Experimento | 10+: B6 Erneuerbare Energien

Experimento | 10+: B6 Erneuerbare Energien
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Mediennummer: 2000026
Medienart: SP

Kurzbeschreibung:
Das Medienpaket enthält die Anleitungen zum Experiment "B6 Erneuerbare Energien - Sonne, Wasser, Wind, Wasserstoff und Brennstoffzelle" für die Lehrkraft und die Schülerinnen und Schüler. Alle Fragen zum Experiment werden in einem separaten Lösungsblatt beantwortet.
Ergänzend sind weiterführende Medien wie DFU-Arbeitsblätter oder eine Linkliste zum Themenkomplex des Experiments enthalten.

Hinweise:
- Bei allen Experimenten wurden die in Deutschland gültigen Sicherheitsvorschriften berücksichtigt. Zusätzlich sollten Sie auf (bundes-)länderspezifische Sicherheitsvorschriften achten. So ist z. B. in Nordrhein-Westfalen die Verbrennung von Zucker nur in geschlossenen Systemen oder im Abzug erlaubt.
- Die Anleitungen stammen aus Experimento, dem Bildungsprogramm der Siemens Stiftung. Weitere Informationen hierzu finden Sie im Medienportal unter "Experimento: Medien rund ums Experimentieren".
- Alle in den Anleitungen genannten Materialien müssen selbst im Handel beschafft werden. Einzelne Experimentiermaterialien können auch im Onlineshop des Lehrmittelherstellers Arnulf Betzold GmbH unter www.betzold.de/experimento kostenpflichtig bezogen werden.

Bibliografie: Siemens Stiftung

Rechteinhaber:

Lizenz: © Siemens Stiftung 2017 (CC BY-SA 4.0 international)
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Chemische Energie 2100070 Chemische Energie
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Sprache: Deutsch

Kurzbeschreibung:
Diagramm:
Chemische Energie als Bindungsenergie zwischen Atomen in der Darstellung als Potenzialkurve.

Sowohl in der Bindung von Atomen und Molekülen als auch in der Möglichkeit (Potenzial) zur chemischen Bindung steckt chemische Energie. Diese kann bei der Bildung oder beim Zerfall der Bindungen in Form von Wärme frei werden. Diese "Reaktionswärme" wird auch als Reaktionsenthalpie (H) bezeichnet. Wird Wärme frei (dH < 0), so spricht man von einer exothermen Reaktion, wird Wärme verbraucht (dH > 0) von einer endothermen.
Jedes Gemisch von Ausgangsstoffen, das zu Endstoffen reagieren kann, ist also als ein Potenzial an chemischer Energie aufzufassen.
Mikroskopisch steckt diese chemische Energie in den Bindungen zwischen einzelnen Atomen, wie es anhand der Potenzialkurve illustriert wird.

Hinweise und Ideen:
Chemische Energie ist eine Energieform, die sich gut speichern lässt - sei es im menschlichen Körper oder in Batterien und Akkus. Ein weiteres Beispiel ist Wasserstoff als chemischer Energiespeicher für regenerative Energien.

Fächer: Chemistry, Physics, Chemie, Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Urheber: MediaHouse GmbH

Copyright: © Siemens Stiftung 2009. Alle Rechte vorbehalten. Nur verfügbar für registrierte Nutzer.

Schlagwörter: Diagramm, Energie, Energieerzeugung, Energieversorgung, Erneuerbare Energie
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Pumpspeicherkraftwerk 2100385 Pumpspeicherkraftwerk
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Sprache: Deutsch

Kurzbeschreibung:
Grafik:
Funktionsbild eines Pumpspeicherkraftwerk bei Stromüberschuss.

Wenn im Stromnetz Überschuss besteht, wird im Kraftwerk aus einem tiefer gelegenen Becken Wasser mit einer elektrischen Pumpe in Becken höherer Lage gepumpt.
Hinweis: Bei Bedarfsspitzen fließt dann das Wasser aus dem Hochbecken zu den Turbinen des niedrig gelegenen Kraftwerks zurück.

Fächer: Physics, Geography, Technology, Physik, Geografie

Bibliografie: Siemens Stiftung

Urheber: MediaHouse GmbH

Copyright: © Siemens Stiftung 2013. Alle Rechte vorbehalten. Nur verfügbar für registrierte Nutzer.

Schlagwörter: Energieerzeugung, Wasserkraftwerk
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Strahlungsenergie 2100485 Strahlungsenergie
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Kurzbeschreibung:
Diagramm:
Formeln für die Strahlungsenergie elektromagnetischer Wellen und das Planck'sche Strahlungsgesetz.

Strahlungsenergie ist die Energie elektromagnetischer Wellen. Sie ist proportional zum Quadrat der Amplitude der elektrischen bzw. der magnetischen Feldstärke. Elektromagnetische Wellen hoher Frequenz und damit Energie haben Teilchencharakter. Die Energie dieser Teilchen ist proportional zur Frequenz bzw. umgekehrt proportional ihrer Wellenlänge. Der Proportionalitätsfaktor ist das Planck?sche Wirkungsquantum h. Dass Strahlungsenergie quantisiert sein muss, fand Max Planck bei der Untersuchung der Strahlung schwarzer Körper. Er formulierte ein Strahlungsgesetz, das aber erst durch Einsteins Postulat von den Lichtquanten erklärt werden konnte.

Zahlenbeispiel für die Planck?sche Strahlungsformel:
Die Sonne hat eine Oberflächentemperatur von 5.800 K, die damit verbundene Strahlungsleistung ist nach der Planck?schen Strahlungsformel 3,85 x 1023 kW. Davon trifft nur ein sehr kleiner Anteil auf die Erde (bei senkrechtem Strahlungseinfall 1,37 kW/m²).

Hinweise und Ideen:
Strahlungsenergie kann vielfach in andere Energieformen umgewandelt werden: Beim Röntgen wird die Strahlungsenergie in chemische Energie verwandelt (Schwärzung des Fotofilms), Licht wird in der Solarzelle in elektrische Energie umgewandelt, ebenso Funkwellen in einer Antenne. Die Energie von Mikrowellen kann man zur Erwärmung von Speisen verwenden.

