Schon im 19. Jahrhundert erfolgte die Einführung des Elektroantriebs, auch damals schon als konkurrierendes Produkt zum Verbrennungsmotor. Im Jahr 1899 wurde sogar ein Geschwindigkeitsrekord, von über 100km/h mit einem Elektroauto aufgestellt. Ein Werk in den USA erzielte 1912 sogar eine Jahresproduktion von 10.000 Elektrofahrzeugen. Doch die vielfach höhere Energiedichte des Rohöls im Vergleich zur Batterie sowie der neue Elektrostarter für Verbrennungsmotoren sprachen zu diesem Zeitpunkt gegen die Elektromobilität. Seither kam der Elektromobilität für fast ein ganzes Jahrhundert im Massenmarkt für Autos nur sehr wenig Aufmerksamkeit zu.
Im August 2009 hat die Bundesregierung Deutschlands den Nationalen Entwicklungsplan Elektromobilität (NEE) beschlossen und ein Jahr später die darauf basierende Nationale Plattform Elektromobilität (NPE, Mai 2010) gegründet. Hiermit wurde von der Regierung beschlossen, die Entwicklung von Elektrofahrzeugen zu fördern. Konkret hat sich die deutsche Regierung vorgenommen, bis zum Jahr 2020 insgesamt eine Millionen Elektrofahrzeuge in den deutschen Straßenverkehr zu bringen.
Ausschlaggebend für diese Maßnahmen waren hauptsächlich zwei Gründe: Einerseits und langfristig betrachtet will die Bundesregierung unabhängiger vom kostenintensivem Rohöl aus dem Ausland sein. Andererseits soll durch die Reduktion von CO2 Emissionen ein Beitrag zum allgemeinen Umweltschutz geleistet werden. Allerdings unter der Prämisse, dass der Bedarf an Strom für die Elektrofahrzeuge durch regenerative Quellen gedeckt wird.
Das Ziel dieser Hausarbeit ist es, ein Lehrarrangement für Schüler und Schülerinnen der 7. und 8. Klassenstufe zu entwickeln, um sie für das relativ komplexe Thema zu sensibilisieren. Hierfür wird zunächst eine theoretische Grundlage geschaffen, in dem die Energienetze in Deutschland mit besonderem Fokus auf die regenerativen Energiequellen betrachtet werden. Anschließend wird, mit dem Kapitel über die Elektromobilität, mehr in die Tiefe des eigentlichen Themas gegangen. Seinen Abschluss findet die Hausarbeit im entwickelten Lehrarrangement.
Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Energienetze in Deutschland
Regenerative Energiequellen
Energieverbrauch in Deutschland
Elektromobilität
Entwickeltes Lehrarrangement
Rahmenbedingungen
Bauanleitung
Bau des Trägerelementes
Bau des Arbeitselementes
Verbindung des Arbeitselementes mit dem Trägersubstrat
Bau der Reihenschaltung
Konstruktion des Übertragungselementes
Zusammenfassung
Ausblick
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Konzeption eines Lehrarrangements für Schüler der 7. und 8. Jahrgangsstufe, um diese für die komplexe Thematik der E-Mobilität im Kontext einer nachhaltigen Energieversorgung zu sensibilisieren. Dabei wird angestrebt, theoretisches Wissen über Energienetze und regenerative Quellen mit einer praktischen Projektarbeit zu verbinden, in der die Schüler ein funktionsfähiges E-Mobil konstruieren.
- Theoretische Grundlagen zu Energienetzen und regenerativen Energiequellen in Deutschland.
- Analyse der Elektromobilität, ihrer Herausforderungen sowie ökologischer und ökonomischer Faktoren.
- Untersuchung von Rebound-Effekten und deren Einfluss auf Einsparpotentiale.
- Entwicklung eines didaktischen Lehrarrangements inklusive praktischer Bauanleitung für ein E-Mobil.
- Förderung des ingenieurwissenschaftlichen Denkens durch projektbasiertes, praktisches Lernen.
Auszug aus dem Buch
Bau des Arbeitselementes
Als nächstes wird das Arbeitselement gebaut. Folgende Materialen werden benötigt: zwei Bierfilze, zwei doppelseitige Klebepads, als Werkzeug eine Schere, als Hilfsmittel ein Bleistift und ein Geodreieck. Beim Bau des Arbeitselementes wird der Fokus weniger auf die Baufertigkeiten gelegt, sondern auf die mathematischen naturwissenschaftlichen Grundlagen zurückgegriffen.
