwärmegewinnung
3.3.3.2. Solarthermische Stromerzeugung
3.3.4. Möglichkeiten für die Solarenergienutzung in der Zukunft
3.3.4.1. Weltweites Potential
3.3.4.2. Potential in Deutschland
3.3.4.3. Zukünftige Chancen für Südbaden
3.4. DIE ENERGIE DER BIOMASSE
3.4.1. Biologische Voraussetzungen
3.4.2. Energiegewinnung aus biogenen Festbrennstoffen
3.4.2.1. Technische Voraussetzungen
3.4.2.2. Ausblick
3.4.2.3. Die momentane Nutzung biogener Festbrennstoffe
3.4.3. Energiegewinnung aus Biogas
3.4.3.1. Technische Voraussetzungen
3.4.3.2. Ausblick
3.4.3.3. Die momentane Nutzung von Biogas
3.4.4. Energiegewinnung aus Biokraftstoffen
3.4.4.1. Technische Voraussetzungen und Ausblick
3.4.4.2. Die momentane Nutzung von Biokraftstoffen
3.4.5. Möglichkeiten der energetischen Nutzung von Biomasse in der Zukunft
3.4.5.1. Weltweites Potential
3.4.5.2. Potential in Deutschland
3.4.5.3. Chancen der energetischen Biomassenutzung in Südbaden
3.4.6. Vor- und Nachteile der energetischen Nutzung von Biomasse
3.4.7. Exkurs: Klär- und Deponiegasnutzung
3.5. DIE GEOTHERMIE
3.5.1. Physisch-geographische Voraussetzungen
3.5.2. Technische Voraussetzungen
3.5.2.1. Oberflächennahe Geothermie
3.5.2.2. Erdwärmenutzung mit tiefen Erdwärmesonden
3.5.2.3. Hydrothermale Systeme mit hohem Temperaturangebot
3.5.2.4. Hydrothermale Systeme mit niedrigem Temperaturangebot
3.5.2.5. Hot-Dry-Rock-Verfahren
3.5.3. Ausblick
3.5.4. Die momentane Nutzung der Geothermie
3.5.4.1. Überblick
3.5.4.2. Die Nutzung der Geothermie in Südbaden
3.5.5. Möglichkeiten für die Nutzung der Geothermie in der Zukunft
3.5.5.1. Weltweites Potential
3.5.5.2. Potential in Deutschland
3.5.5.3. Zukünftige Chancen für Südbaden
3.5.6. Vor- und Nachteile der geothermischen Energiegewinnung
3.6. WEITERE ERNEUERBARE ENERGIEN
3.7. ENERGIEEINSPARUNG
4. GESAMTE NUTZUNG ERNEUERBARER ENERGIEN IN SÜDBADEN
5. GESAMTPOTENTIAL DER ERNEUERBAREN ENERGIETRÄGER IN SÜDBADEN
6. GRENZEN DER NUTZUNG IN SÜDBADEN
6.1. WIRTSCHAFTLICHE GRENZEN
6.2. POLITISCHE GRENZEN
6.3. STRUKTURELLE GRENZEN
6.4. GRENZEN AUFGRUND VON INFORMATIONS- UND KOMMUNIKATIONSDEFIZITEN
6.5. KONKLUSION
7. ERNEUERBARE ENERGIEN IN SÜDBADEN – EIN FAZIT
III. DIDAKTISCHE ÜBERLEGUNGEN
1. OBERZIELE DES FÄCHERVERBUNDES ERDKUNDE – WIRTSCHAFTSKUNDE – GEMEINSCHAFTSKUNDE
2. DAS THEMA IM NEUEN BILDUNGSPLAN
2.1. DAS THEMA IM FÄCHERVERBUND EWG
2.2. DAS THEMA IM FÄCHERVERBUND NWA
2.3. DAS THEMA IN ANDEREN FÄCHERN
3. AUSWAHL DES THEMAS
4. DIE UMSETZUNG DES THEMAS IM RAHMEN DES PROJEKTUNTERRICHTS
4.1. GESCHICHTE DES PROJEKTUNTERRICHTS
4.2. GRUNDLAGEN
4.2.1. Komponente 1: Projektinitiative
4.2.2. Komponente 2: Auseinandersetzung mit der Projektinitiative in einem vorher vereinbarten Rahmen
4.2.3. Komponente 3: Entwicklung der Projektinitiative zum Bestätigungsgebiet
4.2.4. Komponente 4: (Verstärkte) Aktivität im Betätigungsgebiet – Projektdurchführung
4.2.5. Komponente 5: Beendigung eines Projekts
