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total phänomenal · Energie

Bio gibt Gas – Bioenergie (Fassung 2005) | Unterricht

STAND
Autor/in
Thomas Schmid

Bezug zu den Bildungsplänen

Naturwissenschaftliche Bildungspläne weisen Kompetenzen aus, die durch die Auseinandersetzung mit Fragen zur Gewinnung und Verwendung von Biogas und weiteren regenerativen Energiequellen erworben werden können. Beispielsweise sollen Schülerinnen und Schüler selbständig die Grundzüge eines durch Wärme oder chemische Energieträger geprägten Energieversorgungssystems darstellen können. Dabei sollen Vorgänge, bei denen Energie von einem Träger zum anderen übergeht, beschrieben werden. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen zudem in der öffentlichen Diskussion wahrgenommen und bewertet werden. Letztendlich zielt der Erwerb des Wissens und entsprechender Fähigkeiten und Fertigkeiten darauf ab, ökologisch verantwortungsvoll zu handeln. In diesem Sinne ist die Folge „total phänomenal – Bio gibt Gas“ ausgezeichnet geeignet, die genannten Kompetenzen im naturwissenschaftlichen Unterricht anzubahnen.

Zwei Fermenter mit Pump- und Steuerhaus. (Foto: JuwelTop, Pixelio.de)
Biogasanlage in Sachsen-Anhalt JuwelTop, Pixelio.de

Beschreibung des Unterrichtsablaufs für Klasse 8/9 - Hinweise für Lehrer

Der naturwissenschaftliche Unterricht beginnt mit einem stummen Impuls in Form einer provokanten These: An die Tafel wird der Satz „Der Kuhmist von heute ist die Energieversorgung von morgen“ geschrieben.

Den Schülerinnen und Schülern wird Gelegenheit gegeben, sich spontan dazu zu äußern. Die Lehrperson sollte bemüht sein, diese Anfangssituation durch körpersprachliche Signale, weitere Impulse und gezieltes Nachfragen schwungvoll und dadurch motivierend zu gestalten. Fehler müssen zunächst nicht korrigiert werden, die Klasse soll ohne Einschränkungen Stellung zur These beziehen können.

Da hinsichtlich dieser Thematik bestimmt einiges Vorwissen zu erwarten ist, kann in einer zweiten Gesprächsphase gesammelt werden, welche Kenntnisse die Schülerinnen und Schüler zu alternativen Energiegewinnungsverfahren haben. Eine Visualisierung der genannten Stichpunkte ist möglich (Tafelnotizen).

Mittels eines Zufallsfaktors wird die Klasse anschließend in drei Gruppen (a –c) geteilt und mit entsprechenden Arbeitsaufträgen versehen (siehe Arbeitsblatt 1). Die Aufgabe besteht darin, mithilfe der Informationen aus dem Film „Bio gibt Gas“ jeweils die Produktion und den späteren Einsatz von

a. Holz-Pellets

b. Biodiesel aus Rapsöl

c. Sun-Diesel

beschreiben zu können.

Nach dem Ansehen des Films vergleichen die Schülerinnen und Schüler ihre Mitschriebe. Auf Grundlage des erworbenen Wissens sollen sie nun einen Radio-Werbespot (Arbeitsblatt 2) kreieren, der mögliche Zuhörer von ihrem jeweiligen Produkt überzeugen soll. Dies kann entweder in drei Großgruppen, oder – womöglich sinnvoller – in drei mal zwei jeweils arbeitsgleichen Teams stattfinden. Abschließend kann die Klasse den besten Werbe-Spot küren.

Als Hausaufgabe bietet es sich an, den Schülerinnen und Schülern die Prozesse, die zur Produktion von Biogas anfallen, zu verdeutlichen. Hierzu beschriften sie die schematische Zeichnung und arbeiten mit dem beschreibenden Text (Arbeitsblatt 3).

In der Folgestunde kann mit dem entsprechenden Versuchsaufbau selbst Biogas erzeugt werden (Arbeitsblatt 4). Die Klasse vollzieht so erworbenes Wissen praxisbezogen nach und wendet es handlungsorientiert an. Am Ende dieses Unterrichts wird die „Kuhmist-These“ wiederholt. Die Schülerinnen und Schüler können diese nun aufgrund ihres Kompetenz-Erwerbs wesentlich profunder bewerten.

Methodische Erläuterungen

Ein stummer Impuls zu Beginn des naturwissenschaftlichen Unterrichts, der durch die Wahl der Formulierung humoristische Ansätze zeigt, wirkt sicher provozierend auf die Klasse. So angeregt, soll das Vorwissen der Jugendlichen in zwei Schritten aktiviert werden.

