Unterrichtsentwurf zum Thema "Energiewirtschaft in Österreich: Unsere Stromversorgung" inklusive methodisch-didaktischer Analyse und Stundenbild


Unterrichtsentwurf, 2017

33 Seiten, Note: 2.0


Leseprobe


Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Sachanalyse
2.1. Kraftwerkstypen
2.1.1. Wasserkraftwerke
2.1.2. Thermische Kraftwerke
2.1.3. Kraftwerke mit erneuerbaren Energieformen
2.1.4. Weitere Kraftwerkstypen
2.2. Pro und Contra
2.2.1. Erneuerbare Energieformen
2.2.2. Brennstoffe fossiler Herkunft
2.2.3. Atomkraft
2.3. Kritik

3. Didaktische Analyse
3.1. Lehrplanbezug
3.2. Fachdidaktik und Methoden
3.2.1. Lernziele
3.2.2. Didaktisch-methodische Grundprinzipien
3.3. Medieneinsatz
3.3.1. Statistiken, Tabellen, Diagramme
3.4. Unterrichtsverlauf

4. Quellenverzeichnis

5. Anhang

Gruppe „Dampfkraftwerk Voitsberg“

Gruppe „Speicherkraftwerk Oswaldgraben“

1. Einleitung

Als Unterrichtsthema wählte ich die Energiewirtschaft in Österreich. Da dieses für eine Einheit, auch für eine Doppelstunde zu umfangreich wäre, sehe ich die folgende Arbeit nur als Einstieg in ein größeres Kapitel, beginnend mit der Stromversorgung in Österreich. Ausgehend von der Annahme eine Doppelstunde (Wirtschafts-)Geografie an einer HAK im Bezirk Voitsberg zu unterrichten, beinhaltet das Unterrichtsthema zuerst einen grundlegenden Einstieg in die Materie. Nach herstellen lokaler und aktueller Bezüge wird folgend der Bogen langsam in Richtung eines handlungsorientierten Teils, in dem selbständiges, kreatives und vernetzt denkendes Arbeiten der Schüler und Schülerinnen gefordert wird, gespannt.

Die Themenwahl für die exemplarisch gestaltete Unterrichtssequenz lässt sich zu allererst mit großem persönlichen Interesse ergründen, welches sich sicherlich durch meinen Wohnort im Bezirk Voitsberg in der Steiermark, einem ehemaligen Braunkohlerevier, und dessen jüngere Vergangenheit erklären lässt. Auch die Selbstverständlichkeit mit der wir jeden Tag Strom aus der Steckdose beziehen ohne nur eine Sekunde darüber nachzudenken wie dieser entsteht und woher er eigentlich kommt, spielte eine große Rolle. Neben persönlichem Interesse wurde bei der Themenwahl aber natürlich auch der Lehrplan, der die grobe thematische und bürokratische Rahmung schafft, nicht außer Acht gelassen. Um die erwähnte Unterrichtssequenz im Rahmen der Lehrfreiheit bestmöglich zu unterrichten wählte ich daher einen sehr kontroversen, handlungsorientierten Teil mit lokalem Bezug, der darüber hinaus das Medium Statistik/Diagramm in den Mittelpunkt bringt. Ziel dieses, meiner Meinung nach, sowohl gesellschaftlich, als auch politisch sehr kontrovers diskutiertem Thema ist es, das Bewusstsein der Schüler und Schülerinnen für solche Themen zu sensibilisieren, zu politisieren und aufzuzeigen, dass es nicht immer nur „die Eine Lösung“ in unserer Gesellschaft gibt.

2. Sachanalyse

Die folgenden Ausführungen stützen sich im Wesentlichen auf Informationen von Österreichs E-Wirtschaft (Österreichs E-Wirtschaft 2017). Die Stromversorgung in Österreich beruht im Großen und Ganzen auf drei großen Säulen: der Wasserkraft, den thermischen Kraftwerken ohne biogene Brennstoffe und den erneuerbaren Energieformen als dritte wichtige Säule. Aus diesen Kraftwerken konnten im Jahr 2015 rund 65.000 GWh Strom generiert werden. Nicht genug um von Stromimporten unabhängig zu sein, denn es wurden 70.000 GWh an Strom verbraucht. Die Statistikbroschüre der E-Control Austria 2016 schreibt dazu über das Jahr 2015 (E-Control Austria 2016):