Fächer: Physics, Technology, Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Urheber: MediaHouse GmbH unter Verwendung der Quelle: OSRAM Lichtlexikon

Copyright: © Siemens Stiftung 2009. Alle Rechte vorbehalten. Nur verfügbar für registrierte Nutzer.

Schlagwörter: Diagramm, Energie, Energieerzeugung, Erneuerbare Energie, Kraftwerk, Optik, Solarenergie, Solartechnik, Welle (Physik)
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Windrad - Innenansicht 2100568 Windrad - Innenansicht
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Sprache: Deutsch

Kurzbeschreibung:
Grafik, beschriftet:
Rotor und Gondel ("Maschinenhaus") eines Dreiflügel-Windrads mit horizontaler Drehachse. Die Innenansicht der Gondel wird gezeigt, die einzelnen Komponenten sind beschriftet.

Das hier gezeigte Dreiflügel-Windrad mit horizontaler Rotationsachse ist bei großen Windkraftanlagen die häufigste Konstruktion. Das Windrad besteht aus einem Rotor und einer Gondel ("Maschinenhaus"), die auf einem hohen Turm angebracht sind.
Das Funktionsprinzip:
Das Anemometer misst die Windgeschwindigkeit. Die Daten werden an den Überwachungscomputer gesendet. Dieser steuert das Windrad und bedient den Nachführmotor, der das Windrad ausrichtet. Steht das Windrad optimal zum Wind, so übt dieser ein Drehmoment auf die Rotorblätter aus: Das Windrad dreht sich (ca. 20 Umdrehungen/min) und mit ihm die Antriebswelle. Das Getriebe wandelt die Drehzahl des Rotors in die für den Generator nötige Drehzahl (in Europa 1.500 U/min oder 3.000 U/min, in den USA 1.800 U/min oder 3.600 U/min) um. Der Generator erzeugt den Strom. Dieser wird über Kabel zum Fuß des Windrads hinuntergeleitet. Dort erfolgt die Einspeisung ins Netz. Der Wirkungsgrad eines Windrads liegt bei optimalen Windverhältnissen bei 40 - 51 %. (Der theoretisch maximale Wert liegt bei 59,3 %, ist aber praktisch nicht erreichbar.)
Übrigens: Die Bremse sorgt dafür, dass das Windrad sich nicht drehen kann, z. B. bei extremem Sturm oder wenn es gewartet werden muss. (Es gibt auch Windräder ohne Getriebe, siehe dazu die Beschreibung beim Medium "Generator für Windrad"!).

Hinweise und Ideen:
Welche Vorteile hat ein Dreiflügel-Windrad gegenüber einem Ein-, Zwei- oder Vierblattflügler?
Es lohnt der Hinweis, dass es auch Windräder mit vertikaler Drehachse gibt (Savonius-, Darrieus-Windrad). Wann setzt man diese Bauformen ein?

Fächer: Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Rechteinhaber: MediaHouse GmbH

Lizenz: © Siemens Stiftung 2017 (CC BY-SA 4.0 international)

Schlagwörter: Energie, Energieerzeugung, Erneuerbare Energie, Windkraftwerk
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Brennstoffzelle - Funktionsprinzip 2100683 Brennstoffzelle - Funktionsprinzip
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Kurzbeschreibung:
Simulation:
Funktionsprinzip einer Brennstoffzelle. Sie ist die ideale Stromquelle, falls sich Wasserstoff als Energieträger aus regenerativen Quellen durchsetzt.

In Brennstoffzellen wird chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Dabei "verbrennt" Wasserstoff mit Sauerstoff zu Wasser. Die Wasserstoff- bzw. Sauerstoffmoleküle werden an katalytisch aktivierten Elektroden ionisiert. Wasserstoff gibt dabei Elektronen ab, Sauerstoff nimmt die Elektronen auf. Die Simulation zeigt dieses "Urprinzip" der Brennstoffzelle und erklärt eine moderne Membranbrennstoffzelle mit Polymermembran, eine sog. PEM-Brennstoffzelle.

Fächer: Chemie, Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Rechteinhaber: MediaHouse GmbH

Lizenz: © Siemens Stiftung 2017 (CC BY-SA 4.0 international)

Schlagwörter: Chemische Reduktion, Energie, Energieerzeugung, Energieversorgung, Erneuerbare Energie, Technologie, Wasserstoff, Zukunft
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Energienutzungsketten 2100759 Energienutzungsketten
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Sprache: Deutsch

Kurzbeschreibung:
Infomodul:
Wie werden in der Natur vorkommende Primärenergien umgewandelt, damit wir sie im Alltag nutzen können?

Die Energie, die in Primärenergieträgern gespeichert ist, ist für die meisten Anwendungen nicht direkt nutzbar und muss daher in andere Energieformen umgewandelt werden. Den gesamten Umwandlungsprozess bezeichnet man als "Energienutzungskette". Mögliche Energienutzungsketten können in diesem Infomodul interaktiv visualisiert werden. Am Beispiel "Raumheizung" wird gezeigt, dass bei jedem Umwandlungsschritt Verluste auftreten. Für eine Brennstoffzelle gibt es detaillierte Informationen zu den einzelnen Umwandlungsschritten.

Hinweise und Ideen:
Muss eine Energiegewinnung immer über mehrere Stationen laufen? Die Schülerinnen und Schüler können Beispiele für direkte Nutzungsmöglichkeiten suchen und sich überlegen, ob man "verlorene" Energie noch besser nutzen kann?

Fächer: Physics, Technology, Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Urheber: MediaHouse GmbH unter Verwendung der Quelle: Siemens AG und von Pressebildern von: Siemens AG, Siemens-Electrogeräte GmbH und Medien von: ESA./NASA/SOHO

Copyright: © Siemens Stiftung 2009. Alle Rechte vorbehalten. Nur verfügbar für registrierte Nutzer.

