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Realschule 9 · Physik
Energie · Energie

Erneuerbare und nicht erneuerbare Energiequellen

Die Sonne, der Wind und die Kohle sind alles „Energiequellen“: Aus ihnen gewinnen wir die Energie für Licht, Heizung und Mobilität. Im Rheinischen Revier wird seit über hundert Jahren Braunkohle abgebaut, in der Eifel drehen sich Windräder. Aber verhalten sich beide Quellen gleich? Die eine erneuert sich von selbst, die andere ist irgendwann aufgebraucht.

Erneuerbar oder nicht erneuerbar?

Jeden Morgen schaltest du das Licht an, der Herd heizt das Frühstück und die Straßenbahn bringt dich zur Schule. Diese Energie muss irgendwo herkommen. Warum werden manche Quellen nie knapp, während andere ein „Verfallsdatum“ haben?

Fast alle erneuerbaren Quellen gehen letztlich auf die Sonne zurück: Sie treibt den Wind an, lässt Wasser verdunsten und regnen und lässt Pflanzen wachsen. Auch Kohle, Erdöl und Erdgas gehen letztlich auf Sonnenenergie zurück, aber nur über Millionen Jahre. Ausnahmen unter den erneuerbaren Quellen sind die Geothermie (Wärme aus dem Erdinneren) und die Gezeitenenergie (sie entsteht durch die Anziehung von Mond und Sonne).

Vergleich: Erneuerbare Quellen (Sonne, Wind, Wasser, Biomasse, Geothermie) erneuern sich, nicht erneuerbare (Kohle, Erdöl, Erdgas, Uran) sind begrenzte Vorräte im Untergrund und werden aufgebraucht Erneuerbar Nicht erneuerbar Sonne Wasser Wind Biomasse Geothermie Erdöl Erdgas Kohle Uran werden nicht knapp werden aufgebraucht
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Ordne diese Energiequellen den erneuerbaren oder den nicht erneuerbaren zu: a) Die Energie der Sonne. b) Kohle. c) Wind. d) Erdgas.

Ordne diese Energiequellen den erneuerbaren oder den nicht erneuerbaren zu:

  1. a) Die Energie der Sonne.
  2. b) Kohle.
  3. c) Wind.
  4. d) Erdgas.
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Üben★☆☆Nicht begonnen
Warum sagen wir, dass Sonnenenergie erneuerbar ist? Erkläre es mit eigenen Worten und überlege, ob sich die Sonne beim Nutzen „verbraucht“.

Warum sagen wir, dass Sonnenenergie erneuerbar ist? Erkläre es mit eigenen Worten und überlege, ob sich die Sonne beim Nutzen „verbraucht“.

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Üben★☆☆Nicht begonnen
Vervollständige den Satz mit den fehlenden Wörtern: „Nicht erneuerbare Energiequellen sind solche, die bei ihrer Nutzung $\dots$, weil die Natur $\dots$ von Jahren…

Vervollständige den Satz mit den fehlenden Wörtern: „Nicht erneuerbare Energiequellen sind solche, die bei ihrer Nutzung $\dots$, weil die Natur $\dots$ von Jahren braucht, um sie neu zu bilden. Zwei Beispiele sind $\dots$ und $\dots$.“

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Üben★☆☆Nicht begonnen
Sage, ob die Aussage wahr oder falsch ist, und berichtige die falschen Aussagen: a) „Erdöl ist eine erneuerbare Energiequelle.“ b) „Brennholz und Schnittreste sind…

Sage, ob die Aussage wahr oder falsch ist, und berichtige die falschen Aussagen:

  1. a) „Erdöl ist eine erneuerbare Energiequelle.“
  2. b) „Brennholz und Schnittreste sind Biomasse, eine erneuerbare Energiequelle.“
  3. c) „Wenn wir viele Windräder aufstellen, geht der Wind aus.“
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Erneuerbare Energiequellen und ihre Anlagen

Fünf erneuerbare Energiequellen: Solarmodule, Windrad, Staumauer mit Wasserkraftwerk, Geothermie-Anlage und Biomasse Erdwärme Sonne Wind Wasser Geothermie Biomasse

Energieumwandlungskette und Wirkungsgrad

Jede Anlage wandelt Energie um, dabei geht immer ein Teil als nicht nutzbare Wärme verloren (Energieentwertung). Den nutzbaren Anteil beschreibt der Wirkungsgrad: $\eta = \dfrac{W_{\text{nutz}}}{W_{\text{zu}}}$.

