Die Energiewende im Physikunterricht

Mission (im) possible – die Energiewende als Thema am Ringeisen-Gymnasium

Im Rahmen der Bildungsinitiative „3malE“ der LEW (www.lew-3male.de) bot sich für die Schülerinnen und Schüler der Klassen 10a und 10b am Freitag, dem 4. Mai 2018, die Möglichkeit, sich intensiv mit dem Thema der Energieversorgung im Großen und im Kleinen auseinander zu setzen. Nahezu über den ganzen Vormittag hinweg konnten sie durch Vorträge, selbst durchgeführte und dokumentierte Experimente sowie Rollenspiele zur Veranschaulichung der gesellschaftlichen Problematik einen fundierten und umfassenden Einblick in das vielfältige und höchst aktuelle Themengebiet gewinnen.

Schon in den letzten Jahren konnte das Ringeisen-Gymnasium als Partnerschule in Rahmen der 3malE-Initiantive verschiedene interessante Projekttage für die oberen Jahrgangsstufen anbieten. Dieses Jahr rückte das Thema der Energiewende in den Fokus, aufgearbeitet, präsentiert und betreut durch zwei junge Physiker der „Initiative junger Forscherinnen und Forscher e.V.“ Informativ und zu eigenen Gedanken anregend zeigte zunächst Daniel Friedrich mit einer lebendigen Präsentation die zentralen Aspekte des Themengebietes auf. Ausgehend von der schier unglaublichen, manchmal in völliger Selbstverständlichkeit gar nicht mehr wahrgenommenen Abhängigkeit des modernen Lebens von elektrischer Energie bildete die Frage nach Möglichkeiten der Versorgungssicherheit den gedanklichen roten Faden. Bereichert durch persönliche Erzählungen des derzeit im Bereich Nanooptik und Biophotonik promovierenden Physikers wurde den Teilnehmern beeindruckend vor Augen geführt, wie notwendig ein Wechsel vom fossilen zum nachhaltigen solaren Energiezeitalter ist. Mit welchen Techniken dies prinzipiell zu gestalten wäre, konnten die Schülerinnen und Schüler im zweitem Teil – der Experimentierphase – selbst erforschen.

Alle Experimente und Themen der Arbeitsaufträge stellten beispielhaft Möglichkeiten der Energieumwandlung dar, wobei als Primärenergie im Prinzip lediglich Bewegung, thermische Energie und Licht „angezapft“ wurde:

  • Vom Kaltluft-Fön aufgenommene elektrische Energie wird zu Bewegungsenergie der Luft und diese durch den am Windrad angeschlossenen Generator wieder zu elektrischer Energie. Welcher Anteil der ursprünglich aufgenommenen Energie ist am Ende wieder in elektrischer Form da?
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  • Nutzung vom Temperaturdifferenzen: Zwei getrennte Gefäße, dazwischen ein „Eisgenerator“ genanntes Gerät, an das ein Elektromotor mit Drehscheibe angeschlossen ist. Füllt man Eiswasser in das eine Gefäß und heißes Wasser in das andere, beginnt sich die Scheibe zu drehen. Je größer der Temperaturunterschied ist, desto mehr leistet der Motor.

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  • Wohin mit momentan überschüssiger Solarenergie? Strahlungsenergie der Lampe trifft auf die Solarzelle, deren abgegebene elektrische Leistung genutzt wird, um mit einer Pumpe Wasser nach oben zu bringen: Ein kleines Modell eines Pumpspeicherkraftwerks. Wie effektiv ist wohl diese Art der Energiespeicherung?

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Den Abschluss der Veranstaltung bildete ein geschickt konstruiertes Rollenspiel, bei dem sich die Beteiligten in verschiedene Charaktere hinein versetzen und deren Meinung in einer gruppeninternen Diskussionsrunde vertreten. Auf welches anschließende Statement – vier davon stehen vorformuliert zur Auswahl – wird sich die Gruppe als Kompromiss einigen? Interessante Streitgespräche entwickelten sich, mach einer fand sich in seiner Rolle persönlich gut getroffen, andere mussten für sich selbst fremde Standpunkte vertreten. Letztlich diente alles einer Öffnung der Gedanken und dem Begegnen vielfältiger Überzeugungen, deren Bandbreite in der Gesellschaft bekanntlich von extrem rückwärts gewandt bis hin zu radikal nachhaltig reicht.

Ganz im Sinne des Ausschlusses von Energiewandlung durch Verbrennung, stiftete übrigens Dr. Reinhard all denjenigen eine kleine Belohnung, die an diesem Tag mit dem Rad statt mit Hilfe eines Verbrennungsmotor-Fahrzeugs zur Schule kamen. Leider war der Anteil dieser Gruppe relativ klein. Sicher ein kleines, aber die große Problematik sinnbildlich aufzeigendes Bild: In weiten Teilen der Bevölkerung herrscht zwar inzwischen ein Bewusstsein für den sorgsamen Umgang mit Energie. Die persönliche, konkrete und möglicherweise mit Anstrengung verbundene Umsetzung nachhaltigerer Verhaltensweisen findet jedoch zu wenig statt. Auch ein wesentlicher Aspekt, der den Schülerinnen und Schüler an diesem Tag aufgezeigt wurde.

Dr. Bernd Reinhard