Schlagwörter: Energie, Energieversorgung, Physik
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Funktionsprinzip der Brennstoffzelle 2100784 Funktionsprinzip der Brennstoffzelle
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Kurzbeschreibung:
Infomodul:
Funktionsprinzip einer Brennstoffzelle. Sie ist die ideale Stromquelle, falls sich Wasserstoff als Energieträger aus regenerativen Quellen durchsetzt.

In Brennstoffzellen "verbrennt" Wasserstoff mit Sauerstoff zu Wasser. Die Wasserstoff- bzw. Sauerstoffmoleküle werden an katalytisch aktivierten Elektroden ionisiert. Wasserstoff gibt dabei Elektronen ab, Sauerstoff nimmt die Elektronen auf. Das Infomodul zeigt dieses "Urprinzip" der Brennstoffzelle und erklärt (grafisch und als Animation) eine moderne Membranbrennstoffzelle mit Polymermembran, eine sog. PEM-Brennstoffzelle. Als Anwendung wird der Einsatz in Kraftwerken vorgestellt. Hier verwendet man meist Hochtemperatur-Festelektrolyt-Brennstoffzellen (engl. Kurzname Solid Oxide Fuel Cell, SOFC). Die Kenngrößen von PEM- und SOFC-Brennstoffzellen werden gegenübergestellt.

Hinweise und Ideen:
Brennstoffzellen werden in Kraftwerken auch in Kombination mit Gasturbinen zum Einsatz kommen.

Fächer: Chemistry, Physics, Technology, Chemie, Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Urheber: MediaHouse GmbH unter Verwendung eines Siemens-Pressebilds

Copyright: © Siemens Stiftung 2013. Alle Rechte vorbehalten. Nur verfügbar für registrierte Nutzer.

Schlagwörter: Chemische Reduktion, Energie, Energieerzeugung, Energieversorgung, Erneuerbare Energie, Technologie, Wasserstoff, Zukunft
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Photovoltaik - Grundprinzip 2100886 Photovoltaik - Grundprinzip
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Kurzbeschreibung:
Simulation:
Photovoltaik ist die Umwandlung von Licht in elektrische Energie. Physikalisch ist sie ein Beispiel dafür, dass auch bei der Energieumwandlung die Quantisierung der Energie eine wichtige Rolle spielt.

Lichtquanten, die auf einen Halbleiter treffen, erzeugen durch den inneren Photoeffekt Leitungselektronen auf höherem Potenzial. Von dort können sie zur Nutzung über den äußeren Stromkreis abfließen. Dieser Effekt ist abhängig von der Energie der Photonen und dem Halbleitermaterial. Wie der Stromfluss in einer Photozelle abläuft, zeigt eine Animation. Erklärende Grafiken zum inneren Photoeffekt in einem Halbleiter und zum Energieschema der Solarzelle können eingeblendet werden.

Hinweise und Ideen:
Wo werden Photozellen zur Stromgewinnung eingesetzt? Welchen Wirkungsgrad kann man erzielen?

Fächer: Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Rechteinhaber: MediaHouse GmbH

Lizenz: © Siemens Stiftung 2017 (CC BY-SA 4.0 international)

Schlagwörter: Elektrizität, Energie, Energieerzeugung, Erneuerbare Energie, Kraftwerk, Quantentheorie, Solarenergie, Solartechnik
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Physik der Wasserturbinen 2100888 Physik der Wasserturbinen
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Sprache: Deutsch

Kurzbeschreibung:
Infomodul:
Eine Wasserturbine wandelt die potenzielle und kinetische Energie des Wassers in Rotationsenergie um. Die Bauformen von Wasserturbinen werden erläutert. Auf die Grundlagen der Strömungsmechanik wird kurz verwiesen.

Zuerst werden die verschiedenen Wasserturbinenarten vorgestellt: Pelton-, Francis- und Kaplan-Turbine. Das Wasserrad einer Mühle kann man übrigens als Vorläufer der Wasserturbinen ansehen. Welche Turbinenart in einem Wasserkraftwerk zum Einsatz kommt, hängt mit den Gegebenheiten (Wassermenge, Fallhöhe, Fließgeschwindigkeit) zusammen. Aus dem Kennlinienfeld der Wasserturbinen kann man ablesen, welches Durchflussvolumen und welche Fallhöhe für die jeweilige Turbinenart erforderlich sind, um eine bestimmte Leistung zu erzielen. In allen Turbinenarten spielen die Gesetze der Strömungsmechanik eine große Rolle. Eine tabellarische Übersicht zeigt die drei Turbinenarten mit ihren wichtigsten Kenngrößen im Vergleich.

Hinweise und Ideen:
Worin liegen die Unterschiede der Bauart von Wasser- und Gasturbinen begründet? Worin unterscheiden sich die Arbeitsmittel (Wasser bzw. Gas) in ihren physikalischen Eigenschaften? Was hat die Bernoulli-Gleichung mit dem Spoiler eines Rennwagens oder einem Flugzeug zu tun?
Fachübergreifender Unterricht Erdkunde und Technik: Die Schülerinnen und Schüler lernen, aus den geografischen Gegebenheiten ausgesuchter Wasserkraftwerke abzuleiten, welche Turbinenarten eingesetzt werden müssen.
Die Abbildungen auf der ersten Seite des Infomoduls zeigen Museumsstücke, die Turbinen sind also technisch nicht hochaktuell. Die Unterschiede sind dennoch gut erkennbar.

Fächer: Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Rechteinhaber: MediaHouse GmbH

Lizenz: © Siemens Stiftung 2017 (CC BY-SA 4.0 international)

Schlagwörter: Energie, Energieerzeugung, Erneuerbare Energie, Turbine, Wasserkraftwerk
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So funktioniert ein Windkraftwerk 2100939 So funktioniert ein Windkraftwerk
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Kurzbeschreibung:
Infomodul:
Funktionsprinzip eines Windkraftwerks zur Stromerzeugung und die eingesetzten Technologien im Überblick.