„Stromseitig war die inländische Produktion mit einem Rückgang um 0,3% nahezu gleich hoch wie im Vorjahr, wobei allerdings die Erzeugung aus Wasserkraft um 4,2 TWh oder 9,5% zurückging, die Stromerzeugung in Wärmekraftwerken dagegen um 2,9 TWh oder 19,2% und jene der Windkraftanlagen um 1,1 TWh bzw. 25,3% zunahm. Um den Verbrauchszuwachs von rd. 1,0 TWh abzudecken, war somit eine zusätzliche Erhöhung der Netto-Importe um 0,8 TWh oder 8,4% notwendig.“

2.1. Kraftwerkstypen

Um einen fächerübergreifenden Unterricht zu ermöglichen spielt bei dieser Thematik die physikalische Komponente eine wichtige Rolle, und sollte, anders als bei meiner Präsentation im Rahmen der Lehrveranstaltung vom 27.10.2017, stärker betont werden. Dazu beschreibt Brücher (2009, S. 144) diese Komponente passend:

„Das Prinzip der Stromerzeugung besteht in der Umwandlung ruhender über Bewegungs- in elektrische Energie, sei es unter Druck stehenden Wassers (Wasserturbinen), mit Wärme beladenen gespannten Dampfs (Dampfturbinen) oder eines Verbrennungsgemischs aus Gas/Öl und Luft (Gasturbinen). Daher die übliche Zweiteilung in Wasser- und Wärmekraftwerke. Ruhende Energie wird durch Strömungsfreigabe in Bewegungsenergie umgewandelt, die an den Turbinenschaufeln eine Kraft erzeugt und sich dadurch in mechanische Energie verwandelt; diese wird in dem angetriebenen Generator (Dynamo) in elektrische Energie umgeformt.“

Eine Ausnahme bilden hier nur Atomkraftwerke, in denen chemische Energie umgewandelt wird, und Photovoltaikanlagen, in denen Strahlungsenergie als Ausgang dient.

2.1.1. Wasserkraftwerke

Zur Geschichte dieser Art der Nutzung schrieb Vogrin (Giesecke, Mosonyi 1998, S. 1-6, zitiert nach Vogrin 2007, S. 26) passend:

„Die Wasserkraftnutzung kann bis zu den frühen Hochkulturen der Antike zurückverfolgt werden. Die Nutzungsformen von Wasserrädern waren sehr vielfältig, zu erwähnen wären Arbeitsgänge wie: Hämmern, Stampfen, Schleifen, Sägen, Drehen, usw. Das Wasserrad stellt die Urform einer Wasserkraftmaschine dar. Zu Beginn der Gewinnung von elektrischem Strom aus Wasserkraft wurden die alten Mühlräder zunächst weitergenutzt. Diese Mühlräder trieben Generatoren an, welche die Drehbewegung in elektrischen Strom umwandelten. Über Leitungssysteme wurde der Strom zu den Arbeitsmaschinen gebracht. Bald lösten Turbinen die Wasserräder ab, da ihr Wirkungsgrad höher war.“

Zum Einsatz kommen heute, je nach Bauweise des Kraftwerks, Propeller-, Kaplan-, Francis-, Pelton- und Durchströmungsturbinen. Den Lauf- und Speicherkraftwerken im Land (inkl. der Pumpspeicherkraftwerke), die zusammengefasst als Wasserkraftwerke bezeichnet werden, kommt heute die mit Abstand größte Bedeutung zu. Rund 2/3 des erzeugten Stroms, genauer gesagt 62,4 Prozent, stammten im Jahr 2015 aus heimischen Wasserkraftwerken. Diese Daten unterliegen aufgrund von Pegelunterschieden leichten jährli­chen Schwankungen, weshalb gerade bei der Wasserkraft die installierte Leistung mitbetrachtet werden sollte, welche im Jahr 2015 bei einer Engpassleistung von 13.660 MW lag und sich auf insge­samt 880 Kraftwerke aufteilte. (vgl. Österreichs E-Wirtschaft 2017)

2.1.2. Thermische Kraftwerke

Die Funktionsweise aller thermischen Kraftwerkstypen ist dampfseitig gleich, nur die Art der eingesetzten Energie unterscheidet sich. Wärme verwandelt dabei Wasser zu Dampf, welcher in hohem Druck über Leitungen zur Turbine transportiert wird und darin hintereinander geschaltete Schaufelräder antreibt. Dank dem Kühlsystem kondensiert der Dampf nach verrichteter Arbeit wieder und kehrt über Leitungen wieder in den geschlossenen Kreislauf zur neuerlichen Erwärmung zurück (vgl. Brücher 2009, S. 151).