Üben★☆☆Nicht begonnen
Welche Energiequelle nutzt jede dieser Anlagen? a) Riesige Windräder oben auf einem Hügel. b) Dunkle Module auf dem Dach eines Hauses. c) Ein Staudamm, der Wasser durch…

Welche Energiequelle nutzt jede dieser Anlagen?

  1. a) Riesige Windräder oben auf einem Hügel.
  2. b) Dunkle Module auf dem Dach eines Hauses.
  3. c) Ein Staudamm, der Wasser durch seine Schleusen ablässt.
  4. d) Ein Kraftwerk, das Gas verbrennt, um Dampf zu erhitzen.
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Üben★☆☆Nicht begonnen
In manchen Orten gibt es heiße Thermalquellen, die aus dem Boden kommen und vom Erdinneren erhitzt werden. a) Wie heißt die Energiequelle, die diese Wärme nutzt? b) Ist…

In manchen Orten gibt es heiße Thermalquellen, die aus dem Boden kommen und vom Erdinneren erhitzt werden.

  1. a) Wie heißt die Energiequelle, die diese Wärme nutzt?
  2. b) Ist sie erneuerbar oder nicht erneuerbar? Begründe.
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Üben★☆☆Nicht begonnen
Bei Leo zu Hause wird mit einer Butangasflasche gekocht und im Winter mit einem Holzkamin geheizt. a) Welche Energiequelle nutzt der Herd und welche der Kamin? b) Welche…

Bei Leo zu Hause wird mit einer Butangasflasche gekocht und im Winter mit einem Holzkamin geheizt.

  1. a) Welche Energiequelle nutzt der Herd und welche der Kamin?
  2. b) Welche von beiden ist erneuerbar? Warum?
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Üben★★☆Nicht begonnen
Die Schule hat Solarmodule auf dem Dach der Turnhalle angebracht. a) Nenne zwei Vorteile davon, auf diese Weise den eigenen Strom zu erzeugen. b) Nenne einen Nachteil…

Die Schule hat Solarmodule auf dem Dach der Turnhalle angebracht.

  1. a) Nenne zwei Vorteile davon, auf diese Weise den eigenen Strom zu erzeugen.
  2. b) Nenne einen Nachteil der Solarenergie und erkläre, wie man ihn beheben oder abmildern kann.
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Üben★★☆Nicht begonnen
Ein Wasserkraftwerk erzeugt Strom, indem es das gestaute Wasser ablässt, wie im Schema der Abbildung gezeigt. a) Nenne einen Vorteil dieser Energiequelle. b) Nenne einen…

Ein Wasserkraftwerk erzeugt Strom, indem es das gestaute Wasser ablässt, wie im Schema der Abbildung gezeigt.

Stausee Staumauer Turbine Fluss
  1. a) Nenne einen Vorteil dieser Energiequelle.
  2. b) Nenne einen Nachteil für die Umgebung des Flusses und des Tals.
  3. c) Ist sie erneuerbar? Begründe.
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Wie viel Energie steckt drin?

Oft musst du ausrechnen, wie viel Energie eine Anlage oder ein Gerät liefert oder braucht. Zwei Wege reichen:

Üben★★☆Nicht begonnen
Ein Biomassekessel verbrennt $4\ \text{kg}$ Pellets pro Tag, und jedes Kilogramm liefert $5\ \text{kWh}$ Wärme. a) Wie viele $\text{kWh}$ Wärme liefert der Kessel jeden…

Ein Biomassekessel verbrennt $4\ \text{kg}$ Pellets pro Tag, und jedes Kilogramm liefert $5\ \text{kWh}$ Wärme.

  1. a) Wie viele $\text{kWh}$ Wärme liefert der Kessel jeden Tag?
  2. b) Wie viele $\text{kWh}$ liefert er in einem Monat mit $30$ Tagen?
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Üben★★☆Nicht begonnen
Für die Hausaufgaben kannst du einen Desktop-Computer mit $200\ \text{W}$ oder einen Laptop mit $50\ \text{W}$ benutzen und brauchst mit beiden $2\ \text{h}$. a) Wie…

Für die Hausaufgaben kannst du einen Desktop-Computer mit $200\ \text{W}$ oder einen Laptop mit $50\ \text{W}$ benutzen und brauchst mit beiden $2\ \text{h}$.

