Energietechnologien im Vergleich

Ein fächerübergreifendes Energie-Projekt in Physik und Chemie mit den Klassen 10 von Fr. Wächter, Fr. Mackh, Hr. Terkowski und Hr. Birkner.

In diesem Projekt wurden unterschiedliche Energietechnologien untersucht und bewertet. Der Inhalt erstreckte sich von den Grundlagen der Energie (Photosynthese) bis hin zu den Auswirkungen des Energieverbrauchs auf unsere Umwelt (Treibhauseffekt).

Im Fach Physik lag der Schwerpunkt eher bei der Energietechnologie. In Chemie wurde verstärkt die Entstehung von Energieressourcen und die Auswirkungen auf die Umwelt behandelt.

Das Projekt wurde im regulären Unterricht durchgeführt. Die Schüler bearbeiteten ihr Thema in einer Gruppe von 3 - 4 Schülern.

Die folgenden Beiträge sind Auszüge der Webseiten, die von den Schülern erstellt wurden.

Die Photosynthesereaktion ist stark endotherm. Die beiden energiearmen Stoffe Kohlendioxid und Wasser werden durch die zugeführte Energie in die energiereichen Stoffe Glucose und Sauerstoff umgewandelt.

1. Das Chlorophyll des Photosystems II wird durch Absorbtion von Lichtteilchen angeregt (höheres Energieniveau).

2. Elektronen werden über Plastochinon, Cytochrom b6/c Komplex und Plastocyanin (PC) auf das Photosystem I übertragen.

Bei der Dunkelreaktion dient nicht mehr das Licht, sondern die energiereichen Produkte ATP und NADPH, die in der Hellreaktion gebildet wurden, als Energiequelle.

1. Carboxylierung: CO2 wird an eine Pentose (Ribulose-1,5-diphosphat) gebunden, die Zwischenverbindung C₆ zerfällt sofort zu 3-Phosphoglycerinsäure.

2. Reduktion der Phosphoglycerinsäure mittels ATP und NADPH aus der Lichtreaktion.

3. Mehrstufiger Prozess zur Regeneration der der Pentose bei gleichzeitiger Abgabe einer Hexose C₆

Außerdem kann man auf der sehr guten Webseite über die Photosynthese z.B. noch eine dreidimensionale Darstellung eines Chlorophyllmoleküls sehen, das mit der Maus beliebig gedreht werden kann.

2. Vermischung der Reste mit feinem Sand und Schlamm auf dem Meresboden
=> Ausgangssubstanz zur Entstehung von Erdöl

3. Druck erhöht sich aufgrund von Ablagerungen von Sedimenten
=> Temperaturanstieg auf 100°C - 200°C
=> Erhärtung der Substanz zu Ölschiefer und Sandstein

5. Dichte von Erdöl < Salzwasser
=> Das gebildete Öl stieg in den Hohlräumen der Sedimente nach oben

Die Gruppe „Solarenergie“ baute ein solarbetriebenes Auto.

Links: Vorführung vor der Klasse.

Treibhausgase werden auch vom Menschen produziert und ergeben eine zusätzliche Treibhauswirkung von ca. 3%. Das wichtigste vom Menschen produzierte Gas ist das Kohlenstoffdioxid (CO₂). Es ensteht vor allem bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen (Kohle, Heizöl, Benzin, Erdgas) und bei der Brandrodung von Wäldern.

Hinzu kommt noch das FCKW (Flourchlorkohlenwasserstoff), welches früher in Deutschland früher als Treibgas und Kühlmittel vewendet wurde.

Das ausschliesslich vom Menschen produzierte Schwefelhexaflourid (SF₆) zählt zu den Gasen mit dem höchsten bekannten Treibhauspotential. Es wird zum Beispiel als Füllgas in Isolierfenstern und als Schutzgas in Hochspannungsanlagen verwendet.

Methan entsteht bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe, aber auch bei der Verdauung von Kuhmägen und auf Reisfeldern, seine Zunahme in der Athmosphäre ist also untrennbar mit der Ernährung der zunehmenden Weltbevölkerung verbunden.

Distickoxid (N₂O) entsteht bei der Kunstdüngerherstellung und bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe.

Durchführung des Projekts:

Dieses Projekt hat gezeigt, dass man mit genügend Zeit in einem fächerübergreifenden Projekt ein Themengebiet sinnvoll behandeln kann. Deshalb wurde es hier ausführlicher dargestellt. Die Schüler erstellten ihre Ausarbeitungen mit HTML-Dokumenten. Die hier dargebotene Zusammenfassung musste folglich etwas verändert werden.

Für die Durchführung wurde ein eigener "Account" (energie) angelegt und ein sogenanntes Info-System (siehe Abschnitt 3.2.9) eingerichtet. In diesem konnten die Schüler ihre gefundenen Informationen speichern und ihre Beiträge darstellen.

Es wurde außerdem getestet, welche Möglichkeiten die neuen Medien zur Ergebnissicherung bieten können.

Begleitet wurde dieses Projekt vom Arbeitskreis "Wissensmanagement" und wurde hinsichtlich den Vorgaben des ISB dokumentiert.

Ein gelungener Abschluss dieses Projekts war der Besuch der Ausstellung „Clean-Energy“ (von BMW in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Museum). Die Schüler erkannten in dieser zukunftsweisenden Ausstellung, dass sich auch die Forschung eines Automobilherstellers mit den gleichen Themen beschäftigt.

Die Schüler bauten auch Modelle (Solarauto und Ölplattform) zu ihren Themen. Diese wurden in den Schaukästen in der Physik und Chemie ausgestellt. Die Ausarbeitungen wurden von den jeweiligen Gruppen den Mitschülern umfangreich vorgetragen.