Direkt zum Inhalt
Zum Ende des Inhalts
Zur Service-Navigation
Zur Suche
Zur Hauptnavigation
Zur Anmeldung/Registrierung

Homepage > Aktivitäten > Nachhaltigkeit > Der Ozean, mein Planet und ich! > 3: Der Ozean und der Mensch > 3.6: Energie aus dem Meer

3.6: Energie aus dem Meer

Autor/inn/en:
Publikation: 20.6.2017
Lernstufe: 3
Übersicht: Die Schüler bauen eine Turbine. Sie recherchieren, welche erneuerbaren Energien man dem Ozean entnehmen kann.
Angestrebte Kenntnisse:
  • Wasser, das sich bewegt, kann eine Turbine zum Drehen bringen. Mit sich drehenden Turbinen kann man elektrische Energie erzeugen.
  • Durch die Gezeiten strömen große Wassermassen abwechselnd zur Küste hin und von der Küste weg. Die Gezeitenenergie ist eine sehr verlässli­che Energiequelle.
  • Energiequellen im und über dem Ozean: Gezeitenenergie, Energie aus Wellen und Strömungen, Offshore-Windenergie.
  • Diese Energiequellen sind erneuerbar und erzeugen (fast) keine Treib­hausgase.
Wortschatz: Turbine, Generator, Gezeitenkraftwerk, Meeresströmungskraftwerk
Dauer: 1,5 bis 2 Stunden
Material: Für die Klasse:
  • eine Heißklebepistole (wenn möglich, aber nicht unerlässlich)
  • optional: Material für einen elektrischen Stromkreis: ein Generator (z. B. ein Fahrraddynamo), eine Glühlampe, zwei elektrische Drähte mit Kroko­dilklemmen
  • Spülmittel
Für jede Schülergruppe:
  • Korken, dicke Pappe, kleine Holzstückchen (z. B. Eisstiele), Plastiklöffel, Holzspieße, Holzhandbohrer usw.
Für jeden Schüler:
Herkunft: La main à la pâte, Paris

Ausgangsfrage

Anknüpfend an die vorherige Unterrichtsstunde machen sich die Schüler darü­ber Gedanken, welche Alternativen es zum Erdöl als Energiequelle gibt. Kann vielleicht sogar der Ozean andere, weniger umweltschädliche Energieformen liefern?

Einige Schüler wissen vielleicht, dass es Wasserkraftwerke gibt, und dass man aus der Bewegung des Wassers Energie gewinnen kann. Allerdings verbinden sie das im Allgemeinen mit Stauseen und Flüssen, und nicht mit dem Meer. Vielleicht kommen sie darauf, dass sich auch im Ozean das Wasser bewegt: durch die Gezeiten, in den Strömungen, in den Wellen. Alle diese Bewegungen können zur Energiegewinnung genutzt werden.

Wissenschaftliche Anmerkung

Es gibt noch weitere Möglichkeiten, dem Ozean Energie zu entziehen, zum Beispiel durch den unterschiedlichen Salzgehalt (etwa zwischen Meerwasser und Süßwasser) oder der unterschiedlichen Temperatur verschiedener Was­serschichten im Ozean.

Die Lehrerin bittet die Schüler nun, eine Vorrichtung zu entwickeln, mit der man die Energie von strömendem Wasser nutzen kann, um ein kleines Masse­stück anzuheben.

Eine Turbine bauen – Gruppenarbeit

Die Schüler sollen einen Weg finden, wie die Bewegung des Wassers genutzt werden kann, um das Massestück anzuheben. Jede Gruppe zeichnet ihre Vor­richtung auf ein Plakat – zunächst ohne irgendwelches Material in die Hand genommen zu haben. Wenn das zu schwierig ist, zeigt die Lehrerin den Schülern, welches Material zur Verfügung steht.

Die Lehrerin sammelt die Plakate ein. Diese werden nun gemeinsam bespro­chen. Das Ziel ist herauszufinden, welche Vorrichtung(en) wahrscheinlich funk­tionieren werden (und warum) und welche wahrscheinlich nicht funktionieren werden (und warum nicht). Es läuft darauf hinaus, dass irgendeine Art von Tur­bine gebaut wird.

Experiment

Nachdem alle Entwürfe und mögliche Verbesserungen besprochen wurden, holen sich die Gruppen das benötigte Material und bauen ihre Turbine.