Die notwendige Sachinformation eignen sich die Schülerinnen und Schüler dann durch den Film an. Erst im Nachhinein wird eröffnet, was mit dem so erworbenen Wissen anzufangen ist. Die Gestaltung eines Radio-Werbespots bietet einige Vorteile: Da die Schülerinnen und Schüler rein sprachlich arbeiten, kann auf aufwändige Materialien (beispielsweise für Plakate) verzichtet werden. Eine vergleichsweise kurze Arbeitsphase garantiert die Umsetzung der Fakten in Formeiner kreativen Aufgabe. Zugleich bündelt der Werbespot die Vorteile alternativer Energiegewinnungsverfahren und kann dadurch eine kritische Auseinandersetzung mit der Gesamtthematik „Energie“ einleiten.

Hausaufgabe und Folge-Unterricht dienen dann der vertiefenden Erarbeitung. Die Schülerinnen und Schüler festigen ihr Wissen, setzen sich methodisch abwechslungsreich mit den Prozessen der Biogas-Gewinnung auseinander und haben die Möglichkeit, handlungsorientiert und praxisnah weitere naturwissenschaftliche Kompetenzen zu erwerben.

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Energie aus Biomasse

Pflanzen, Gülle oder Biomüll lassen sich zur Gewinnung von Wärme, elektrischer Energie oder Kraftstoff nutzen. Zwar entsteht auch bei der Verbrennung nachwachsender Rohstoffe CO2, doch nur so viel, wie beim Wachsen durch Photosynthese in den Pflanzen gebunden wurde. Solange dieser Kreislauf innerhalb kurzer Zeit abläuft, ist die CO2 -Bilanz – anders als bei fossilen Energieträgern – neutral. So können in Biogasanlagen oder Biomasse(heiz)kraftwerken „grüner“ Strom und Wärme produziert werden; wie, das zeigt die Sendung.

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Energiespeicher und Stromnetze

Was muss geschehen, wenn es mit der Energiewende ernst werden soll? Windkraft- und Solaranlagen produzieren zwar immer mehr elektrische Energie, doch sind sie von Wetter und Tageszeit abhängig und stehen nicht immer da, wo der Strom benötigt wird. So müssen zusätzliche Stromtrassen gebaut werden, um Energie über lange Strecken zu transportieren. Und es braucht Energiespeicher, damit einmal erzeugte Energie nicht verloren geht. Neben Pumpspeicherkraftwerken stellt der Film auch aktuelle Systeme wie Batteriespeicher oder Power-to-Heat-Anlagen vor.

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Sonnenenergie

Unser Bedarf an Wärme und Strom ließe sich weitgehend durch die Energie der Sonne decken. Die Sendung zeigt, wie Solarkollektoren zur Warmwasserbereitung funktionieren und wie Solarzellen Licht in elektrische Energie umwandeln. Das Potenzial der Sonne zur Stromerzeugung ist riesig, besonders in den sonnenreichen Regionen der Erde. Dort könnte in großen Solarthermie-Kraftwerken so viel elektrische Energie produziert werden, dass damit auch sonnenärmere Gegenden versorgt werden könnten, wenn es genügend Netze und Speicher gäbe.

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Windenergie und Wasserkraft

Alle reden von der Energiewende. Aber kann unser Strombedarf durch erneuerbare Energien gedeckt werden?
Mit Windkraft wird in Deutschland weit mehr Strom erzeugt als mit Wasserkraft, mit der allerdings Energie auch gespeichert werden kann. Der Film erklärt, wie Windkraftanlagen, Laufwasserkraftwerke und Pumpspeicherkraftwerke funktionieren. Er weist darauf hin, welche Rolle der Klimawandel für Wind- und Wasserkraft spielt, und dass manche Großprojekte zur Energieerzeugung einschneidende Auswirkungen auf Umwelt und Gesellschaft haben.

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Energie aus der Erde

Im Innern der Erde kocht und brodelt es. Dort schlummert ein gewaltiges Energiepotenzial, das es anzuzapfen gilt: Erdwärme. In Zeiten steigender Strom- und Heizungskosten sind Alternativen zu Öl und Kohle gefragt. Außerdem müssen wir dringend den CO2-Ausstoß senken. Erdwärme ist eine saubere Sache, die nicht nur für Geothermie-Kraftwerke, sondern auch für den Häuslebauer interessant ist. Island hat ideale Bedingungen für die Energiegewinnung aus Erdwärme, aber auch in Deutschland gibt es gute Möglichkeiten. Der Boom hat gerade erst begonnen.