4.2.6. Komponente 6: Fixpunkt
4.2.7. Komponente 7: Metainteraktion / Zwischengespräch
4.2.8. Fazit
4.3. TATSÄCHLICHE UMSETZUNG
4.3.1. Zielsetzung und Ablauf des Projekts
4.3.2. Auftretende Probleme innerhalb des Projekts
4.3.3. Vergleich zwischen Theorie und Praxis
4.4. WEITERE MÖGLICHKEITEN DER UMSETZUNG
5. FAZIT
IV. SCHLUSSBETRACHTUNG
V. LITERATURVERZEICHNIS
VI. ANHANG
A. ZUSÄTZLICHE MATERIALIEN
B. EXKURS: DER ENERGIEMARKT IN SÜDBADEN
C. GESCHICHTE DER NUTZUNG ERNEUERBARER ENERGIEN
D. WEITERFÜHRENDE TECHNISCHE ASPEKTE ZU ERNEUBAREN ENERGIEN
E. ANDERE ERNEUERBARE ENERGIETRÄGER IM ÜBERBLICK
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht das Potential erneuerbarer Energien in der Region Südbaden, analysiert die heutige Nutzungssituation unter Berücksichtigung ökonomischer und politischer Rahmenbedingungen und entwickelt darauf basierend Konzepte für eine praxisnahe Vermittlung dieser Thematik im Rahmen des Projektunterrichts an Realschulen.
- Energetische Grundlagen und Potentialbegriffe
- Status Quo der erneuerbaren Energieträger (Wasserkraft, Wind, Sonne, Biomasse, Geothermie) in Südbaden
- Herausforderungen und Grenzen einer verstärkten Nutzung (ökonomisch, strukturell, politisch)
- Didaktische Konzepte zur Implementierung im fächerübergreifenden Projektunterricht
- Vergleich von theoretischen Potentialen und praktischer Umsetzung
Auszug aus dem Buch
3.1.1. Physisch-geographische Grundlagen
Das gesamte Angebot des Wassers auf der Erde ist nicht, wie eventuell zu vermuten wäre, Schwankungen ausgesetzt, sondern kann als konstant angesehen werden. Die gesamten Vorräte, die in allen drei Aggregatszuständen anzutreffen sind, belaufen sich – je nachdem welchem Autor man Glauben schenken mag – zwischen 0,4 und 1,4 Mrd. km³, wobei der weitaus größte Anteil (96,5 %) in den Meeren der Erde als Salzwasser gespeichert ist. Also sind lediglich 3,5 % als Süßwasser hinterlegt, wovon wiederum die Hälfte in Form von Eis gebunden ist. Im süßen Grundwasser und den Süßwasserseen ist ein weiteres Prozent hinterlegt, und obwohl sein Anteil nur 0,001 % beträgt, muss auch das Wasser genannt werden, welches innerhalb des Kreislaufs als Dampf in der Atmosphäre auftritt und so die Niederschläge beeinflusst (vgl. Nübler. In: Nolzen, 1989. S. 18f).
Da der Mensch auf Süßwasser angewiesen ist und auch Gebrauch davon macht, wären die Vorräte bald erschöpft, wenn es nicht einen von der Natur gesteuerten Prozess geben würde, der garantiert, dass immer wieder neues Süßwasser entsteht – der globale Wasserkreislauf. „Er wird im Wesentlichen durch eine Verdunstung aus den Weltmeeren und u. a. den Pflanzen und den Gewässern auf den Kontinenten gespeist.“ (Kaltschmitt, 1997. S. 78). Daher spielt, obwohl immer nur gerade eine sehr kleiner Anteil des Gesamtangebots beinhaltend, der Wasserdampf in der Atmosphäre doch eine sehr wichtige Rolle.