In einem Windkraftwerk wird die Bewegungsenergie der Luftmassen in elektrische Energie umgewandelt. Wie das funktioniert, wird hier erklärt. Besonders viel Potenzial steckt in der Nutzung der Windenergie auf dem offenen Meer (Offshorewindenergie). Hier kommt die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) zum Einsatz. Da Strom aus Windenergie nicht rund um die Uhr zur Verfügung steht, braucht man Energiespeicher. Welchen Anteil am Strommix die Windkraft in einzelnen Ländern hat, zeigt die Statistik.
Übrigens: Das Aufwindkraftwerk ist kein Wind-, sondern ein solarthermisches Kraftwerk.

Hinweise und Ideen:
Als Einführung für eine Exkursion zu einer Windkraftanlage geeignet.

Unter Verwendung der Quellen: ABB AG; Fraunhofer IWES; World Wind Energy Association WWWA (2015); International Energy Agency IEA (2010)

Fächer: Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Rechteinhaber: MediaHouse GmbH unter Verwendung von Medien von Arne Nordmann (norro) - Own illustration. Using Image:Schema eolienne.svg\\, Image:Windrad-Nahaufnahme.jpg\\, Image:WindPropBlade.jpg and [1] and containing High_voltage_warning.svg.\\, CC BY-SA 3.0\\, (Prinzip/Aufbau\\; Lizenz: CC BY-SA 3.0\\, neue Beschriftung: Siemens Stiftung)\\, Photo by Kim Hansen. Postprocessing (crop\\, rotation\\, color adjustment\\, dust spot removal and noise reduction) by Richard Bartz and Kim Hansen. - Own work\\, CC BY-SA 3.0\\, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7185913 (Offshorewindpark/Foto\\; Lizenz: CC BY SA 3.0)

Lizenz: © Siemens Stiftung 2017 (CC BY-SA 4.0 international)

Schlagwörter: Energie, Energieerzeugung, Erneuerbare Energie, Kraftwerk, Solarenergie, Windkraftwerk
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Wasserkraftwerke 2100996 Wasserkraftwerke
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Kurzbeschreibung:
Infomodul:
Die einzelnen Typen von Wasserkraftwerken und ihre Funktionsweise im Überblick.

Wasserkraftwerke wandeln die mechanische Energie des Wassers in elektrische Energie um. Hierbei kommen unterschiedliche Bauweisen zum Einsatz, die von den natürlichen Gegebenheiten und der zu nutzenden Energieform abhängen.
Das Infomodul erläutert zunächst knapp jene Kraftwerkstypen, die vorrangig die kinetische Energie des Wassers nutzen:
- Laufwasserkraftwerk (Prinzip wird animiert dargestellt)
- Gezeitenkraftwerk (Prinzip wird animiert dargestellt)
- Wellenkraftwerk (Prinzip grafisch dargestellt)
Dann folgen die Kraftwerkstypen, die die Lageenergie des Wassers nutzen:
- Speicherkraftwerk (Prinzip grafisch dargestellt)
- Pumpspeicherkraftwerk (Prinzip wird animiert dargestellt).

Hinweise und Ideen:
Wie hängen die Standorte der verschiedenen Wasserkraftwerkstypen mit den geografischen Gegebenheiten zusammen? Wo würde es sich lohnen, weitere Wasserkraftwerke zu errichten? Welchen Anteil hat die Wasserkraft am Strommix?

Fächer: Physik, Geografie

Bibliografie: Siemens Stiftung

Rechteinhaber: MediaHouse GmbH

Lizenz: © Siemens Stiftung 2017 (CC BY-SA 4.0 international)

Schlagwörter: Energieerzeugung, Erneuerbare Energie, Ökologie, Turbine, Umwelt (allgemein), Umweltschutz, Umweltveränderung, Wasserkraftwerk
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Wasserstofferzeugung mit Solarenergie 2100999 Wasserstofferzeugung mit Solarenergie
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Sprache: Deutsch

Kurzbeschreibung:
Simulation:
So wird aus Wasser unter Zuhilfenahme von Solarenergie Wasserstoff. Dieser kann in Tanks bis zur weiteren Verwendung gesammelt werden.

Der Strom, der mithilfe von Solarkollektoren erzeugt wird, zerlegt Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff (vgl. Prinzip der Elektrolyse).

Hinweise und Ideen:
Technologien unter Nutzung von Wasserstoff gehören zu den Zukunftstechnologien.

Fächer: Chemistry, Physics, Technology, Chemie, Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Urheber: MediaHouse GmbH

Copyright: © Siemens Stiftung 2009. Alle Rechte vorbehalten. Nur verfügbar für registrierte Nutzer.

Schlagwörter: Energieversorgung, Technologie, Wasserstoff, Zukunft
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Solarzelle 2101119 Solarzelle
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Kurzbeschreibung:
Video (00:30 Minuten):
Die Funktionsweise einer Solarzelle wird in einem einfachen Versuchsaufbau gezeigt und dann theoretisch erklärt.

Der Film zeigt die Solarzelle als Stromlieferant: Bei der Beleuchtung mit einer Lampe fängt ein Windrad an sich zu drehen. Die Erklärung für den Stromfluss liefern das Bändermodell des Festkörpers und die Quantennatur des Lichts. Dies wird anhand einer Grafik erläutert.

Das Video ist ein Ausschnitt aus der didaktischen DVD "Optik - Eigenschaften des Lichts".

Fächer: Physics, Technology, Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Urheber: MedienLB

Copyright: © Siemens Stiftung 2011. Alle Rechte vorbehalten. Nur verfügbar für registrierte Nutzer.

Schlagwörter: Energie, Energieerzeugung, Erneuerbare Energie, Solarenergie, Solartechnik
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B6 Erneuerbare Energien (DFU-Arbeitsblatt 1 Lösung) 2101345 B6 Erneuerbare Energien (DFU-Arbeitsblatt 1 Lösung)
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Sprache: Deutsch

Kurzbeschreibung:
Lösungsblatt:
Zum gleichnamigen DFU-Arbeitsblatt.

