Photovoltaik - Lehrerinnen und Lehrer Bern LEBE

schulEnergie 

Unterrichtshilfe für 

die Oberstufe 

Gesponsert durch folgende Partner 

Photovoltaik

Vorwort 

Ich erinnere mich gut und gerne daran, wie ich in der vierten Klasse 

die Möglichkeit hatte, in einer wunderschönen Nacht mit klarem 

Himmel die Sternbilder zu beobachten. Noch heute finde ich 

«Orion» oder den «Grossen Bären», ohne lange zu suchen, obschon 

diese Erfahrung nun bald zwanzig Jahre her ist. Das Suchen der 

Sternbilder, das Ausrichten des Fernrohrs sowie der Austausch mit 

den Kolleginnen, welche das Sternbild schon entdeckt hatten, halfen 

mir, das im Schulzimmer Gehörte nachhaltig zu verinnerlichen! 

Solche praktischen Erfahrungen zu ermöglichen, ist ein wichtiges 

Anliegen des LEBE-Projekts «schulEnergie». Die Idee des Projekts 

ist, Photovoltaik nicht nur als Schulprojekt auf die Dächer zu 

installieren, sondern die Thematik zusätzlich in den Schulzimmern 

zu vermitteln und mit Hilfe von Experimenten zu er fahren und 

zu erleben. Die Integration der Thematik Solarenergie in den 

Unterricht führt zu einer Sensibilisierung der Schülerinnen und 

Schüler im Bereich der erneuerbaren Energien, welche eine 

wichtige Rolle in der Energiepolitik der Zukunft spielen werden. 

Mit Roland Marti konnte ein erfahrener Lehrer gewonnen werden, 

welcher mit viel Fleiss und Herzblut die Unterrichtshilfe «schulEnergie» 

für die Oberstufe erarbeitet hat. Darin wird Wert darauf gelegt, 

dass das aktuelle Thema «Solarenergie» mit geringem Vorbereitungsaufwand 

eins zu eins in der Klasse umsetzbar ist. In 

den vorbereiteten Lektionen wird detailliert beschrieben, wie der 

Unterricht gestaltet werden kann. Um den individuellen Ansprüchen 

zu genügen, kann aus drei Geschwindigkeitsstufen ausgewählt 

werden. Ausserdem sind weiterführende Informationen 

für die Lehrperson vorhanden. Das breit gefächerte Angebot von 

Informationen, Arbeitsblättern und Experimenten soll zu einem 

nachhaltigen Verstehen der Schülerinnen und Schüler führen. 

Die Unterrichtshilfe konnte dank der finanziellen Unter stützung 

von «Energie Schweiz» und «Lehrerinnen und Lehrer Bern 

LEBE» erarbeitet werden. Die Stiftung «3F Organisation» unterstützt 

das Projekt «schulEnergie» seit der ersten Projektidee. 

Besonderer Dank geht an den Ideenträger des Projekts 

Etienne Bütikofer, ohne dessen Vertrauen in mich dieses 

Projekt nie zustande gekommen wäre. 

Nun wünsche ich allen Interessierten viel Erfolg 

und Begeisterung beim Lehren und Lernen! 

Jonas Studer, Projektleiter

Einleitung 

Inhaltübersicht 

S. 3 

S. 4 

S. 6 

S. 8 

S. 9 

S. 9 

S. 19 

S. 34 

S. 60 

S. 81 

S. 86 

S. 115 

Einleitung 

Vorwort 

Zielsetzungen für die Unterrichtshilfe 

Verweise 

Zusätzliches 

Lektionsverlauf 

Lektionsverlauf IC 

Lektionsverlauf REGIO 

Lektionsverlauf Bummler 

Informationen für Lehrkräfte (Li 1–20) 

Hefteintragstexte 

Arbeitsblätter (AB 1–24) 

Lösungen zu den Arbeitsblättern (AB Lö 1–24) 

3 | schulEnergie Inhaltsübersicht

Einleitung 

Liebe Kollegin, lieber Kollege 

Die vorliegende Unterrichtsmappe hat zum Ziel, die Arbeit mit dem Thema Photovoltaik für dich so zu erleichtern, 

dass möglichst viele Schulkinder der Oberstufe den Zugang zu dieser Thematik finden dürfen. 