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Kernkraft (Fassung 2016)

Die Atomkatastrophe von Fukushima hat die Welt erschüttert. Spätestens seitdem ist klar: Prinzipiell kann so ein Unfall in jedem Reaktor überall auf der Welt geschehen. Deutschland hat deswegen den Ausstieg aus der Atomenergie beschlossen. In vielen anderen Ländern aber spielen Kernkraftwerke immer noch eine wichtige Rolle für die Energieversorgung.
Die Sendung erläutert die Mechanismen der Kernspaltung und die Funktionsweise eines Druckwasserreaktors. Sie erklärt, wie es zur Katastrophe von Fukushima kommen konnte und was dabei in den Unglücksreaktoren vor sich ging. Die Erkenntnisse aus den Vorgängen in Japan haben große Auswirkungen auf die Sicherheitstechnologie neuer Kernreaktoren, wie ein Beispiel aus Finnland zeigt.
Der atomare Rückbau stellt für Deutschland eine große Herausforderung dar. Am Beispiel des stillgelegten Kernkraftwerks Greifswald wird deutlich, wie schwierig und aufwendig der atomare Rückbau ist.
Ein Problem bleibt für alle Kernkraftwerke bestehen, ob stillgelegt oder noch in Betrieb: die Entsorgung der abgebrannten Uran-Brennelemente. Das Problem der atomaren Endlagerung ist noch immer ungelöst.

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Multitalent Erdöl

Erdöl ist etwas ganz Besonderes – mit dem schwarzen Gold läuft alles wie geschmiert: Autos, Flugzeuge, Maschinen und Heizungen. Und viele Gegenstände des täglichen Gebrauchs werden ebenfalls aus dem Rohstoff gewonnen. Doch die Vorräte werden langsam knapp, das Erdöl deshalb immer teurer. Das spüren die Verbraucher nicht nur an der Tankstelle. Und für die Ölkonzerne rechnen sich immer neue Wege, um mit High-Tech-Geräten die letzten Reserven anzuzapfen.
„total phänomenal“ zeigt, wie sich der begehrte Rohstoff vor 150 Millionen Jahren gebildet hat, wie man ihn fördern kann und wie man daraus die Stoffe gewinnt, die uns das Leben so angenehm machen.

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Bio gibt Gas – Bioenergie (Fassung 2005)

Oft denkt man bei Bioenergie nur an die Nutzung von Faulgasen aus Schweinezuchtbetrieben oder Kläranlagen. In den 1980er Jahren wurde die Energiegewinnung aus Biomasse als Alternative für Aussteiger belächelt. Längst jedoch haben auch große Autokonzerne ihre Forschungsaktivitäten in diese Richtung gelenkt. Nicht aus Fäkalien, sondern schlicht aus Pflanzen soll zukünftig handelsüblicher Treibstoff hergestellt werden. Der Hauptvorteil: Bei der Verbrennung entstehendes CO2 wird in den neu wachsenden Pflanzen wieder verwertet. Dadurch wird das klimaschädigende Kohlendioxid in einem ständigen Kreislauf gehalten.
Welche Formen der Bioenergie gibt es, und welchen Beitrag werden sie in der Zukunft leisten können? „total phänomenal“ begibt sich auf Spurensuche.

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Strom aus Strömung (Fassung 2005)

Wasser- und Windkraft haben nach wie vor Zukunft. Ihr Anteil wird noch zunehmen, denn der Bedarf an emissionsfreier Energie wächst.

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Wellen, die wärmen (Fassung 2005)

Die Sonne schickt nicht nur ihr Licht zur Erde, sondern auch Wärmestrahlen. Diese sind grundlegend für das Leben auf der Erde, und sie werden von Tieren und Menschen auf raffinierte Weise eingefangen und genutzt. So schafft es zum Beispiel der Pinguin, nicht einmal bei Temperaturen von minus 50 Grad zu frieren. Und selbst in unseren Breiten wandeln immer mehr Sonnenkollektoren die Energie der Sonne in warmes Wasser um; in Spanien gewinnen Forscher aus der begehrten Sonnenwärme sogar direkt Strom. Der Beitrag macht auch klar, dass es ohne den natürlichen Treibhauseffekt kein Leben auf der Erde gäbe und zeigt, wie der wirtschaftende Mensch seinem Heimatplaneten über die Maßen einheizt.

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The Versatility of Crude Oil

Erdöl ist ein ganz besonderer Saft und „in aller Munde“, wenn mal wieder der Benzinpreis steigt. Autos, Flugzeuge, Maschinen, Heizungen, Industrie – mit dem schwarzen Gold läuft alles wie geschmiert. Doch die Vorräte werden langsam knapp, da müssen sich die Ölkonzerne schon einiges einfallen lassen, um mit High-Tech-Gerät die letzten Reserven anzuzapfen.
Die Welt hängt am Öl und „total phänomenal“ zeigt, wie sich der begehrte Rohstoff vor 150 Millionen Jahren gebildet hat, wie man an ihn herankommt und wie man aus dem schmierigen Saft die Stoffe gewinnt, die uns das Leben so angenehm machen.

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Thomas Schmid