Nähere Informationen finden Sie beim zugehörigen DFU-Arbeitsblatt "B6 Erneuerbare Energien (DFU-Arbeitsblatt 1)", das auf dem Medienportal der Siemens Stiftung vorhanden ist.

Fächer: Physics, Technology, Deutsch für Kinder anderer Muttersprache, Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Urheber: Michael Maiworm für die Siemens Stiftung

Copyright: © Siemens Stiftung 2013. Alle Rechte vorbehalten. Nur verfügbar für registrierte Nutzer.

Schlagwörter: Biomasse, Energieerzeugung, Energieversorgung, Erneuerbare Energie, Fremdsprache, Gezeiten, Solarenergie, Turbine, Wasser, Wind
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B6 Erneuerbare Energien (DFU-Arbeitsblatt 1) 2101346 B6 Erneuerbare Energien (DFU-Arbeitsblatt 1)
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Sprache: Deutsch

Kurzbeschreibung:
DFU-Arbeitsblatt:
Zur gleichnamigen Experimentieranleitung für Schülerinnen und Schüler. Methoden-Werkzeug: Wortfeld nach Josef Leisen und Heinz Klippert.

Hinweis: Dieses Arbeitsblatt wurde speziell für den Deutschsprachigen Fachunterricht (DFU) bzw. für den sprachsensiblen Fachunterricht entwickelt. Es verwendet das Methoden-Werkzeug Wortfeld nach Josef Leisen und Heinz Klippert.
Das Wortfeld trainiert die Fachsprache und unterstützt das Formulieren fachlicher Texte.
Sprachschwache Schülerinnen und Schüler, deren Muttersprache nicht Deutsch ist, erhalten Unterstützung beim Verstehen und Trainieren der Fachsprache. Sie arbeiten mit dem Fachvokabular und werden so befähigt, fachlich zu kommunizieren.

Diese PDF-Datei ist als Formular gestaltet. Sie kann elektronisch ausgefüllt und abgespeichert werden. Wichtig: Bei mehrzeiligen Eingabefeldern können die vorgegebenen Linien ignoriert werden. Sie verschwinden, sobald das Eingabefeld verlassen wird.

Fächer: Physics, Technology, Deutsch für Kinder anderer Muttersprache, Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Urheber: Michael Maiworm für die Siemens Stiftung

Copyright: © Siemens Stiftung 2013. Alle Rechte vorbehalten. Nur verfügbar für registrierte Nutzer.

Schlagwörter: Biomasse, Energieerzeugung, Energieversorgung, Erneuerbare Energie, Fremdsprache, Gezeiten, Solarenergie, Turbine, Wasser, Wind
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B6 Erneuerbare Energien (DFU-Arbeitsblatt 2 Lösung) 2101347 B6 Erneuerbare Energien (DFU-Arbeitsblatt 2 Lösung)
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Sprache: Deutsch

Kurzbeschreibung:
Lösungsblatt:
Zum gleichnamigen DFU-Arbeitsblatt.

Nähere Informationen finden Sie beim zugehörigen DFU-Arbeitsblatt "B6 Erneuerbare Energien (DFU-Arbeitsblatt 2)", das auf dem Medienportal der Siemens Stiftung vorhanden ist.

Fächer: Physics, Technology, Deutsch für Kinder anderer Muttersprache, Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Urheber: Michael Maiworm für die Siemens Stiftung

Copyright: © Siemens Stiftung 2013. Alle Rechte vorbehalten. Nur verfügbar für registrierte Nutzer.

Schlagwörter: Biomasse, Energieerzeugung, Energieversorgung, Erneuerbare Energie, Fremdsprache, Gezeiten, Solarenergie, Turbine, Wasser, Wind
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B6 Erneuerbare Energien (DFU-Arbeitsblatt 2) 2101348 B6 Erneuerbare Energien (DFU-Arbeitsblatt 2)
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Kurzbeschreibung:
DFU-Arbeitsblatt:
Zur gleichnamigen Experimentieranleitung für Schülerinnen und Schüler. Methoden-Werkzeug: Domino nach Josef Leisen und Heinz Klippert.

Hinweis: Dieses Arbeitsblatt wurde speziell für den Deutschsprachigen Fachunterricht (DFU) bzw. für den sprachsensiblen Fachunterricht entwickelt. Es verwendet das Methoden-Werkzeug Domino nach Josef Leisen und Heinz Klippert.
Das Domino ist gut zur Einführung und Übung eines unbekannten Lernstoffes geeignet und eignet sich ebenso zur Binnendifferenzierung.
Sprachschwache Schülerinnen und Schüler, deren Muttersprache nicht Deutsch ist, erhalten Unterstützung beim Verstehen und Trainieren der Fachsprache. Sie arbeiten mit dem Fachvokabular und werden so befähigt, fachlich zu kommunizieren.

Fächer: Physics, Technology, Deutsch für Kinder anderer Muttersprache, Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Urheber: Michael Maiworm für die Siemens Stiftung

Copyright: © Siemens Stiftung 2013. Alle Rechte vorbehalten. Nur verfügbar für registrierte Nutzer.

Schlagwörter: Biomasse, Energieerzeugung, Energieversorgung, Erneuerbare Energie, Fremdsprache, Gezeiten, Solarenergie, Turbine, Wasser, Wind
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B6 Erneuerbare Energien (DFU-Arbeitsblatt 3 Lösung) 2101349 B6 Erneuerbare Energien (DFU-Arbeitsblatt 3 Lösung)
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Nähere Informationen finden Sie beim zugehörigen DFU-Arbeitsblatt "B6 Erneuerbare Energien (DFU-Arbeitsblatt 3)", das auf dem Medienportal der Siemens Stiftung vorhanden ist.

