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Energie sparen – Umwelt schützen (mit Podcasterstellung)

Diese Unterrichtseinheit ist für eine Gruppe ab B2-Niveau gedacht und ist dem Thema „Energie sparen –  Umwelt schützen“ gewidmet.

Jedes Jahr wird in der Bundesrepublik Deutschland aufgrund von Leerlaufverlusten Strom in einer Größenordnung von vier Milliarden Euro verschwendet (Quelle: Umweltbundesamt). Das entspricht in etwa dem Stromverbrauch einer Großstadt wie Berlin. Da bei der Erzeugung einer Kilowattstunde elektrischer Energie etwa 0,6 Kilogramm Kohlendioxid entstehen, werden durch Standby und andere Leerlaufverluste rund 8 Millionen Tonnen Kohlendioxid freigesetzt.

Kohlendioxid gilt als Treibhausgas, welches zu den Hauptverursachern der weltweiten Klimaveränderungen gerechnet wird.

Leerlaufverluste entstehen vor allem in den Betriebszuständen

— Standby (Bereitschaftshaltung) und

— Scheinaus (Geräte verbrauchen Energie, obwohl sie scheinbar ausgeschaltet sind).

Ziel der Unterrichtseinheit ist es, die Schülerinnen und Schüler für die Themen „Energie“, „Energiesparen“, „Leerlaufverluste“ und „“Energieeffizienz“ zu sensibilisieren, ihnen Lösungsansätze für einen verantwortungsvollen Umgang mit Energie aufzuzeigen und dabei ihre Sprachfertigkeiten im Lesen, Schreiben, Sprechen und Hören weiter zu entwickeln.

Das Unterrichtsprojekt stützt sich auf die Materialien der Internetseite der Aktion No-Energy (http://www.no-e.de/index.html)

1. Phase: Persönliche Betroffenheit erzeugen

Zunächst empfiehlt es sich, einige Grundbegriffe wie Energie, Leistung, Watt und Kilowattstunde mit den Schülerinnen und Schülern zu klären. Man kann sie recherchieren oder mit  folgenden Informationen arbeiten lassen.

Energie, Leistung, Watt und Kilowattstunde – einige Erläuterungen

Energie

„Energie ist die Fähigkeit, physikalische Arbeit zu verrichten“. Um Wasser zu erwärmen, um den Glühfaden einer Lampe zum Glühen zu bringen oder um einen Motor zu drehen, braucht man Energie.

Leistung

Unter Leistung versteht man die pro Zeit umgesetzte Energie, das heißt die pro Zeit verrichtete Arbeit, verbrauchte Strommenge oder zugeführte Wärmemenge.

Kilowattstunde (kWh), Watt (W) und Kilowatt (kW)

Für Energie und Leistung werden jeweils unterschiedliche Einheiten verwendet. In der Energiewirtschaft ist es für die Leistung das Watt (W) oder ein Vielfaches davon, zum Beispiel Kilowatt

(kW) und Megawatt (MW):

1 kW = 1.000 W;

1 MW = 1.000 kW.

Für die Energie verwendet man in der Energiewirtschaft die Kilowattstunde (kWh). Läuft ein Gerät mit einer Leistung von 1 Kilowatt 1 Stunde lang, dann führt dies zu einem Energieverbrauch von 1 Kilowattstunde. 1 Kilowattstunde (kWh) entspricht 1.000 Wattstunden (Wh).

Die Grundeinheit für die Energie ist jedoch das Joule (J): 1 kWh = 3.600 kJ.

Energie und Leistung

Um zum Beispiel 30 Liter Wasser für ein Duschbad auf 37 °C zu erwärmen, braucht man eine Energiemenge von 1 Kilowattstunde (kWh).

Leistung = Energie / Zeit

Will man die Erwärmung innerhalb 15 Minuten erreichen, erfordert dies eine Leistung von (1 kWh/ 0,25 h =) 4 Kilowatt (kW).

Energie = Leistung x Zeit

Heizt man das Wasser mit einer Leistung von nun 10 Kilowatt (kW) während einer Zeit von nur 6 Minuten, dann führt man ihm eine Energiemenge von (10 kW x 1/10 h =) 1 Kilowattstunde (kWh) zu, so dass sich die gleiche Erwärmung ergibt.