Der Mittelpunkt der Bierfilze wird mit Hilfe des Satz des Thales ermittelt. Dazu wird eine Sekante etwa 2 cm vom Radius entfernt auf dem Bierfilz gezeichnet. An einem Punkt, in dem die Sekante dem Umfang des Kreises schneidet, wird mit Hilfe des Geodreieckes ein rechter Winkel konstruiert. Anschließend werden die beiden Katheten verbunden. Die Hypotenuse ist zugleich der Durchmesser des Kreises. Um den Kreismittelpunkt zu bestimmen, wird der Satz des Thales an einer anderen Stelle auf demselben Bierfilz erneut durchgeführt. Zur Kontrolle empfiehlt es sich die Konstruktion ein drittes Mal auszuführen. Alle drei Durchmesser sollten sich im Mittelpunkt des Kreises schneiden. Mit Hilfe eines spitzen Bleistiftes wird der Bierfilz im Mittelpunkt durchstochen.
Zusammenfassung der Kapitel
Einleitung: Dieses Kapitel gibt einen historischen Abriss über den Elektroantrieb und erläutert die Beweggründe der Bundesregierung zur Förderung der Elektromobilität sowie die Zielsetzung der Arbeit.
Energienetze in Deutschland: Es wird ein Überblick über die Energiegewinnung und -nutzung gegeben, wobei der Fokus auf dem Potenzial und der Marktentwicklung regenerativer Energiequellen liegt.
Elektromobilität: Dieser Abschnitt analysiert den Status quo der Elektromobilität in Deutschland im internationalen Vergleich und erörtert technische Aspekte sowie die Auswirkungen direkter und indirekter Rebound-Effekte.
Entwickeltes Lehrarrangement: Hier wird das konzipierte Projekt vorgestellt, bei dem Schüler durch den Bau eines eigenen E-Mobils ein tieferes Verständnis für Technik und nachhaltige Mobilität entwickeln.
Zusammenfassung: Das Fazit fasst die Projektarbeit zusammen und betont die erfolgreiche Verknüpfung von technischem Fachwissen mit einer didaktischen Konzeption für den Unterricht.
Ausblick: Der Ausblick skizziert die Relevanz der Thematik für zukünftige Studien- und Ausbildungskonzepte, insbesondere in den Bereichen Fahrzeug- und Elektrotechnik.
Schlüsselwörter
E-Mobilität, Energienetze, regenerative Energiequellen, Nachhaltigkeit, Lehrarrangement, Elektromotor, Rebound-Effekt, Stromerzeugung, Projektarbeit, Technikunterricht, Satz des Thales, Umweltschutz, Energiewende, Elektroantrieb, Batterie
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Hausarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Lehrarrangements für Schüler der 7. und 8. Klasse, um diese für das Thema Elektromobilität im Kontext der Energiewende zu sensibilisieren.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Zentrale Themen sind die Energienetze in Deutschland, regenerative Energiequellen, technische Aspekte der Elektromobilität sowie die didaktische Vermittlung dieser komplexen Inhalte.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das Ziel ist die Erstellung eines ganzheitlichen Lehr-Lern-Konzepts, das theoretische Grundlagen mit einer praktischen Projektarbeit verbindet, um Schüler für nachhaltige Technologie zu begeistern.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit stützt sich auf eine theoretische Literaturanalyse sowie auf die didaktische Konzeption eines Lehrarrangements, das in Zusammenarbeit mit einem Schülerlabor entwickelt wurde.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Im Hauptteil werden zunächst Energienetze und der Energieverbrauch in Deutschland analysiert, gefolgt von einer tiefgehenden Betrachtung der Elektromobilität und der Entwicklung einer praktischen Bauanleitung für ein E-Mobil.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit am besten?
Typische Schlüsselbegriffe sind E-Mobilität, Nachhaltigkeit, Energiewende, Technikunterricht, Projektarbeit und regenerative Energiequellen.
Welche mathematische Methode wird beim Bau des E-Mobils angewendet?
Für die Konstruktion der Räder aus Bierfilzen wird der Satz des Thales verwendet, um den exakten Mittelpunkt der Bauteile zu bestimmen.
Warum wird der Rebound-Effekt in der Arbeit thematisiert?
Der Rebound-Effekt wird diskutiert, um aufzuzeigen, wie verändertes Nutzerverhalten nach dem Umstieg auf Elektroautos die erhofften energetischen und finanziellen Einsparpotentiale teilweise mindern kann.
- Citar trabajo
- Garima Singh Uttam (Autor), 2017, E-Mobilität und Energienetze in Deutschland, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/437515
