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Homepage > Dokumentation > Informationsblätter > Energie
| Publikation: | 26.3.2009 |
| Herkunft: | La main à la pâte, Paris |
Lernstufe 3:Energie
Einfache Beispiele von Quellen nutzbarer Energie.
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Das Wort Energie oder das Adjektiv "energisch" wird oft im Zusammenhang mit menschlichem Verhalten gebraucht und vermittelt Vorstellungen von großer Kraft und schnellem Handeln: "mit letzter Energie" (im Deutschen eher "mit letzter Kraft", A.d.Ü.), "ein energischer Mensch" usw. Die Schüler/innen haben daher Schwierigkeiten zu verstehen, dass auch bei kleinen Wirkungen Energieübertragung im Spiel ist: Zum Beispiel, wenn die Uhr durch eine Batterie angetrieben wird.
Das Konzept der Energie entsteht aus der Betrachtung einer gewissen Vielfalt von Situationen und Erscheinungen, von denen sich die Schüler/innen oft nur ungenaue oder falsche Vorstellungen machen.
Das ist insbesondere der Fall beim elektrischen Strom. Die Schüler/innen denken, dass der Strom erzeugt wird, ohne irgendetwas zu verbrauchen: Die mysteriösen und magischen Kernkraftwerke, Wasser, das sich in den Wasserkraftwerken in elektrischen Strom "verwandelt", Steckdosen, die "Strom abgeben", sobald sie im Zimmer installiert sind, vermeintlich ohne Anschluss an ein Stromnetz... Elektrizität wird begriffen, als könne man sie ohne weiteres speichern, was fast nie der Fall ist.
Ebenso wird das Licht als etwas Statisches verstanden, als ein Zustand des Raums, im Gegensatz zur Dunkelheit. Das Fehlen einer Vorstellung von andauernder Strahlung und der Ausbreitung des Lichts hindert die Kinder, das Licht mit dem Energiebegriff in Verbindung zu bringen.
Es wäre illusorisch, die Schüler/innen in der Grundschule – mit Hilfe experimenteller Untersuchungen oder über das Studium von Unterlagen zu den unterschiedlichen Verwendungen einer Energiequelle –– mit der Energieübertragung oder gar der Umwandlung von einer Energieform in andere Energieformen zu konfrontieren. Dieser Fragenkomplex wird erst sinnvoll unter dem Gesichtspunkt des physikalischen Grundprinzips der Energieerhaltung, mit der quantitativen Behandlung, mit dem Verständnis für die Vielfalt der Energieformen und Übertragungsweisen und dem reichen dazugehörigen Wortschatz (kinetische Energie, mechanische, potentielle, chemische, nukleare Energie usw.). Dieser Wortschatz und die dazugehörigen Begriffsklärungen liegen außerhalb der Möglichkeiten der Grundschule. Die Energieumwandlungen, auf die man im Grundschulunterricht stößt (von den Muskeln des Radfahrers zum Licht der Fahrradlampe, vom Heizöl des Kraftwerks zur Wohnungsbeleuchtung), werden nur im Hinblick auf den Kausalzusammenhang und rein qualitativ behandelt, ohne Inanspruchnahme des spezifischen Vokabulars.
Die Lufttemperatur muss im Schatten gemessen werden. In der Sonne hängt die Anzeige des Thermometers wesentlich davon ab, dass es Sonnenlicht absorbiert: Zwei verschiedene Thermometer, die nebeneinander in der Sonne liegen, zeigen nicht notwendigerweise dasselbe an. Für eine richtige Messung der Temperatur von Gegenständen, die der Sonne ausgesetzt sind, müssen die Thermometer sich also im Schatten befinden. Man kann sie in kleine Papierumschläge (gleicher Abmessungen) stecken, die sich je nach Farbe des Papiers, Natur der Unterlage (mehr oder weniger stark wärmeisolierend) und Ausrichtung zur Sonne, mehr oder weniger erwärmen.
Man braucht eine Energiequelle zum Heizen, zum Beleuchten, um etwas in Bewegung zu versetzen. Insbesondere braucht ein technisches Gerät, das ununterbrochen läuft, eine Energieversorgung (Batterie, Netz, Muskelkraft, Brennstoff).
Es gibt verschiedene Quellen, aus denen man Nutzenergie gewinnen kann (Öl, Kohle, Uran, Sonne, Wind...).
Bestimmte Quellen sind im Zeitraum eines Menschenlebens erneuerbar (Sonnenenergie, Windenergie, Wasserkraft, Gezeitenkraft...). Andere sind es nicht (fossile Energien, Kernenergie, Biomasse...).
Wenn eine Energiequelle für irgendeine Wirkung eingesetzt wird, vermindert sich ihr "Kapital" an Energie. Jede Wirkung, auch die geringste, braucht eine bestimmte Energiemenge. Im Verlauf solcher Umwandlungen bleibt die Energie erhalten. Der scheinbare "Verlust" entspricht ebenfalls einer Umwandlung, und nicht dem Verschwinden von Energie.
Leider tendiert die "Qualität" der Energie dazu, sich zu verschlechtern. Die Erde erwärmt sich und speichert so eine große Menge überschüssiger Energie. Leider ist diese Energie kaum zu verwenden. Die Energie wird zwar nicht weniger, aber ihre Qualität nimmt ab.
Technische und wirtschaftliche Angaben: Die Zahl der natürlichen Energiequellen ist begrenzt. In Frankreich kommen drei Grundtypen von Stromerzeugern zum Tragen: Kernreaktoren auf Uranbasis, Wasserkraftwerke, die von Flusswasser, manchmal von Meereswasser angetrieben werden; Wärmekraftwerke mit Öl-, Kohle- oder Erdgasfeuerung. In Deutschland wird der Strom hauptsächlich in Wärmekraftwerken mit fossilen Brennstoffen (Stein- und Braunkohle, Heizöl, Gas) produziert, aber auch in Kernkraftwerken, Windkraftanlagen und Wasserkraftwerken. Auf welche Weise auch immer die Energie erzeugt wird, stets sind Umweltbelastungen damit verbunden, die es zu analysieren gilt, wenn man die richtige Entscheidung treffen will.
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