Erneuerbare Energien im Sachunterricht der Grundschule E-Book

Melanie Hepper

• Herausgeber: GRIN Verlag
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2005

Beschreibung

Examensarbeit aus dem Jahr 2005 im Fachbereich Didaktik - Sachunterricht, Heimatkunde, Note: 1,0, Freie Universität Berlin, Sprache: Deutsch, Abstract: Begriffe wie erneuerbare Energien, Umweltverschmutzung, Klimaveränderungen, Ozonloch, Treibhauseffekt, Ressourcenknappheit, Energiewende, Agenda 21, Bildung für eine nachhaltige Entwicklung und Nachhaltigkeit haben die Öffentlichkeit in den letzten Jahren immer wieder sehr beschäftigt. Durch die Energiewirtschaft des Industriezeitalters sind in unserer Umwelt erhebliche Schäden entstanden. Der stetig wachsende Energieverbrauch der Industrieländer und zunehmend auch der Entwicklungsländer macht eine Energiewende unumgänglich. Seit einigen Jahrzehnten sind der Öffentlichkeit sowohl Umweltverschmutzung, Klimaproblematik und Ressourcenknappheit als auch die Notwendigkeit von Alternativen zur traditionellen Energiegewinnung bekannt. Die Potentiale und das (Handlungs–)Wissen zur zweckmäßigen Realisation alternativer Nutzungstechnologien sind vorhanden und diverse Beschlüsse mit dem Ziel einer nachhaltigen Entwicklung1 wurden bereits verabschiedet. Es zeigt sich allerdings eine große Diskrepanz zwischen Umweltbewusstsein und Umweltverhalten. Worin können die Umsetzungsschwierigkeiten begründet sein? Laut HAUFF liegen die größten Defizite in der Umsetzung von Nachhaltigkeit darin, […] dass wir unsere Kinder nicht ernst genug nehmen. Und das ist falsch, das ist egoistisch. Die Verantwortung für die Zukunft anzunehmen, bedeutet nicht, eine große Last zu tragen, sondern auf eine falsch verstandene Freiheit zu verzichten. Auf eine Freiheit, die nur den eigenen Wohlstand und den eigenen Genuss in den Mittelpunkt stellt. Der Grundgedanke der Nachhaltigkeit ist der, ernsthaft die Interessen der kommenden Generationen und ihre Bedürfnisse mit einzubeziehen in die Entscheidungen, die wir heute zu fällen haben.2 [...]

Leseprobe

Impressum:

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Inhaltsverzeichnis

Teil I: Erneuerbare Energien und die Energiewende

1 Begriffsbestimmung

1.1 Formen erneuerbarer Energien

1.2 Die Sonne und ihre Energie

1.2.1 Photovoltaik

1.2.2 Solarthermie

1.2.3 Sonnenkollektoren

1.2.4 Passive Solarnutzung

1.3 Staatliche Maßnahmen für den Ausbau erneuerbarer Energien

1.4 Ökologische und ökonomische Nachteile erneuerbarer Energien

1.5 Erneuerbare Energien – eine Investition in die Zukunft?

2 Die Energiewende

2.1  Klimaveränderungen mit katastrophalen Folgen

2.2 Die Rolle der Politik

2.2.1 Rio de Janeiro 1992

2.2.2 Johannesburg 2002

2.3 Anforderungen an eine nachhaltige Energieversorgung

Teil II: Umweltbildung in Theorie und Praxis

3 Neuausrichtung der Umweltbildung

3.1 Beschlüsse der Kultusministerkonferenz (KMK)

3.2 Beschlüsse der Bund–Länder–Kommission (BLK)

3.3 Einschätzung der Umweltbildung

4 Sonnenenergie als Inhalt im Sachunterricht der Grundschule

4.1 Anforderungen an die Umweltbildung in der Grundschule

4.2 Handlungsorientierte Verfahren in der Grundschule

4.3 Handlungsorientierung im Sachunterricht am Beispiel der Sonnenenergie

4.3.1 Lehrplanbezug

4.3.2 Handlungsorientierte Methoden versus Projektunterricht

4.3.3 Energiesparen – eine Einstiegsmöglichkeit

4.3.4 Handlungsorientierte Lehrformen zur Sonnenenergie

5 Resümee

Anhang

Literaturverzeichnis

Verzeichnis der Literatur im Internet

Abbildungen

Literaturanhang

Einleitung

Begriffe wie erneuerbare Energien, Umweltverschmutzung, Klimaveränderungen, Ozonloch, Treibhauseffekt, Ressourcenknappheit, Energiewende, Agenda 21, Bildung für eine nachhaltige Entwicklung und Nachhaltigkeit haben die Öffentlichkeit in den letzten Jahren immer wieder sehr beschäftigt.