  1. a) Wie viel Energie verbraucht jedes der beiden Geräte, in $\text{Wh}$?
  2. b) Wie viele $\text{Wh}$ sparst du jeden Nachmittag, wenn du den Laptop benutzt?
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Nicht erneuerbare Energiequellen

Fossile Brennstoffe (Kohle, Erdöl, Erdgas) werden im Wärmekraftwerk verbrannt und setzen CO₂ frei; ein Kernkraftwerk mit Uran setzt nur Wasserdampf frei, erzeugt aber radioaktive Abfälle Kohle Erdöl Erdgas CO₂ Verbrennung Wasserdampf Uran (Kernenergie) radioaktiver Abfall Alle Vorräte sind begrenzt und werden aufgebraucht.
Üben★☆☆Nicht begonnen
In einem Kernkraftwerk wird Uran als „Brennstoff“ verwendet. a) Ist Kernenergie erneuerbar oder nicht erneuerbar? Überlege, ob das Uran zur Neige geht. b) Nenne das…

In einem Kernkraftwerk wird Uran als „Brennstoff“ verwendet.

  1. a) Ist Kernenergie erneuerbar oder nicht erneuerbar? Überlege, ob das Uran zur Neige geht.
  2. b) Nenne das bekannteste Problem dieser Energie, das mit dem zusammenhängt, was nach der Nutzung übrig bleibt.
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Üben★★☆Nicht begonnen
Kohle und Erdgas sind fossile Energiequellen. a) Welches gemeinsame Problem haben sie für das Klima des Planeten? Nenne das Gas, das beim Verbrennen freigesetzt wird. b)…

Kohle und Erdgas sind fossile Energiequellen.

  1. a) Welches gemeinsame Problem haben sie für das Klima des Planeten? Nenne das Gas, das beim Verbrennen freigesetzt wird.
  2. b) Wenn dieses Problem so ernst ist: Warum nutzen deiner Meinung nach viele Länder sie weiterhin? Nenne mindestens einen Grund.
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Üben★★★Nicht begonnen
Über die Kernenergie gibt es sehr gegensätzliche Meinungen. a) Nenne zwei Argumente der Befürworter: Denke daran, wie viel Energie sie liefert, ob sie im Betrieb…

Über die Kernenergie gibt es sehr gegensätzliche Meinungen.

  1. a) Nenne zwei Argumente der Befürworter: Denke daran, wie viel Energie sie liefert, ob sie im Betrieb Kohlenstoffdioxid ausstößt und ob sie vom Wetter abhängt.
  2. b) Nenne zwei Argumente der Gegner: Denke an den Abfall und an Unfälle.
  3. c) Gib deine begründete Meinung ab: Sollte ein Land auf Kernenergie setzen, während es mehr erneuerbare Energien installiert?
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Vor- und Nachteile abwägen

Wie entscheidet eine Stadt, ob sie einen Windpark oder ein Gaskraftwerk baut? Man vergleicht Energiequellen immer nach mehreren Kriterien.

Quelle Vorteil Nachteil
Windkraft kein $\text{CO}_2$ im Betrieb, Wind kostenlos schwankende Leistung, Landschaftsbild
Photovoltaik kein Abgas, auf Dächern nutzbar nachts kein Strom
Wasserkraft gut regelbar, lange Lebensdauer Eingriff in Fluss und Tal
Erdgas / Kohle jederzeit verfügbar $\text{CO}_2$, Vorrat endet
Kernenergie viel Energie, kein $\text{CO}_2$ im Betrieb radioaktiver Abfall, Unfallrisiko
Üben★★☆Nicht begonnen
Ein ganzes Viertel wird dank einer Geothermieanlage mit der Wärme aus dem Untergrund beheizt. a) Warum gilt sie als erneuerbare Energiequelle? b) Welchen Vorteil hat sie…

Ein ganzes Viertel wird dank einer Geothermieanlage mit der Wärme aus dem Untergrund beheizt.

  1. a) Warum gilt sie als erneuerbare Energiequelle?
  2. b) Welchen Vorteil hat sie gegenüber dem Heizen durch Verbrennen von Gas?
  3. c) Könnte man eine solche Anlage an jedem beliebigen Ort errichten? Begründe deine Antwort.
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Üben★★☆Nicht begonnen
Auf dem Etikett eines Elektroautos steht „null Emissionen“. a) Erkläre, warum das nur dann der Wirklichkeit nahekommt, wenn der Strom zum Laden aus erneuerbaren Quellen…

Auf dem Etikett eines Elektroautos steht „null Emissionen“.