Zusammenfassung der Kapitel
I. VORÜBERLEGUNGEN: Hinführung zur Bedeutung erneuerbarer Energien für den Klimaschutz und die zukünftige Energieversorgung, mit Fokus auf das besondere Potential der Region Südbaden.
II. FACHWISSENSCHAFTLICHER TEIL: Detaillierte Analyse der energetischen Grundlagen, der weltweiten und deutschen Energiesituation sowie eine umfassende Untersuchung der einzelnen erneuerbaren Energieträger in Südbaden hinsichtlich Potenzialen und Grenzen.
III. DIDAKTISCHE ÜBERLEGUNGEN: Konzeptionelle Überlegungen zur Integration der Thematik in den Schulunterricht unter besonderer Berücksichtigung des Projektunterrichts und der Vorgaben des neuen Bildungsplans.
IV. SCHLUSSBETRACHTUNG: Zusammenfassende Reflexion über die Möglichkeiten und Hindernisse beim Ausbau erneuerbarer Energien in Südbaden sowie ein Ausblick auf zukünftige Entwicklungen.
Schlüsselwörter
Erneuerbare Energien, Südbaden, Wasserkraft, Windenergie, Solarenergie, Biomasse, Geothermie, Primärenergieverbrauch, Projektunterricht, Energiepotential, Energiewende, Nachhaltigkeit, Klimaschutz, regenerative Energieträger, Energiewirtschaft.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Analyse erneuerbarer Energien in Südbaden, untersucht deren heutiges Nutzungspotenzial und entwickelt didaktische Ansätze zur Vermittlung in der Schule.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Felder sind die energetischen Grundlagen, das spezifische regionale Potenzial Südbadens, die verschiedenen Technologien wie Wind-, Wasser-, Solar- und Bioenergie sowie die didaktische Umsetzung.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsfrage?
Das Ziel ist es, aufzuzeigen, wie erneuerbare Energien in der Region Südbaden nachhaltig genutzt werden können und welche Möglichkeiten der Projektunterricht bietet, um Schülern diese komplexe Thematik näherzubringen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es handelt sich um eine sachanalytische Abhandlung, die durch die Auswertung von Statistiken, Fachliteratur und aktuellen Studien sowie durch didaktische Konzepte gestützt wird.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in einen fachwissenschaftlichen Abschnitt zur Energiethematik und einen didaktischen Teil, der konkrete Umsetzungsmöglichkeiten im Rahmen des neuen Bildungsplans und des Projektunterrichts beschreibt.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Charakterisierende Begriffe sind unter anderem Erneuerbare Energien, Südbaden, Energiepotential, Projektunterricht und Nachhaltigkeit.
Warum ist gerade Südbaden ein interessantes Untersuchungsgebiet?
Südbaden ist aufgrund seiner geografischen Gegebenheiten – vom Schwarzwald mit Wind- und Biomassepotenzial bis hin zum Rheintal mit Wasserkraft- und Geothermienutzung – prädestiniert für eine vielfältige Anwendung verschiedenster erneuerbarer Energietechniken.
Welche Rolle spielt der neue Bildungsplan für das didaktische Konzept?
Der Bildungsplan fordert vermehrt vernetztes Denken und fächerübergreifende Kompetenzen; das vorgeschlagene Projektkonzept nutzt die geforderte handlungsorientierte Arbeitsweise, um die Energie-Thematik in Fächerverbünden wie EWG und NWA praxisnah zu integrieren.
- Quote paper
- Phillipp Zürcher (Author), 2004, Die Nutzung erneuerbarer Energien in Südbaden. Wirklichkeit, Möglichkeiten und Grenzen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/27706