Nun leisten thermische Kraftwerke ohne biogene Brennstoffe einen wichtigen Beitrag zur Versorgung Österreichs. Dazu zählen unter anderem Kohle- und Gaskraftwerke, wobei diese im Jahr 2015 einen Anteil von 22 Prozent am im Inland erzeugten Strom hatten. Die 580 Wärmekraftwerke mit einer installierten Leistung von 7.768 MW, das entspricht 31 Prozent der gesamten Engpassleistung aller österreichischen Kraftwerke, generierten dabei 14.300 GWh an Strom im Jahr 2015. (vgl. Österreichs E-Wirtschaft 2017)

2.1.3. Kraftwerke mit erneuerbaren Energieformen

Die dritte, nicht mehr außer Acht zu lassende, Säule bilden erneuerbare Energieformen in Österreichs Stromversorgung wie Wind, Photovoltaik, Geothermie und biogene Brennstoffe. Denen liegen vom physikalischen her die gleichen Prinzipien der Energienutzung zugrunde wie beispielsweise denen der Wasserkraftwerke oder der thermischen Kraftwerke ohne biogene Brennstoffe. Bewegungsenergie wird dabei zu elektrischem Strom generiert. Einzig und allein die Photovoltaikanlagen sind etwas Sonderbares, denn hier wird direkt Strahlungsenergie über ein komplexes Verfahren, auf das ich nicht näher eingehen will, in elektrischen Strom transformiert.

All diese Energieformen hatten im Jahr 2015 einen Anteil von 15 Prozent am Strom, der im Inland produziert wurde, was in Zahlen konkret 9.750 GWh an Strom bedeutete. Die Engpassleistung dieser Anlagen betrug gegen Ende des Jahres 2015 3212 MW, oder 13 Prozent der installierten Engpassleistung des Landes (vgl. Österreichs E-Wirtschaft 2017).

2.1.4. Weitere Kraftwerkstypen

In diesem Unterkapitel werden alle nicht in Österreich verwendeten Kraftwerkstypen kurz zusammengefasst. Dazu zählt allen voran die Atomkraft. Aufgrund des Atomsperrgesetzes, welches nach einer Volksabstimmung verabschiedet wurde, ist es untersagt solch ein Kraftwerk in Österreich zu betreiben. In allerletzter Sekunde wurde somit die Fertigstellung des schon in Bau befindlichen Atomkraftwerkes Zwentendorf verhindert und ein Millionengrab für österreichische Steuergelder geschaffen. Im Prinzip funktioniert ein AKW aber gleich wie ein thermisches Kraftwerk, wobei sich nur die Herkunft der Wärme unterscheidet. Diese entstammt nämlich der Kernspaltung von angereichertem Uran. Dies erfordert extrem erhöhte Sicherheitsstandards, die sich hauptsächlich in Form von der Auswahl von Standorten und den anzuwendenden Baunormen äußert, aber auch durch die Ausbildung der Mitarbeiter. Betrachtet man die Effektivität, so erhält man den höchsten Grad und den größten Output von Strom verglichen mit allen Kraftwerkstypen, aber gleichzeitig auch die teuerste wenn man die Investitionskosten alleine betrachtet.

Weiters nicht zum Einsatz kommen offshore Windkraftanlagen, also Windanlagen im Meer, wie dies zum Beispiel in Norddeutschland der Fall ist. Österreich als eines der wenigen Binnenländer der Welt muss somit auch auf Gezeitenkraftwerke gänzlich verzichten, denn beides setzt einen Zugang zum Meer voraus.

2.2. Pro und Contra

Jedes dieser Kraftwerke hat natürlich seine positiven und negativen Seiten. Folgend findet eine kurze, überblicksmäßige Auflistung von Pro und Contra statt, möglichst ohne vorab zu werten.