Durch die Energiewirtschaft des Industriezeitalters sind in unserer Umwelt erhebliche Schäden entstanden. Der stetig wachsende Energieverbrauch der Industrieländer und zunehmend auch der Entwicklungsländer macht eine Energiewende unumgänglich. Seit einigen Jahrzehnten sind der Öffentlichkeit sowohl Umweltverschmutzung, Klimaproblematik und Ressourcenknappheit als auch die Notwendigkeit von Alternativen zur traditionellen Energiegewinnung bekannt. Die Potentiale und das (Handlungs–)Wissen zur zweckmäßigen Realisation alternativer Nutzungstechnologien sind vorhanden und diverse Beschlüsse mit dem Ziel einer nachhaltigen Entwicklung[1] wurden bereits verabschiedet. Es zeigt sich allerdings eine große Diskrepanz zwischen Umweltbewusstsein und Umweltverhalten. Worin können die Umsetzungsschwierigkeiten begründet sein? Laut Hauff liegen die größten Defizite in der Umsetzung von Nachhaltigkeit darin,

[…] dass wir unsere Kinder nicht ernst genug nehmen. Und das ist falsch, das ist egoistisch. Die Verantwortung für die Zukunft anzunehmen, bedeutet nicht, eine große Last zu tragen, sondern auf eine falsch verstandene Freiheit zu verzichten. Auf eine Freiheit, die nur den eigenen Wohlstand und den eigenen Genuss in den Mittelpunkt stellt. Der Grundgedanke der Nachhaltigkeit ist der, ernsthaft die Interessen der kommenden Generationen und ihre Bedürfnisse mit einzubeziehen in die Entscheidungen, die wir heute zu fällen haben.[2]

Die Gegenwarts– und Zukunftsbedeutung des Themas erneuerbare Energien kann somit für SchülerInnen[3] kaum bedeutender sein, da ihre zukünftige Versorgungssicherheit an den Ausbau dieser Energien geknüpft sein wird. Durch die Auseinandersetzung mit dem Thema im Unterricht können die SchülerInnen lernen, sich einerseits für ihre gegenwärtigen und zukünftigen Bedürfnisse und Interessen gegenüber der Öffentlichkeit einzusetzen und andererseits die Verantwortung für ihr eigenes Handeln und Tun zu übernehmen.

Die vorliegende Arbeit gliedert sich in zwei große Teile. Zunächst sollen in den ersten zwei großen Kapiteln die erneuerbaren Energien und die Dringlichkeit einer Energiewende dargestellt werden, bevor ich in den letzten beiden Kapiteln auf Umweltbildung in Theorie und Praxis anhand der Sonnenenergie zu sprechen komme.

Anfangs verlangt die Thematik eine fachwissenschaftliche Sachanalyse. Im ersten Kapitel wird daher untersucht, was erneuerbare Energien sind und welche Möglichkeiten der Nutzbarmachung es gibt. Um dem Anspruch einer wissenschaftlichen Arbeit gerecht zu werden, setze ich mich mit Sonnenenergie und ihren verschiedenen Nutzungsmöglichkeiten sehr ausführlich auseinander. Eine tief greifende Darlegung der anderen erneuerbaren Energien würde allerdings den Rahmen dieser Arbeit sprengen.