Fächer: Physics, Technology, Deutsch für Kinder anderer Muttersprache, Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Urheber: Michael Maiworm für die Siemens Stiftung

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Schlagwörter: Biomasse, Energieerzeugung, Energieversorgung, Erneuerbare Energie, Fremdsprache, Gezeiten, Solarenergie, Turbine, Wasser, Wind
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B6 Erneuerbare Energien (DFU-Arbeitsblatt 3) 2101350 B6 Erneuerbare Energien (DFU-Arbeitsblatt 3)
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Kurzbeschreibung:
DFU-Arbeitsblatt:
Zur gleichnamigen Experimentieranleitung für Schülerinnen und Schüler. Methoden-Werkzeug: Wortgeländer nach Josef Leisen und Heinz Klippert.

Hinweis: Dieses Arbeitsblatt wurde speziell für den Deutschsprachigen Fachunterricht (DFU) bzw. für den sprachsensiblen Fachunterricht entwickelt. Es verwendet das Methoden-Werkzeug Wortgeländer nach Josef Leisen und Heinz Klippert.
Das Wortgeländer unterstützt die Einführung von typischen Satzstrukturen im Fachunterricht und ist eine Sprachstütze für die Schülerinnen und Schüler.
Sprachschwache Schülerinnen und Schüler, deren Muttersprache nicht Deutsch ist, erhalten Unterstützung beim Verstehen und Trainieren der Fachsprache. Sie arbeiten mit dem Fachvokabular und werden so befähigt, fachlich zu kommunizieren.

Diese PDF-Datei ist als Formular gestaltet. Sie kann elektronisch ausgefüllt und abgespeichert werden. Wichtig: Bei mehrzeiligen Eingabefeldern können die vorgegebenen Linien ignoriert werden. Sie verschwinden, sobald das Eingabefeld verlassen wird.

Fächer: Physics, Technology, Deutsch für Kinder anderer Muttersprache, Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Urheber: Michael Maiworm für die Siemens Stiftung

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Schlagwörter: Biomasse, Energieerzeugung, Energieversorgung, Erneuerbare Energie, Fremdsprache, Gezeiten, Solarenergie, Turbine, Wasser, Wind
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B6 Erneuerbare Energien (Lehreranleitung) 2101351 B6 Erneuerbare Energien (Lehreranleitung)
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Kurzbeschreibung:
Experimentieranleitung zu Experimento | 10+:
Inhaltliche Hintergrundinformationen und praktische Hinweise zur Durchführung des Experiments "B6 Erneuerbare Energien - Sonne, Wasser, Wind, Wasserstoff und Brennstoffzelle". Es umfasst vier Teilexperimente.


Das Experiment setzt sich aus vier Teilexperimenten zusammen:
- Elektrische Energie aus der Strahlungsenergie des Lichts
- Elektrische Energie aus Wasserkraft
- Elektrische Energie aus Windenergie
- Umwandlung von elektrischer Energie in chemische Energie und umgekehrt

Die Abfolge von Teilexperimenten zu Photovoltaik, Wasserkraft, Windkraft und Wasserstofftechnologie bietet einen hochaktuellen Einstieg in das Thema Regenerative Energien. Der zeitliche und inhaltliche Umfang ist allerdings relativ groß. Deshalb eignet sich der Einsatz der Experimente vor allem in Form eines Projekts bzw. Projekttags zum Thema Energiewende. Aufgrund des Umfangs ist es auch kaum möglich, die zugrunde liegenden naturwissenschaftlichen Themen von den Schülerinnen und Schülern im Experiment erarbeiten zu lassen. Gewisse Grundkenntnisse vorausgesetzt, können sie allerdings ihr bereits vorhandenes physikalisches und chemisches Grundwissen anhand der Experimente bestens verifizieren. Alternativ können natürlich die Teilexperimente auch einzeln dazu verwendet werden, anhand einer lebensnahen technischen Anwendung den Einstieg in eines der naturwissenschaftlichen Basisthemen zu finden.

Hinweise:
- Bitte beachten Sie die Sicherheitshinweise in der Anleitung sowie die für Ihre Schule geltenden Sicherheitsrichtlinien.
- Alle in der Anleitung genannten Materialien müssen selbst im Handel beschafft werden. Einzelne Experimentiermaterialien können auch im Onlineshop des Lehrmittelherstellers Arnulf Betzold GmbH unter www.betzold.de/experimento kostenpflichtig bezogen werden.


Fächer: Physics, Technology, Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Rechteinhaber: Dieter Arnold, Burkhard Apell für die Siemens Stiftung

Lizenz: © Siemens Stiftung 2015. CC BY-SA 4.0 international

Schlagwörter: Biomasse, Energieerzeugung, Energieversorgung, Erneuerbare Energie, Gezeiten, Solarenergie, Turbine, Umwelterziehung, Wasser, Wind
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B6 Erneuerbare Energien (Linkliste) 2101353 B6 Erneuerbare Energien (Linkliste)
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Kurzbeschreibung:
Linkliste:
Weiterführende Informationen zum Experiment "B6 Erneuerbare Energien - Sonne, Wasser, Wind, Wasserstoff und Brennstoffzelle".

Die Links können zur Vorbereitung bzw. zur Vertiefung des Experiments aus "Experimento | 10+" eingesetzt werden.

Fächer: Physics, Technology, Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Rechteinhaber: MediaHouse GmbH

Lizenz: © Siemens Stiftung 2015. CC BY-SA 4.0 international

Schlagwörter: Energieversorgung, Erneuerbare Energie, Ökologie, Solarenergie, Solartechnik, Umwelt (allgemein), Umweltschutz, Wasser, Wasserstoff, Wind
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B6 Erneuerbare Energien (Lösung) 2101354 B6 Erneuerbare Energien (Lösung)
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Kurzbeschreibung:
Lösungsblatt:
Zur gleichnamigen Experimentieranleitung für Schülerinnen und Schüler.