Danach sollte der Themenbereich „Leerlaufverluste“ in einen übergeordneten Rahmen gestellt werden. Ein guter Einstieg wäre die Diskussion der Frage, in welchem Zusammenhang die Schlagworte „Energieverbrauch“, „Kohlendioxid-

Ausstoß“, „weltweite Klimaveränderungen“, „Endlichkeit der Ressourcen“, „Energiekosten“, „Energieeffizienz“ und „Energiesparen“ zueinander stehen.

Den meisten Schülerinnen und Schülern werden die Zusammenhänge bereits aus anderen Lerninhalten (z.B. aus dem Erdkundeunterricht) oder den Medien bekannt sein.

Über die Frage, was jeder Einzelne zu einem sorgsamen Umgang mit Energie beitragen kann, gelangt man zur Nutzung von Alltagsgeräten und deren unterschiedlichen Betriebszuständen.

2. Phase: Betriebszustände elektrischer Geräte erkennen und messen

Die Schülerinnen und Schüler sollen vor allem die Ursachen unnötigen Energieverbrauchs kennen und einschätzen lernen. Gründe für unnötigen Energieverbrauch (Leerlaufverluste) können sein:

Unnötiger Dauerbetrieb

Das Gerät läuft wie im Normalbetrieb, ohne dass es eine Funktion erfüllt.

Bereitschaft (sog. Standby)

Das Gerät wartet in der Bereitschaftsstellung auf die eigentliche Nutzung.

Der Bereitschaftsmodus wird meistens durch eine farbige Diode (rote, grüne,

blaue) angezeigt und ist somit erkennbar.

Unnötiger Dauer-Sendebetrieb

Das Gerät gibt ständig (oder taktend) eine Leistung ab, die aber nur zeitweise

(meist nur zu kurzen Zeitpunkten) benötigt wird.

Erhaltungsbetrieb

Das Gerät wird betrieben, um einen bestimmten Zustand/Bestand zu erhalten.

Beispiele hierfür sind Akkumulatoren-Ladegeräte, Warmwasserspeicher, Digital-Anrufbeantworter.

Steuer- und Regelungsbetrieb

Das Gerät wird betrieben, um den Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem es selbst

oder ein anderes Gerät geschaltet werden soll.

Scheinaus

Ein Gerät ist zwar scheinbar ausgeschaltet, verbraucht aber trotzdem, solange es an das

Netz angeschlossen ist (= sich in der Steckdose befindet), Energie.

Mehrfachverluste

Häufig treten bei Geräten mehrere verschiedene Leerlaufarten gleichzeitig auf.

Ein Beispiel hierfür bilden Videogeräte mit elektronischer Datenspeicherung (Erhaltungsbetrieb), Fernbedienung (Empfangsbereitschaftsbetrieb)

und Hauptschalter auf der Niederspannungsseite (Schein-Aus).

Von diesen Betriebszuständen zu unterscheiden ist der

Normalbetrieb

Das Gerät ist eingeschaltet und verrichtet seine bestimmungsgemäße Arbeit.

Umgang mit dem Energiekostenmonitor

Im Rahmen der Aktion No-Energy haben Sie verschiedene Möglichkeiten sich einen Energiemonitor zu besorgen, z.B. Ausleihen (in Deutschland).

Mit einem Strommessgerät (Energiekostenmonitor)

wird der Stromverbrauch von Geräten in den unterschiedlichen Betriebszuständen aufgedeckt. Die Schüler und Schülerinnen erkennen die verschiedenen Varianten des Leerlaufs („Standby“ und „Scheinaus“).

Die Schülerinnen und Schüler erkennen, dass nicht nur der Standby-Modus einiger Geräte Strom verbraucht,

sondern einige Geräte selbst „ausgeschaltet“ noch Strom verbrauchen. Die Arbeit mit Elektrogeräten (wie z.B. Fernseher, Videorecorder oder DVD-Player) kann im Medienraum der Schule organisiert werden oder man kann die Schülerinnen und Schüler beauftragen, bei allen Geräten in einem Haushalt nach vorgegebenem Muster zu messen. Zu Hause messen dann die Schülerinnen und Schüler die Leistungsaufnahme der Geräte im Normalbetrieb, im Standby und im Scheinaus. Die Ergebnisse werden protokolliert:

Tabelle „Messergebnisse zu Hause“

Bezeichnungdes Gerätes Leistungsaufnahme „ausgeschaltet“(Scheinaus) in Watt Leistungsaufnahme in Bereitschaft in Watt Leistungsaufnahme   in Betrieb in Watt Geschätzte Nutzungsstunden     pro Tag

3. Phase: Berechnung der Kosten der Leerlaufverluste

Aus den Messwerten lassen sich relativ einfach Umweltbelastung und Kosten ermitteln. Das Umweltbundesamt beziffert die jährlichen durchschnittlichen Kosten von einem Watt Leerlaufverlust mit 1,46 Euro (entspricht etwa 0,0608 Eurocent pro Stunde pro Jahr).