Nach Darstellung der verschiedenen Technologien wird der Frage nachgegangen, welchen Stellenwert erneuerbare Energien für eine nachhaltige Energieversorgung haben. Gibt es Fördermittel und Forschungsbedarf? Welche Bedeutung haben einerseits Schwachpunkte und andererseits Potentiale der erneuerbaren Energien? Im Hinblick auf die gesellschaftliche Relevanz einer nachhaltigen Entwicklung (auch im Energiesektor) wird die von der Agenda 21 geforderte Neuausrichtung der Bildung dargelegt, bevor die sich daraus ergebenden Anforderungen an die Umweltbildung in der Grundschule betrachtet werden.

Das zweite Kapitel stellt den Zusammenhang zwischen den katastrophalen Klimaveränderungen, der Begrenztheit fossiler Ressourcen und der Nutzung erneuerbarer Energien dar. Welche Rolle spielt die internationale Politik für die Energiewende? Misst man der schulischen Umweltbildung in diesem Zusammenhang eine Bedeutung bei? Wie sehen schließlich die Anforderungen an eine nachhaltige Energieversorgung aus?

Im dritten Kapitel wird ausgehend vom Steuerungsinstrument Umwelterziehung die Neuausrichtung der Bildung von Interesse sein. Welche Beschlüsse und Programme wurden in Deutschland im Bildungsbereich verabschiedet? Auf welche Altersstufen beziehen sich diese? Wie werden die Wirkungen von Umweltbildung eingeschätzt?

Im vierten Kapitel wird erarbeitet, wie Anforderungen an die Umweltbildung in der Grundschule aussehen. Auf welche Weise lassen sich umweltpädagogische Themen für Grundschulkinder didaktisch erschließen? Gibt es ein Konzept für Erarbeitungsprozesse im Unterricht? Das Unterrichtsprinzip Handlungsorientierung wird in der untersuchten Literatur sehr häufig erwähnt und scheint aufgrund der vielen gesellschaftlichen Veränderungen mittlerweile unverzichtbar. Deshalb werden anhand einer einschlägigen Veröffentlichung von Gudjons[4] mögliche Ursachen mangelnder Handlungsmöglichkeiten in unserer modernen Gesellschaft beleuchtet. Wie könnte eine daraus resultierende Konzeption handlungsorientierter Verfahren im Sachunterricht aussehen? Nach Bezugnahme auf den aktuellen Berliner Rahmenplan Sachkunde[5] lassen sich dann die vorgestellten Unterrichtsvorschläge zum Thema Sonnenenergie nicht nur auf die dargestellten Anforderungen an die Umweltbildung in der Grundschule, sondern auch in Bezug auf ihre Handlungsorientierung interpretieren.

An dieser Stelle möchte ich noch betonen, dass in der vorliegenden Arbeit eine theoretische Auseinandersetzung mit der Thematik stattfindet. Die Unterrichtsvorschläge werden nicht experimentell überprüft und können sich daher nur auf die Darstellungen in der Literatur beziehen. Ich habe Lehr– und Schulbücher bewusst aus meiner Literaturrecherche herausgehalten. Bei der verwendeten Literatur handelt es sich um zusätzlich angebotenes Material von Nicht–Regierungs–Organisationen[6]und der Bundesregierung sowie selbständig und unselbständig erschienene Literatur zum Thema. Die Entscheidung in Bezug auf die Literaturauswahl habe ich getroffen, da Lehrmittel notwendigerweise inhaltlich eng an den jeweiligen Rahmenplan gebunden sind. Da jedoch im aktuellen Berliner Rahmenplan für den Lernbereich Sachunterricht[7] ein Thema wie Sonnenenergie nicht explizit genannt wird, ist eine Analyse von Schul– und Lehrbüchern wenig ertragreich. Des Weiteren beschränke ich mich in dieser Arbeit auf die Analyse von Printmedien. Der Einbezug von Videos oder CDs würde aufgrund der anfallenden Differenzierung der Medien und ihrer unterschiedlichen Wirkung auf die Kinder zu weit führen. Abschließend möchte ich noch darauf hinweisen, dass ich mich bei der Literaturrecherche um eine möglichst vollständige Erfassung der Unterrichtsvorschläge zum Thema Sonnenenergie bemüht habe. Trotzdem erhebt diese Arbeit nicht den Anspruch auf Vollständigkeit.