2.2.1. Erneuerbare Energieformen

Aus Sicht des CO2 Ausstoßes spricht eigentlich nichts gegen erneuerbare Energiequellen. Jedoch sind diese im Allgemeinen mit höheren Kosten verbunden als konventionelle Erzeugungsarten und produzieren im Schnitt auch deutlich weniger Strom als diese. Auch dürfen die Eingriffe in die Umwelt nur sehr gering sein, da ansonsten ein sehr komplexes System von uns beschädigt wird. Auch die sich immer wieder ändernde Verfügbarkeit von beispielsweise Wasser, Wind und Sonne, muss berücksichtig werden. Keines dieser Kraftwerke ist somit wirklich grundlastfähig. Großer Pluspunkt ist aber die relativ lange Haltbarkeit von Wasser- und Windkraftanlagen. In Bezug auf Photovoltaikanlagen ist die Haltbarkeit eher begrenzt, dafür sind Anlagen dieser Art vor allem im privaten Bereich sehr leicht realisierbar und die Kosten sind dafür sind in den letzten Jahren merklich gesunken.

2.2.2. Brennstoffe fossiler Herkunft

Das größte Problem in Zeiten des Klimawandels stellt mit Sicherheit die Freisetzung von, normalerweise gebundenem, CO2 dar, das durch Verbrennen von Kohle, Gas und Öl in die Atmosphäre gelangt. Auch, je nach verwendeter Literatur unterschiedlich angegeben, zurückgehende und in Zukunft verschwindende Vorkommen stellen ein bekanntes Übel dar. Dem gegenüberstehen aber auch zahlreiche Aspekte, die einen Verzicht im Moment ausschließen. Mit vergleichsweise geringen Investitionskosten liefern Anlagen dieser Art große Mengen an grundlastfähigen Strom, was zu einer allgemein hohen Rentabilität führt. Argumentiert wird oftmals auch mit den Arbeitsplätzen, die in der dahinterstehenden Rohstoffgewinnung existieren und beispielsweise bei Wasser- oder Windkraftanlagen wegfallen würden. Auch eine höhere Ortsungebundenheit wird als Vorteil genannt, lässt sich Kohle, Gas und Öl bekanntlich leicht über längere Strecken transportieren. Auch sind vor allem Kohle-, weniger Gasvorkommen, im Gegensatz zu Erdöl, relativ weit verbreitet auf der Erde, welches ein Risiko für Versorgungsengpässe aufgrund von beispielsweise politischer Konflikte oder auch Naturkatastrophen minimiert.

2.2.3. Atomkraft

Die in unserem Land verbotene Atomkraft birgt viele Vor- und Nachteile, weshalb weltweit sehr viele Staaten auf diese Art der Erzeugung setzen. Hohe Investitionskosten, beispielsweise aufgrund der weltweiten Rohstoffknappheit in Bezug auf nutzbarem Spaltmaterial, stehen dabei vergleichsweise unvorstellbaren Mengen an grundlastfähigem Strom gegenüber, die sonst mit keinem anderen Kraftwerk erreicht werden. Die Gefahr eines Super-GAU und die dadurch entstehende Gefahr für Mensch und Umwelt ist, nach den Ereignissen von Tschernobyl und Fukushima, wieder allgegenwärtig, und zeigt, dass die Nachteile dieser Energiegewinnung ernst zu nehmen sind. Auch das bis dato ungelöste Endlagerproblem ist Knackpunkt dieser Kraftwerke. Der geringe Flächenverbrauch und die CO2-arme Herstellung von Strom sind weitere nicht unnennenswerte Vorteile.

2.3. Kritik

Im Unterricht unbedingt zu thematisieren ist auch die Kritik an der Stromerzeugung Österreich und wie diese für Laien dargestellt wird. Nach außen hin feiern wir uns selbst nämlich gerne als Musterschüler Europas, wie folgendes Zitat belegt:

„Erneuerbare Energien leisten einen wertvollen Beitrag zur Stromerzeugung und sind Teil des flexiblen Energiemix in Österreich. Mit einem Anteil von 70 Prozent erneuerbarer Energien an der gesamten Stromerzeugung liegt die heimische E-Wirtschaft unangefochten an der Spitze im EU-Vergleich. Im Durchschnitt der EU-28 liegt der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung gerade einmal bei 28 Prozent.“ (Österreichs E-Wirtschaft 2017).