Die Unterrichtshilfe ist für drei Intensitätsstufen vorhanden: 

IC 

REGIO 

Bummler 

Intercity: mit ca. 8 Lektionen. Im Eiltempo wird nur das Wichtigste erarbeitet. 

Regioexpress: Mit ca. 14 Lektionen bleibt Raum für eine ausführliche Auseinandersetzung 

mit dem Thema. 

Bummler: Er enthält Stoff und Anregungen für ca. 15–25 Lektionen, was eine gründliche 

Vertiefung in die Thematik erlaubt. 

Den Lektionsvorschlägen sind Arbeitsblätter (AB 1–25) und Informationen für Lehrkräfte (Li 1–19) nachgelagert. 

Wo genügend Platz auf dem Lektionsblatt vorhanden ist, sind Li direkt angebracht. 

Die Nummerierung der AB und Li basiert auf der Bummler-Version, d. h., im IC und im Regio kommen nicht 

zwingend alle AB zum Zuge. 

Experimente und Material: 

Die Experimente sind so aufgebaut, dass kein kompliziertes Instrumentarium nötig ist. Vieles lässt sich mit der 

«Hausapotheke» einer Lehrkraft abdecken. In grösseren Schulen sollten im Physikraum die meisten Komponenten 

vorhanden sein. 

Und nun, viel Sonnen-Power für die Arbeit mit den Kindern! 

Roland Marti 

Impressum 

Herausgeber: Lehrerinnen und Lehrer Bern, LEBE 

Monbijoustrasse 36, 3001 Bern 

www.lebe.ch 

Autor: Roland Marti, marti.winteregg@bluewin.ch 

Projektleiter: Jonas Studer 

Korrektorat: Renate Kinzl 

Grafik: Fabian Kramer 

Erschienen: Mai 2013 

Entstanden im Rahmen des Projekts «schulEnergie», 

mit Unterstützung von LEBE und energie schweiz 

4 | schulEnergie Einleitung

Einleitung 

Zielsetzungen für die Unterrichtshilfe 

• Leicht anwendbar (pfannenfertig) 

Projektpaket ist für durchschnittlich interessierte Lehrpersonen leicht anwendbar. 

Zeitbedarf für die Einarbeitung ins Paket und UR-Material ist minim. 

• Erlebnishaft, Phänomen-bezogen 

Das Projektpaket enthält Elemente, die dem Kind einen erlebnishaften Zugang zu Solarenergie 

ermöglichen. Phänomene dürfen von Schülerinnen und Schülern erlebt werden. 

• Aktives Arbeiten Schülerinnen und Schüler können auch selber hantieren, experimentieren 

… 

• Sinne 

Beim «Erleben» der Solartechnologie sind möglichst viele Sinnestätigkeiten beteiligt. 

• Sparpotenzial 

Die Schülerinnen und Schüler lernen das Sparpotenzial kennen. Die Einsicht: «Gesparter 

Strom ist der billigste Strom!» soll erfasst werden. 

• Nachhaltigkeit, positiver Zugang 

Die Schülerinnen und Schüler erleben Solarenergie als nachhaltig, lebensfreundlich, zukunftsweisend, 

positiv. 

• Grenzen der Solarenergie 

Die Schülerinnen und Schüler lernen auch die Problemseiten und die begrenzten Möglichkeiten 

der Solarenergie kennen. 

• Aktualität 

Die Schülerinnen und Schüler wissen um die rasante Entwicklung der Technik rund um 

die Photovoltaik in Bezug auf Steigerung des Wirkungsgrads, Verbilligung der Erstellungskosten 

(Produktion) und Rentabilität. 

• Einstieg 

Ein guter Einstieg in das Thema ist sehr wichtig und wirkt sich nachhaltig auf Arbeit und 

Vertiefung aus. 

5 | schulEnergie Zielsetzungen

Verweise 

Literaturverweise 

Im Unterrichtspaket werden folgende Lehrmittel aktiv verwendete. 

