1. Verschiedene Kraftwerke im Einsatz – wie wird unser Bedarf an elektrischer Energie gedeckt?

- Grundbegriffe der Energiewirtschaft

- Verbrauch elektrischer Energie

- Tageslast-Diagramm für elektrische Energie

- Grundlast – Mittellast – Spitzenlast

- Fossile und regenerative / erneuerbare Energien

- Reserven und Ressourcen fossiler Energieträger

konkretisierte SK

• benennen regenerative und nichtregenerative Energieträger sowie deren Einsatzbereiche,
• analysieren den Bedarf an elektrischer Energie mithilfe von strukturierten Verbrauchsdaten,

MK:

• stellen technische Sachverhalte unter Verwendung geeigneter sprachlicher Mittel und angemessener Fachbegriffe adressatenbezogen sowie problemorientiert dar und präsentieren diese anschaulich (MK 9),

konkretisierte UK

• erörtern die Einsatzmöglichkeiten unterschiedlicher Kraftwerkstypen zur Deckung verschiedener Lastbereiche.

Didaktisch-methodischer Zugang:

• Nutzung von Simulationssoftware, z.B. „Der Stromtag“
• Referate zu verschiedenen Kraftwerkstypen

2. Wasser und Dampf – welche thermischen Kraftwerke sind auch in der Zukunft noch vertretbar?

- Blockschaltbilder und Subsysteme thermischer Kraftwerke

- Massendurchsatz und Stoffumwandlung

- Energieflussdiagramme und Wirkungsgrad thermischer Kraftwerke

konkretisierte SK

• erläutern anhand von Blockschaltbildern die Funktionsweise unterschiedlicher Kraftwerkstypen,
• beschreiben Energieflussketten, Sankey-Diagramm und Wirkungsgradketten von Kraftwerken,

konkretisierte UK

• beurteilen Optimierungsmöglichkeiten von Kraftwerksprozessen,

Exkursion:

• Besuch eines Kraftwerks im mittleren Ruhrgebiet

Didaktisch-methodischer Zugang:

• Nutzung von CAD-Software zur Erstellung von Blockschaltbildern und Fließbilder, z.B. „Proficad“ (download unter de.proficad.eu)

3. Strom aus Flüssen, Seen und Meeren – wie und wo können Wasserkraftwerke eingesetzt werden?

- Verschiedene Typen von Wasserkraftwerken

- Turbinenarten

konkretisierte SK

• analysieren technische Daten eines Kraftwerks zur Berechnung des Gesamtwirkungsgrades,
• vergleichen verschiedenartige Ausführungen funktionsgleicher Subsysteme in Kraftwerken.

MK:

• entnehmen technischen Systemen Strukturierungsmerkmale und entwickeln geeignete modellhafte Vorstellungen zu technischen Sachverhalten (MK 1).

Versuchsmaterial:

• Turbinenmodelle

Literatur:

• Datenblätter zu Turbinen und Wasserkraftwerken

Fächerübergreifende Kooperation:

• Physik (Wechselstrom / Generator)

4. Windkraftanlagen – ein Segen mit Fluch?

- Historische Entwicklung der Nutzung von Windkraft

- Standorte und Bedingungen für die Aufstellung von Windkraftanlagen

- Anbindung eines Offshore-Windparks in das Verteilungsnetz

konkretisierte SK

• erläutern Ursachen und Prinzipien technischer Innovation,

MK:

• stellen technische Sachverhalte unter Verwendung geeigneter sprachlicher Mittel und angemessener Fachbegriffe adressatenbezogen sowie problemorientiert dar und präsentieren diese anschaulich (MK 9),

konkretisierte UK

• beurteilen datengestützt unterschiedliche Möglichkeiten der Dimensionierung und Ausführung eines technischen Systems bzw. seiner Subsysteme im Hinblick auf die Erfüllung der Anforderungen,

Versuchsmaterial:

• Windkoffer

Literatur:

• Karten mit geophysischen Daten

Internet-Links:

• http://www.iset.uni-kassel.de/oceanenergy/
  (Meeresströmungsturbine)

5. Perspektive 2050 – wie sieht der Energiemix der Zukunft aus?

- Netzstruktur heute und morgen

- Produktionskosten elektrischer Energie

- Innovative Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie

- Strombörsen

- Mein „Energie-Szenario“

konkretisierte UK

• bewerten die Umweltverträglichkeit von Kraftwerken,
• erörtern Chancen und Risiken technischer Innovationen.

HK:

• erstellen (Medien-) Produkte zu komplexeren technischen Sachverhalten und präsentieren diese (HK 5).

Internet-Links:

• http://www.kombikraftwerk.de/
  (Vernetzung von Erneuerbare-Energien-Kraftwerken)
• http://windmonitor.iwes.fraunhofer.de
  (Daten und Bedingungen zur Windenergienutzung)
• http://www.eex.com/de
  (Europäische Strombörse)

Leistungsbewertung:

• Referate zu verschiedenen Kraftwerkstypen
• Präsentation der „Energie-Szenarien“ der Schülerinnen und Schüler