Bei genauerer Betrachtung der Daten stellt sich aber schnell heraus, dass wir diese Rolle zu Unrecht für uns in Anspruch nehmen. Um dies zu verstehen setzt das aber das Bewusstsein voraus, dass wir Teil eines europaweiten, grenzübergreifenden Strommarktes und Stromnetzes sind. Weiters muss man im Hinterkopf haben, dass wir unseren Strombedarf nicht ohne Hilfe, sprich Stromimporte, abdecken können. Im Jahr 2015 wurden 70.000 GWh an Strom verbraucht aber nur rund 65.000 GWh Strom erzeugt (vgl. E-Control Austria 2016). Wir können mit hundertprozentiger Sicherheit sagen, dass der im Inland produzierte Strom zum Beispiel nicht aus Atomkraft besteht, wird aber aus dem gesamteuropäischen Strommarkt importiert, können wir dies schlicht und einfach nicht mehr genau nachvollziehen aus welchen Quellen der Strom wirklich stammte. Strom fließt überall hin, so auch der Atomstrom aus Slowenien, Deutschland, Frankreich oder der Schweiz. Davon auszugehen keinen Atomstrom und nur wenig Strom aus Kohle- und Gaskraftwerken in unseren Leitungen zu haben ist daher schlichtweg falsch.

3. Didaktische Analyse

Folgendes Kapitel beschäftigt sich mit der Analyse der geplanten Unterrichtssequenz aus Sicht der Fachdidaktik. Die Medien der Sequenz werden dabei ebenso berücksichtigt werden sowie eine Einordnung in den Lehrplan stattfinden wird. Mithilfe einer Planungsmatrix wird gegen Ende des Kapitels die Einheit abschließend überblicksmäßig und leicht verständlich dargestellt.

3.1. Lehrplanbezug

Das Thema „Energiewirtschaft in Österreich: Unsere Stromversorgung“ lässt sich gut im Fach Geographie, oder wie in den Handelsakademien hierzulande üblicherweise Wirtschaftsgeographie genannt, in den Lehrplan einordnen. Die meisten thematischen Überschneidungen lassen sich im zweiten Semester des zweiten Jahrganges einer HAK finden.

Dazu heißt es in der geltenden Fassung des Lehrplans der Handelsakademien (Bundesministerium für Bildung 2014):

Bildungs- und Lehraufgabe: Die Schülerinnen und Schüler können - kartografische Darstellungen interpretieren, anwenden und für Problemdarstellungen nutzen, - topografische Kenntnisse erweitern und für unterschiedliche Anwendungen nutzen, - naturräumliche Nutzungspotenziale Österreichs und ihre regionale Differenzierung erklären, - demografische Strukturen und Prozesse Österreichs und ihre Auswirkungen analysieren, - die Notwendigkeit von Raumordnung und Raumplanung begründen und ihre Instrumente erklären, -sozioökonomische Disparitäten Österreichs erkennen und deren Bedeutung für die unterschiedlichen Lebenswelt bewerten, - die Wechselwirkungen zwischen städtischem und ländlichem Raum darstellen, - den Wirtschaftsstandort Österreich unter Berücksichtigung der Energie- und Verkehrspolitik sowie der touristischen Entwicklung regional differenziert darstellen, - die Aspekte der Globalisierung und ihre Auswirkungen auf einzelne Länder beurteilen und deren Bedeutung für die eigene Lebenswelt einschätzen. Lehrstoff: Räumliche Orientierung: Topografische Grundlagen. Wirtschafts- und Lebensraum Österreich: Naturräumliche Nutzungspotenziale, demografische Strukturen, Wirtschaftsstandort, Infrastruktur und Raumplanung, Energie- und Verkehrspolitik, Tourismus, sozioökonomische Disparitäten. Internationalisierung und Globalisierung: Prozesse der Internationalisierung und Globalisierung sowie deren Auswirkungen auf Politik, Gesellschaft und Kultur."

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Ende der Leseprobe aus 33 Seiten

Details

Titel
Unterrichtsentwurf zum Thema "Energiewirtschaft in Österreich: Unsere Stromversorgung" inklusive methodisch-didaktischer Analyse und Stundenbild
Hochschule
Karl-Franzens-Universität Graz  (Institut für Geographie und Raumforschung)
Veranstaltung
Fachspezifische Mediendidaktik
Note
2.0
Autoren
Jahr
2017
Seiten
33
Katalognummer
V417913
ISBN (eBook)
9783668670464
ISBN (Buch)
9783668670471
Dateigröße
2445 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
unterrichtsentwurf, thema, energiewirtschaft, österreich, unsere, stromversorgung, analyse, stundenbild
Arbeit zitieren
Daniel Senekowitsch (Autor:in)Alfred Germ (Autor:in), 2017, Unterrichtsentwurf zum Thema "Energiewirtschaft in Österreich: Unsere Stromversorgung" inklusive methodisch-didaktischer Analyse und Stundenbild, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/417913

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