Teil I: Erneuerbare Energien und die Energiewende

1 Begriffsbestimmung[8]

Unter erneuerbaren Energien versteht man die auf die Erde einstrahlende Sonnenenergie, die kinetische[9] Energie des Meeres und des Windes, die jährlich nachwachsende Biomasse, die potentielle[10] Energie des Wassers und die geothermische Energie[11]. Die Nutzung erneuerbarer Energien für mechanische oder energetische Prozesse ist keine Erfindung der Neuzeit. Viele Jahrtausende lang standen den Menschen nur diese Energiequellen zur Verfügung. Der Wirkungsgrad war mangels moderner Technologien jedoch sehr gering.[12] Sonnenenergie wurde beispielsweise dafür genutzt, aus Salzlösungen durch Verdunstung Salz zu gewinnen, Lebensmittel durch Dörrung haltbar zu machen und Brauchwasser durch die Sonne zu erwärmen.[13]

Erneuerbare Energien werden auch als regenerative oder alternative Energien bezeichnet. Sie stellen eine Alternative zu den nicht erneuerbaren und daher endlichen Energierohstoffen dar, die heute noch den größten Teil der globalen Energieversorgung ausmachen.[14] Regenerativ bzw. erneuerbar werden diese Energien deshalb genannt, da bei ihrer Nutzung nur geringfügige Anteile der natürlichen Energieströme in Form von Strahlung, Wärme oder Bewegung aus der Ökosphäre entnommen und nach der Nutzung durch den Menschen wieder an die Umwelt zurückgegeben werden. Die unerschöpflichen Energieströme können einerseits von Sonnenenergie und andererseits auch von Windenergie, Wasserkraft, Biomasse oder Geothermie bzw. Erdwärme herrühren. Letzen Endes bezieht jedoch jedes Leben und jede Energieform auf der Erde seine Kraft aus der Sonne.[15] Die Sonne steht bei diesem Prozess als naturgegebener Fusionsreaktor zur Verfügung, der die Erde bereits seit rund viereinhalb Milliarden Jahren mit Energie versorgt.

Sicherlich sind Begriffe wie regenerative, erneuerbare und unendliche Energie der Sonne insofern nicht korrekt, als dass die Sonne ebenso thermodynamischen Prozessen unterliegt wie jeder andere Energieträger. Im Angesicht von weiteren viereinhalb Milliarden Jahren Kernfusion im Inneren der Sonne scheint es jedoch gerechtfertigt, im Verhältnis zur menschlichen Größen– und Zeitvorstellung von der Dauerhaftigkeit oder Unerschöpflichkeit der Sonnenenergie zu sprechen.

Das aus den unerschöpflichen Energieströmen, die in etwa 3000–mal so groß wie der jährliche Weltenergieverbrauch sind, abgeleitete technische Nutzungspotential erneuerbarer Energien liegt selbst bei strengen Restriktionen immer noch beim Sechsfachen des gegenwärtigen globalen Erdenergieverbrauchs. Während die solare Strahlungsenergie insgesamt 65 Prozent dieses Potentials ausmacht[16], ist die Sonnenenergienutzung in der EU nur mit einem knappen Prozent an der Nutzbarmachung erneuerbarer Energiequellen beteiligt.[17] Es liegt auf der Hand, dass in diesem Bereich ein großes Potential für die zukünftige Energieversorgung steckt.

Das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit hält bis zur Mitte des 22. Jahrhunderts eine Deckung von 50 Prozent des globalen Primärenergieverbrauchs durch erneuerbare Energien für möglich. Heutzutage sind die erneuerbaren Energien jedoch erst mit 4 Prozent am Weltenergieverbrauch und mit 19 Prozent am globalen Stromverbrauch beteiligt.[18]Die Nutzung erneuerbarer Energien ist in Deutschland leicht steigend, ihr Anteil liegt jedoch mit ungefähr 8 Prozent am Bruttostrom und 3 Prozent an der Primärenergie[19] unter dem Anteil erneuerbarer Energien innerhalb der EU.[20]