  1. a) Erkläre, warum das nur dann der Wirklichkeit nahekommt, wenn der Strom zum Laden aus erneuerbaren Quellen stammt.
  2. b) Wenn der Strom in einem Kraftwerk erzeugt wird, das Kohle verbrennt: Wo werden die Gase dann ausgestoßen? Ist das Problem verschwunden oder nur an einen anderen Ort verlagert worden?
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Üben★★☆Nicht begonnen
Auf einem Bauernhof mit Kühen wird aus der Gülle Biogas hergestellt, mit dem gekocht wird. a) Warum gilt Biogas als erneuerbare Energiequelle? b) Welchen weiteren…

Auf einem Bauernhof mit Kühen wird aus der Gülle Biogas hergestellt, mit dem gekocht wird.

  1. a) Warum gilt Biogas als erneuerbare Energiequelle?
  2. b) Welchen weiteren Vorteil hat es, die Gülle zu nutzen, außer dass man Energie gewinnt?
  3. c) Könnte diese Energiequelle allein eine große Stadt versorgen? Begründe deine Antwort.
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Üben★★★Nicht begonnen
Die Gemeinde muss sich entscheiden, ob sie einen Windpark auf dem Höhenzug oder ein kleines Gaskraftwerk neben dem Gewerbegebiet errichten will. a) Nenne zwei Argumente…

Die Gemeinde muss sich entscheiden, ob sie einen Windpark auf dem Höhenzug oder ein kleines Gaskraftwerk neben dem Gewerbegebiet errichten will.

  1. a) Nenne zwei Argumente für den Windpark.
  2. b) Nenne zwei Argumente für das Gaskraftwerk.
  3. c) Wähle eine der beiden Möglichkeiten und verteidige sie mit eigenen Argumenten, indem du auf einen ihrer Nachteile antwortest.
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Energiesparen und verantwortungsvoller Konsum

Wenn alle Energie erneuerbar wäre, müssten wir dann noch sparen? Ja. Schauen wir zuerst auf ein Alltagsbeispiel.

Vergleich: Fernseher und Spielkonsole im Standby verbrauchen 0,5 kWh pro Tag, das sind 182,5 kWh pro Jahr; ganz ausgeschaltet entfällt dieser Verbrauch Standby: Fernseher und Konsole 0,5 kWh/Tag im Standby: 0,5 kWh pro Tag ≈ 182,5 kWh pro Jahr (36,50 € bei 0,20 €/kWh) 0 kWh/Tag ganz ausgeschaltet: Ersparnis 182,5 kWh pro Jahr werden gespart Ersparnis
Üben★★★Nicht begonnen
Bei Carla zu Hause bleiben der Fernseher und die Spielkonsole immer im Standby, mit leuchtendem Lämpchen. Zusammen verbrauchen sie $0,5\ \text{kWh}$ pro Tag, ohne dass…

Bei Carla zu Hause bleiben der Fernseher und die Spielkonsole immer im Standby, mit leuchtendem Lämpchen. Zusammen verbrauchen sie $0,5\ \text{kWh}$ pro Tag, ohne dass jemand sie benutzt.

  1. a) Wie viele $\text{kWh}$ werden in einem Jahr mit $365$ Tagen verschwendet?
  2. b) Wie viel Geld wird pro Jahr weggeworfen, bei $0,20\ \text{€/kWh}$?
  3. c) Schlage zwei Gewohnheiten für verantwortungsvollen Konsum vor, die diesen Verbrauch verringern.
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Üben★★★Nicht begonnen
Ein Mitschüler behauptet: „Da Sonne und Wind kostenlos sind und nicht ausgehen, ist Energiesparen nicht mehr nötig, wenn alles erneuerbar ist.“ a) Erkläre, warum…

Ein Mitschüler behauptet: „Da Sonne und Wind kostenlos sind und nicht ausgehen, ist Energiesparen nicht mehr nötig, wenn alles erneuerbar ist.“

  1. a) Erkläre, warum erneuerbare Energie nicht wirklich „kostenlos“ ist: Denke an die Anlagen, die Materialien und die Flächen.
  2. b) Nenne einen Grund, warum man auch dann weiter sparen muss, wenn alle Energie erneuerbar ist.
  3. c) Formuliere den Satz deines Mitschülers so um, dass er richtig ist.
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Üben★★★Nicht begonnen
Die Herstellung eines Smartphones verbraucht viel Energie: Bergwerke, Fabriken und Transport verbrauchen so viel wie mehrere Jahre Nutzung des Geräts. a) Erkläre, warum…

Die Herstellung eines Smartphones verbraucht viel Energie: Bergwerke, Fabriken und Transport verbrauchen so viel wie mehrere Jahre Nutzung des Geräts.