Selbstgebaute Turbinen

Abb. 1: Selbstgebaute Turbinen. Unten: Wenn sich die Turbine dreht, wickelt sich die Schnur auf und das Massestück wird angehoben [1].

Sicherheitsanmerkung

Bei der einen oder anderen Vorrichtung kann es sinnvoll sein, eine Klebepis­tole zu verwenden, damit auch alle Einzelteile fest miteinander verbunden sind. Die Schüler sollten allerdings nur unter Aufsicht der Lehrerin mit der Klebepistole arbeiten, da man sich dabei leicht verbrennen kann.

Gemeinsame Erörterung

Jede Gruppe führt ihre Turbine vor. Die Klasse diskutiert darüber, wie gut sie funktioniert: Dreht sich die Turbine einwandfrei? Wird das Massestück angeho­ben?

Einige Beispiele für häufig auftretende Schwierigkeiten:

Experiment (optional)

Falls die Lehrerin die Möglichkeit hat, an einen kleinen Generator, eine LED und zwei Kabel zu kommen, kann sie den Schülern zeigen, wie man mit der sich dre­henden Turbine elektrische Energie (Strom) erzeugen kann.

Das Experiment wird gemeinsam durchgeführt: Die Rotationsachse des Genera­tors ist mit der Rotationsachse der Turbine verbunden (als Verbindungsstück kann man z. B. einen Korken nehmen). Wenn der Wasserstrahl zu schwach ist, um die Turbine zum Drehen zu bringen, kann man sie "per Hand" drehen, um zu demonstrieren, dass diese Versuchsanordnung funktioniert.

Meeresströmungen sind natürlich viel stärker als ein Wasserstrahl aus dem Wasserhahn. Die Schüler werden bei der folgenden Literaturrecherche sehen, dass diese Methode der Erzeugung von elektrischer Energie (mit Turbine und Generator) auch im großen Maßstab umgesetzt wird.

Wie eine Turbine Strom erzeugt

Abb. 2: Mit einer Turbine kann man elektrische Energie erzeugen.

Literaturrecherche

Die Lehrerin gibt jedem Schüler ein Exemplar des Arbeitsblattes 39 (Der Ozean als Energiequelle). Nachdem sich die Schüler die Texte durchgelesen haben, diskutieren sie über die Energiequellen, die im und über dem Ozean gewonnen werden können.

In Laufe der Diskussion kann die Lehrerin auf die Unterrichtsstunde 3.3 (Den Ozean beobachten) verweisen, in der es um die Satellitenbeobachtung des Ozeans ging. Per Satellit kann man zum Beispiel die Windstärke, die Richtung und Stärke von Strömungen sowie Wellenhöhen bestimmen. Diese Informatio­nen helfen bei der Entscheidung, wo man am besten Windräder oder Wasser­turbinen installiert.

Zusammenfassung

Dem Ozean kann auf vielfache Weise erneuerbare Energie entnommen werden: Die Energie aus der Bewegung von Wasser aus Gezeiten, Strömungen oder Wellen kann in elektrische Energie umgewandelt werden. Auch die Windenergie – der Wind bläst auf dem Meer stärker als an der Küste – lässt sich in elektri­sche Energie umwandeln.

Mögliche Erweiterung

Der Ozean ist ein wichtiger Rohstofflieferant: Außer Energie und Nahrung kann man ihm u. a. auch Metalle, Sand, Kies, Salz sowie Inhaltsstoffe für Kosmetik und Medikamente entnehmen.

Die Lehrerin kann die Schüler zum Beispiel recherchieren lassen, wie man aus Meerwasser Salz gewinnt. Einfache Experimente zeigen, dass man das Meer­wasser verdunsten lassen muss, um an das Salz zu kommen – Filtrieren funk­tioniert nicht. Die Schüler können in diesem Zusammenhang zum Beispiel Infor­mationen zu Meerwassersalinen (Salzgärten) zusammentragen.


Fußnote

1: Abb. 1: 5. Klassen von Anne-Marie Lebrun (Bourg La Reine) und Kevin Faix (Le Kremlin-Bicêtre)

Letzte Aktualisierung: 9.8.2021

Allgemeine Informationen Alphabetischer Index Sitemap Häufig gestellte Fragen La main à la pâte

Anmeldung

Passwort vergessen?

Registrieren