Beispielrechnung für Geräte im Standby-Betrieb

Leistung imLeerlauf:Standby etc.(Watt) Durchschnittliche Kosten
Leerlaufzeit amTag (Stunden) (Euro proJahr)*
TV neu 1 20 1,22
TV alt 6 20 7,30
Set-Top-Box 6 19 6,93
Video-Recorder 6 23 8,39
HiFi-Anlage 10 20 12,20
3 Radios 5 21 6,38
PC mit Monitor und Drucker 20 20 24,40
DSL-Router (mit WLAN)** 12 20 14,64
2 Mobiltel. (Ladegeräte) 4 23 5,60
Telefon schnurlos (Ladeschale) 2 23 2,80
Anrufbeantworter 3 24 4,38

Gesamtkosten pro Jahr 94,24 Euro

* Werte gerundet, 1 Watt im Dauerbetrieb 24 h/Tag kostet 1,46 Euro/Jahr

** Für dieses Gerät ist nicht der Standby- sondern der Normalverbrauch angegeben, da dieses Gerät keinen Ausschalter besitzt.

Nach Angaben des Umweltbundesamtes werden alleine in Deutschland jedes Jahr mehr als 4 Milliarden Euro (Stand 2006) in Privathaushalten und Büros infolge von Leerlaufverlusten verschwendet.

Alternativ könnte man die Messungen mit dem Energiekostenmonitor und Phase 3 durch die Arbeit mit Materialien „Alles im Überblick“ der Internetseite der Aktion No-Energy ersеtzen.

4. Phase: Berechnung der Umweltbelastung

Das Umweltbundesamt hat berechnet, dass für eine Kilowattstunde Strom an der Steckdose etwa 1,14 Kilowattstunden Strom im Kraftwerk erzeugt werden müssen. Dabei werden im Durchschnitt 0,623 Kilogramm Kohlendioxid (CO2) ausgestoßen. Eine Leistungsaufnahme von 1 Watt führt im Dauerbetrieb während eines Jahres zu einem Stromverbrauch von 8,76 Kilowattstunden und einem Ausstoß von 5,5 Kilogramm CO2.

Aufgabe

Die Schülerinnen und Schüler berechnen anhand der selbst ermittelten Messwerte

die Umweltbelastung für die Leerlaufverluste.

5. Phase: Abschalten von Leerlaufverlusten

Die Schülerinnen und Schüler überlegen Lösungen, wie der Stromverbrauch durch Leerlauf reduziert werden kann. Es muss dabei unterschieden werden zwischen Geräten, die über einen (wirksamen) Netzschalter verfügen und solchen, die keinen (wirksamen) Ausschalter besitzen. Als Übergangslösung (bis es bessere Geräte gibt) bietet sich für Geräte ohne wirksamen Ausschalter eine schaltbare Steckerleiste

Beim Neukauf von Geräten sollte man auf den Energieverbrauch und die Stromsparer-Plakette achten.

Informationen dazu finden Sie auf der Internetseite der Aktion No-Energy mit einer Vielzahl an Messwerten und der Information, ob ein Gerät wirklich ausschalten kann.

Geräte mit Leerlaufverlusten in der Schule können mit dem Warnschild „Vorsicht! Leerlaufverluste!“gekennzeichnet werden, damit diese bewusst abgeschaltet werden.

6. Phase: Podcast erstellen und im Internet laden

Tue Gutes und rede darüber… das motiviert auch die Schülerinnen und Schüler.

Aufgabe

Mit dem in den vorherigen Phasen erworbenen Wissen entwickeln die Schülerinnen und Schüler Podcats, wo sie das Problem stellen und es erläutern, über ihren Projekt, Erfahrungen und Erfolge berichten. Ein Verweis auf andere umweltrelevante Projekte ist auch sinnvoll.

Diskussionen

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