Aufgaben: Erneuerbare und nicht erneuerbare Energiequellen

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.

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

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 $\dots$.“

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.

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.“

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.

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.

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?

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.

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.

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?

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.

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

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.

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?

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.

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?

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.

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.

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.

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.

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?

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?

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.

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.

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. 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.

Themenprojekt. Energieaudit einer Tasse Tee.

1. Phase 1: Messung zu Hause. Erhitze $200\text{ ml}$ Wasser in einem Topf oder in der Mikrowelle. Miss mit einem Küchenthermometer (Messunsicherheit $\pm 0,5\text{ }^\circ\text{C}$) die Temperatur alle $30\text{ s}$ über $2\text{ min}$. Erstelle eine Wertetabelle ($t$, $T$) und zeichne das Diagramm $T$ gegen $t$. Erkläre, welche Energieumwandlungen stattgefunden haben und wo es Verluste an nutzbarer Energie gegeben hat.

2. Phase 2: Quelle zurückverfolgen. Rufe die Website von Red Eléctrica de España (REE, Bereich „Demanda en tiempo real“) zu der Uhrzeit auf, zu der du das Experiment durchgeführt hast. Notiere den Prozentsatz der Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen (Wind, Sonne, Wasserkraft) und aus nicht erneuerbaren Quellen (Gas-und-Dampf-Kraftwerke, Kernenergie).

3. Phase 3: Kurzer Bericht. Verfasse einen einseitigen Vorschlag, der die in deiner Küche eingesetzte Energie mit den Umweltauswirkungen des untersuchten Strommixes in Beziehung setzt, und stelle zwei machbare Energiesparmaßnahmen für dein Zuhause vor.

Bewertet wird:

• Sorgfalt bei der Datenerfassung, bei der Berechnung der Messunsicherheit und bei der grafischen Darstellung ($T$ gegen $t$).

• Richtige Bestimmung der Energieformen, der Energieumwandlungen und der Energieentwertung.

• Kritische Analyse der realen REE-Daten (erneuerbar gegenüber nicht erneuerbar) und Machbarkeit der Vorschläge.