  1. a) Erkläre, warum es viel Energie verbraucht, jedes Jahr das Smartphone zu wechseln, auch wenn das neue Smartphone den größten Teil des Tages ausgeschaltet ist.
  2. b) Schlage zwei Konsumentscheidungen vor, die diesen Verbrauch verringern.
  3. c) Stelle einen Zusammenhang zwischen dieser Einsparung und der Nutzung nicht erneuerbarer Energiequellen her.
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Üben★★★Nicht begonnen
Ein Stadtbus mit $40$ Fahrgästen verbraucht auf einer Fahrt dieselbe Energie wie $10$ Autos, die dieselbe Strecke mit jeweils nur einer Person fahren, wie in der…

Ein Stadtbus mit $40$ Fahrgästen verbraucht auf einer Fahrt dieselbe Energie wie $10$ Autos, die dieselbe Strecke mit jeweils nur einer Person fahren, wie in der Abbildung gezeigt.

1 Bus 40 Personen E gleiche Energie 10 Autos 10 Personen E E pro Person = ?
  1. a) Wie viel Mal weniger Energie pro Person verbraucht der Bus als das Auto?
  2. b) Erkläre, warum die Nutzung des öffentlichen Nahverkehrs hilft, weniger nicht erneuerbare Energiequellen zu verbrauchen.
  3. c) Schlage zwei weitere Möglichkeiten vor, die Energie zu verringern, die wir für den Verkehr verbrauchen.
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Anteile der Energieträger lesen

Wie viel des Stroms stammt aus erneuerbaren Quellen? Das liest man aus Säulen- oder Kreisdiagrammen und berechnet es mit Prozentwerten. Solche Diagramme zeichnest du am Computer mit einer Tabellenkalkulation: Du trägst die Werte in eine Tabelle ein und wählst „Diagramm einfügen“.

Säulendiagramm: Ein Dorf verbraucht 1000 kWh pro Tag, davon sind 400 kWh erneuerbar (40 Prozent) Verbrauch erneuerbar 1.000 kWh 400 kWh

Energie speichern

Üben★★★Nicht begonnen
Ein Dorf verbraucht $1000\ \text{kWh}$ Strom pro Tag und $40\ \%$ davon stammen aus erneuerbaren Quellen. Das Diagramm fasst den Verbrauch des Dorfes und seinen…

Ein Dorf verbraucht $1000\ \text{kWh}$ Strom pro Tag und $40\ \%$ davon stammen aus erneuerbaren Quellen. Das Diagramm fasst den Verbrauch des Dorfes und seinen erneuerbaren Anteil zusammen.

kWh 400 800 1200 1600 1000 ? Jahr 1 1000 800 kWh % = ? Jahr 2 1600 800 kWh % = ? Jahr 3
  1. a) Wie viele $\text{kWh}$ erneuerbaren Strom verbraucht es pro Tag?
  2. b) Im folgenden Jahr werden die Solarmodule verdoppelt und die erneuerbaren Kilowattstunden steigen auf $800$. Wenn der Verbrauch weiterhin $1000\ \text{kWh}$ beträgt, welchen erneuerbaren Anteil erreicht das Dorf dann?
  3. c) Stell dir vor, die Leute verschwenden bei so viel sauberer Energie und der Verbrauch steigt auf $1600\ \text{kWh}$ pro Tag. Welcher erneuerbare Anteil bleibt dann? Welche Schlussfolgerung ziehst du über das Installieren erneuerbarer Energien und das Energiesparen?
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Üben★★★Nicht begonnen
Jemand behauptet: „In Spanien scheint viel die Sonne, also sollte der gesamte Strom schon Solarstrom sein.“ a) Nenne zwei Gründe, warum das nicht so einfach ist, wie es…

Jemand behauptet: „In Spanien scheint viel die Sonne, also sollte der gesamte Strom schon Solarstrom sein.“

  1. a) Nenne zwei Gründe, warum das nicht so einfach ist, wie es scheint.
  2. b) Schlage eine Kombination erneuerbarer Energiequellen vor, die auch nachts Strom liefern kann, und begründe sie.
  3. c) Erkläre, welche Rolle Batterien oder Pumpspeicherkraftwerke in diesem System spielen können.
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Zurück zum Anfang: Sonne und Wind erneuern sich, Kohle ist irgendwann verbraucht. Trotzdem sparen wir weiter, denn auch erneuerbare Energie braucht Anlagen, Rohstoffe und Fläche.

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