Das Lösungsblatt enthält Musterantworten auf alle Fragen, die in der Experimentieranleitung für Schülerinnen und Schüler gestellt werden. Die Antworten sind z. T. sehr kurz, oft nur stichwortartig. Je nach Lernziel müssen sie noch durch zusätzliche Erarbeitung aus Lehrbüchern und ggf. Recherchen im Internet ergänzt und vertieft werden!
Ebenso wird auf die Auswertungen zu den einzelnen Teilexperimenten eingegangen, aber nur dort, wo sich erfahrungsgemäß Schwierigkeiten ergeben könnten.
Nähere Informationen finden Sie in der zugehörigen Experimentieranleitung zu Experimento | 10+ "B6 Erneuerbare Energien (Schüleranleitung)", die auf dem Medienportal der Siemens Stiftung vorhanden ist.


Fächer: Physics, Technology, Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Rechteinhaber: MediaHouse GmbH

Lizenz: © Siemens Stiftung 2015. CC BY-SA 4.0 international

Schlagwörter: Biomasse, Energieerzeugung, Energieversorgung, Erneuerbare Energie, Gezeiten, Solarenergie, Turbine, Umwelterziehung, Wasser, Wind
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B6 Erneuerbare Energien (Schüleranleitung) 2101355 B6 Erneuerbare Energien (Schüleranleitung)
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Kurzbeschreibung:
Experimentieranleitung zu Experimento | 10+:
Ausführliche Anweisungen und Fragen für Schülerinnen und Schüler zur Durchführung des Experiments "B6 Erneuerbare Energien - Sonne, Wasser, Wind, Wasserstoff und Brennstoffzelle". Es umfasst vier Teilexperimente.


Das Experiment setzt sich aus vier Teilexperimenten zusammen:
- Elektrische Energie aus der Strahlungsenergie des Lichts
- Elektrische Energie aus Wasserkraft
- Elektrische Energie aus Windenergie
- Umwandlung von elektrischer Energie in chemische Energie und umgekehrt

Zu jedem Teilexperiment erhalten die Schülerinnen und Schüler zunächst einen Überblick über die zu verwendenden Materialien sowie Sicherheitshinweise. Darauf folgt die ausführliche Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Versuchsdurchführung. Im Anschluss daran werden die Schülerinnen und Schüler aufgefordert, ihre Beobachtungen zu notieren. Anhand von konkreten Fragen wird auf die Auswertung der Versuchsergebnisse hingeführt. Zum Abschluss werden vertiefende Fragen zum Experiment gestellt (Lösungsblatt für die Lehrkraft vorhanden).

Hinweise und Ideen:
- Bitte beachten Sie die Sicherheitshinweise in der Anleitung sowie die für Ihre Schule geltenden Sicherheitsrichtlinien und besprechen Sie diese mit den Schülerinnen und Schülern.
- Diese Schüleranleitung gibt es auch als MS-Word-Datei.

Fächer: Physics, Technology, Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Rechteinhaber: Dieter Arnold, Burkhard Apell für die Siemens Stiftung

Lizenz: © Siemens Stiftung 2015. CC BY-SA 4.0 international

Schlagwörter: Biomasse, Energieerzeugung, Energieversorgung, Erneuerbare Energie, Gezeiten, Solarenergie, Turbine, Umwelterziehung, Wasser, Wind
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Das Nullenergiehaus (Linkliste) 2101479 Das Nullenergiehaus (Linkliste)
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Kurzbeschreibung:
Linkliste:
Zum gleichnamigen Webquest.


Alle Links, die im Webquest "Das Nullenergiehaus" verwendet werden, sind hier in einer druckbaren Datei zusammengestellt.

Fächer: Physics, Technology, Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Rechteinhaber: MediaHouse GmbH (Autor: Dieter Arnold)

Lizenz: © Siemens Stiftung 2015. CC BY-SA 4.0 international

Schlagwörter: Erneuerbare Energie, Solarenergie
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Elektrische Messungen und Schaltungen - Grundkurs 2101545 Elektrische Messungen und Schaltungen - Grundkurs
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Kurzbeschreibung:
Sachinformation:
So bedient man ein Digitalmultimeter richtig und vermeidet Kurzschlüsse beim Aufbau von elektrischen Schaltungen.

Die Schülerinnen und Schüler erlernen den richtigen Umgang mit dem Digitalmultimeter (Sicherheitshinweise, Auswahl des Messbereichs, Anschließen der Messkabel usw.). Zusätzlich werden Schaltkreise für einfache elektrische Messungen vorgestellt und es wird erklärt, was bei den jeweiligen Messungen zu beachten ist. Ergänzend dazu gibt es Tipps zur Vermeidung von Kurzschlüssen beim Aufbau von Schaltungen und zum sachkundigen Umgang mit Batterien und Akkus.

Hinweise und Ideen:
Die Themen, die in diesem Grundkurs behandelt werden, sind nur in dem Umfang und in der Tiefe dargestellt, wie es für das Arbeiten mit Experimento | 10+ nötig ist.

Fächer: Biology, Chemistry, Physics, Technology, Biologie, Chemie, Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Rechteinhaber: MediaHouse GmbH unter Verwendung von Medien von: Siemens Stiftung

Lizenz: © Siemens Stiftung 2015. CC BY-SA 4.0 international

Schlagwörter: Batterie, Energie, Messtechnik, Stromkreis, Umwelterziehung
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Energiewerte im Privathaushalt 2101586 Energiewerte im Privathaushalt
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Kurzbeschreibung:
Sachinformation:
Informationen zum Energieverbrauch in einem deutschen 4-Personen-Haushalt und den Energieerträgen von erneuerbaren Energieanlagen für Privathaushalte.

Man erfährt, wie viel Kilowattstunden elektrische Energie und Wärme jährlich in einem 4-Personen-Haushalt in Deutschland verbraucht werden. Es werden typische Größenordnungen genannt, z. B. für den Energieverbrauch eines Föhns oder den Heizwert von 1 Kubikmeter Gas.
Des Weiteren werden die Energieerträge von Photovoltaik-, Solarthermie- und Geothermie-Anlagen genauer erläutert und konkrete Zahlenwerte genannt.