Um weiterhin das Wachstum dieser Technologien zu fördern, wurde am 17. Dezember 2003 der Gesetzesentwurf zur Neuregelungdes Erneuerbare–Energien–Gesetzes vorgelegt. Der Vorschlag kam von Bundesumweltminister Trittin: „Wir wollen die erneuerbaren Energien konsequent weiter ausbauen. Ziel der Bundesregierung ist, den Anteil der erneuerbaren Energien an der gesamten Stromversorgung bis zum Jahr 2010 auf mindestens 12,5 Prozent und bis zum Jahr 2020 auf mindestens 20 Prozent zu steigern“.[21]

Es bleibt hingegen die Frage offen, warum überhaupt so viel Wert auf die Förderung und den Ausbau dieser Energien gelegt werden. Dazu muss man wissen, dass erstens die bei der Verbrennung fossiler Energieträger entstehenden Treibhausgase für katastrophale Klimaveränderungen sorgen[22] und dass zweitens die den heutigen Energiebedarf deckenden Energieressourcen nicht unerschöpflich sind und nach heutigen Berechnungen in einigen Jahrzehnten verbraucht sein dürften.[23] Deshalbräumt man der Entwicklung neuer Technologien zur Energieerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen sowie Modellen zur Einsparung von Energie in den letzten Jahren einen sehr hohen Stellenwert ein.[24] Denn die erfolgreiche Deckung unseres zukünftigen Energiebedarfs wird von einer fortschrittlichen Entwicklung in diesen Forschungsbereichen abhängig sein. Welche Möglichkeiten der Nutzbarmachung erneuerbarer Energiequellen gibt es und wie sehen diese im Einzelnen aus? Die Energiegewinnung aus Windenergie, Wasserkraft, Biomasse und Geothermie möchte ich im Folgenden übersichtsartig darstellen, bevor ich detailliert auf die aktive und passive Nutzung von Sonnenenergie eingehe.

1.1 Formen erneuerbarer Energien[25]

Windenergiewird schon seit Jahrhunderten vom Menschen genutzt. Moderne Windkraftanlagen nutzen das Auftriebsprinzip anstatt des Widerstandsprinzips der Segelschiffe oder Windmühlen. Der Wind erzeugt beim Vorbeiströmen an den Flügeln bzw. Rotorblättern einen Auftrieb, ähnlich wie bei einem Flugzeug. Die modernen Anlagen erreichen heute einen Wirkungsgrad von 50 Prozent und liegen damit sehr nahe am maximal möglichen Nutzungspotential von 60 Prozent. In der Praxis hat sich die Konstruktion eines horizontal gelagerten Rotors mit 3 Rotorblättern durchgesetzt, da die mechanische Belastung und die potentielle Lärmbelästigung auf diese Weise am geringsten sind. Bedeutende Verbesserungspotentiale und höhere Wirkungsgrade vermutet man bei der Reduzierung des Materials, der Verbesserung der Aerodynamik sowie der Verringerung von Schallemissionen. In Deutschland werden sie heutzutage ausschließlich für die netzgekoppelte Erzeugung von Elektrizität eingesetzt und decken 3 Prozent des Strombedarfs.[26] Die Kosten einer Kilowattstunde aus Windenergie liegen heute bei 5,5 bis 13 Eurocent.

Wasserkraftwurde ebenfalls schon vor der Industrialisierung zum Antrieb von Maschinen verwendet. Die größten Nutzungspotentiale liegen im deutschen Voralpenraum, da hier die Höhenunterschiede für geeignete Gefälle sorgen. Ausbaupotentiale bestehen vor allem bei Kleinkraftwasserwerken und deren Reaktivierung und Modernisierung. Man unterscheidet Speicherkraftwerke und Laufwasserkraftwerke. Bei Speicherkraftwerken wird das hohe Gefälle von Talsperren oder Bergseen zur Stromerzeugung genutzt. Bei Laufwasserkraftwerken erzeugt die Strömung eines Kanals oder Flusses mit einer relativ großen Wassermenge und geringer Fallhöhe den Strom. In Deutschland wird mit diesen ausgereiften Technologien fast nur elektrischer Strom hergestellt, der 4,2 Prozent des Strombedarfs deckt.[27] Eine Kilowattstunde aus Wasserkraft kostet heute 10 bis 20 Eurocent.