Fächer: Physics, Technology, Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Urheber: MediaHouse GmbH (Autor: Dieter Arnold) unter Verwendung der Quellen: Wikipedia; www.musterhaushalt.de; www.einfamilienhaus.org; www.solaranlagen-portal.com; www.paradigma.de; "Thermische Solaranlagen für Warmwasser und Heizung", Fraunhofer ISE Stefan Hess (2012); "Checkliste Wärmepumpen 2012/13", Verbraucherzentrale Energieberatung;

Copyright: © Siemens Stiftung 2013. Alle Rechte vorbehalten. Nur verfügbar für registrierte Nutzer.

Schlagwörter: Erneuerbare Energie, Solarenergie
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Pädagogisch-didaktische Einführung Experimento | 10+ 2101869 Pädagogisch-didaktische Einführung Experimento | 10+
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Sprache: Deutsch

Kurzbeschreibung:
Handreichung:
Informationen für die Lehrkraft zum Einsatz von Experimento | 10+ im Unterricht.

Die Lehrkraft erhält eine pädagogisch-didaktische Einführung zum Einsatz von Experimento | 10+ im Unterricht. Die meist unaufwändigen Freihandversuche können fächerübergreifend durchgeführt werden, sie eignen sich als Einstieg in ein neues Thema oder zur Übung des bereits Gelernten. Sie haben aktuellen Alltagsbezug, unterstützen selbstständiges, kompetenzorientiertes Lernen und sind für verschiedene Altersstufen geeignet.

Bibliografie: Siemens Stiftung

Rechteinhaber: Siemens Stiftung

Lizenz: © Siemens Stiftung 2015. CC BY-SA 4.0 international
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Regenerative Energien 2101882 Regenerative Energien
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Kurzbeschreibung:
Leitfaden:
Die Technologien für eine Energieversorgung mit regenerativen Energieträgern werden im Überblick vorgestellt und die Bedeutung von Energiespeichern wird in diesem Zusammenhang erläutert.

Fachliche Basis- und Hintergrundinformationen zum Thema "Regenerative Energien" für die Lehrkraft.

Hinweise und Ideen:
Der Leitfaden kann auch an die Schülerinnen und Schüler zur Vertiefung ausgeteilt werden.
Im Zusammenhang mit Windrädern und Stromtrassen wäre ein interessanter Rechercheauftrag für die Schülerinnen und Schüler, einmal nachzurecherchieren, wodurch der Bestand an Greifvögeln wie Weihe oder Milan in Deutschland bedroht ist. Man sollte die Schülerinnen und Schüler darauf hinweisen, dass außer Stromleitungen und Windrädern auch die Jäger und die Auswirkungen der intensiven Landwirtschaft zu berücksichtigen sind.

Fächer: Chemie, Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Rechteinhaber: MediaHouse GmbH

Lizenz: © Siemens Stiftung 2017 (CC BY-SA 4.0 international)

Schlagwörter: Biomasse, Energieerzeugung, Energieversorgung, Erneuerbare Energie, Holz, Kohlendioxid, Ökologie, Solarenergie, Solartechnik, Sonne, Umwelt (allgemein), Umweltschutz, Wärme, Wasser, Wasserstoff, Wind
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Wasser als Energielieferant 2102076 Wasser als Energielieferant
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Kurzbeschreibung:
Sachinformation:
Wie kann man "Wasser" als Energieträger nutzen?

Unser Planet Erde ist zu ungefähr zwei Dritteln mit Wasser bedeckt. Wasser ist Träger unterschiedlicher Energieformen. Die Wasserkraft (mechanische Energie) der Flüsse und Seen ist mit die älteste genutzte Energieform. Wasser ist aber auch Träger thermischer und chemischer Energie. Diese Energieformen wandelt man z. B. bei der Geothermie oder der Brennstoffzellentechnologie in Nutzenergie für den Menschen um. Egal welche Energieform man nutzt: Die Energieumwandlung ist immer Kohlendioxid-frei!

Hinweise und Ideen:
Die Nutzung der Wasserkraft im historischen Rückblick bietet Anknüpfungspunkte zum Fach Geschichte.

Unter Verwendung der Quelle: International Energy Agency (IEA)

Fächer: Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Rechteinhaber: MediaHouse GmbH

Lizenz: © Siemens Stiftung 2016 (CC BY-SA 4.0 international)

Schlagwörter: Energie, Energieerzeugung, Erneuerbare Energie, Ökologie, Turbine, Umwelt (allgemein), Umweltschutz, Wasserkraftwerk
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Das Nullenergiehaus (Webquest) 2102254 Das Nullenergiehaus (Webquest)
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Kurzbeschreibung:
Webquest:
Die Schülerinnen und Schüler sollen ein Konzept entwickeln, wie die benötigte Energie für einen 4-Personen-Haushalt allein durch die im Haus integrierten regenerativen Energieanlagen produziert werden kann.

Nach einer kurzen Einführung zum Thema erhalten die Schülerinnen und Schüler die Aufgabe sowie eine schrittweise Anleitung zum Vorgehen bei ihren Recherchen und der Konzepterstellung. Die Quellen, die sie für die Recherche nutzen sollen, sind angegeben (auch in einer Linkliste zum Ausdrucken). Zum Schluss werden Kriterien für die Bewertung der Ergebnisse des Webquests genannt.

Hinweise und Ideen:
Alle Medien, die zur Bearbeitung des Webquests erforderlich sind, sind in dieser selbstextrahierenden Datei enthalten. Zudem wird ein Internetanschluss benötigt, da aus dem Webquest heraus auch auf ausgewählte Internetseiten verlinkt wird. Der Webquest kann ganz einfach durch Klick auf die ".exe"-Datei gestartet werden.


Fächer: Physics, Technology, Physik

Bibliografie: Siemens Stiftung

Urheber: MediaHouse GmbH (Autor: Dieter Arnold) unter Verwendung von Medien vom Medienportal der Siemens Stiftung

Copyright: © Siemens Stiftung 2013. Alle Rechte vorbehalten. Nur verfügbar für registrierte Nutzer.

Schlagwörter: Erneuerbare Energie, Solarenergie
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