Urknall 7 Physik Chemie Biologie, Klett u. Balmer Zug, 2005 



Internet-Adressen 

www.swissolar.ch 

www.aepliateliers.ch 

www.fussabdruck.at 

www.energiewissen.ch 

www.2000watt.ch 

www.tueftler.ch 

www.energieschweiz.ch 

www.solarkocher.ch 

6 | schulEnergie Verweise

Verweise 

Quellenangaben 

Ort Titel Quelle 

Li 1 Phaethon Gustav Schwab; «Sagen des klassischen Altertums»; 

Bearbeitet von Hugo von Eichhof; Wilhelm Goldmann 

Verlag; München (Auflage und Erscheinungsjahr fehlen) 

Anschaffung ca. 1965 

Li 4 Sonnenscheindauer Selber berechnete Werte aus Tabellen aus: Hans-Ulrich 

Keller; «Kosmos Himmelsjahr 2013»; Kosmos Verlag; 

ISBN 978-3-440-13097-1 

Li 7 Gesang der Geister über den Wassern Echtermeyer; «Deutsche Gedichte»; August Bagel 

Verlag Düsseldorf; Erweiterte Neuauflage 1979 © 1956 

August Bagel Verlag Düsseldorf; ISBN 3-513-53200-8 

Li 11 Energie- und Umweltbilanz der Solarenergie Herausgeber: Schweizerischer Fachverband für Sonnenenergie, 

Neugasse 6, 8005 Zürich, Telefon 044 

250 88 33, Fax: 044 250 88 35, Infoline: 0848 000 104 

info@swissolar.ch; www.swissolar.ch; Autor dieses 

Merkblattes: Gabor Doka, Doka Ökobilanzen, Zürich, 

Juni 2008 

Li 12 Energie- und Umweltbilanz der Solarenergie Herausgeber: Schweizerischer Fachverband für Sonnenenergie, 

Neugasse 6, 8005 Zürich, Telefon 044 

250 88 33, Fax: 044 250 88 35, Infoline: 0848 000 104 

info@swissolar.ch; www.swissolar.ch; Autor dieses 

Merkblattes: Gabor Doka, Doka Ökobilanzen, Zürich, 

Juni 2008 

7 | schulEnergie Verweise

Zusätzliches 

Ideen-Tüte für Spezialwochen oder ähnliche Projekte 

• Solarbackofen bauen oder ausleihen und diverse Essen und Backwaren aufbereiten 

• Kleinen Planetenweg massstablich erstellen 

• Sonnenuhr bauen 

• Exkursionen 

• Besichtigung einer Solarfabrik 

• Sonnentanz aufführen 

• Parabolkocher einsetzen 

• Sonnenscheindauer beobachten 

• In der Gemeinde einen Kataster der geeigneten Gebäude aufnehmen 

• Solarauto, Solarboot, Solarkarussell usw. basteln 

• Besitzer eines Solarfahrzeugs interviewen (Fahrzeug in Schule vorstellen) 

8 | schulEnergie Zusätzliches


IC 

9 | schulEnergie Lektionsverlauf IC

Lektion Ziele (Die Handlungsziele ergeben sich aus den unterschiedlichen Tätigkeiten, die im Lektionsverlauf angedeutet sind) 

1 Mit dem Phänomen Sonne als Licht-, Wärme- und Energiespender auseinandersetzen 

Die vielseitigen Beziehungen zwischen Mensch und Welt erkunden 

2 Die vielseitigen Beziehungen zwischen Mensch und Welt erkunden 

Distanzorientierung im Sonnensystem aufbauen. 

Resonanzbeziehung zwischen Sonne – Licht – Auge bewusst machen 

3 Sonnenaufbau kennen 

Kernfusionsprozess kennen lernen 

4 Sich an den Zusammenhang zwischen Materie und Energie herantasten 

Energie-Arten kennenlernen 

Energieträger und Formen der Umwandlung von Energie kennen lernen 

5 Energiequellen kennen und zuordnen lernen 

Stromquellen kennen lernen 

Prinzip der Stromerzeugung erfassen 

Stromversorgung kennen lernen 

6 Details zur Sonneneinstrahlung kennen lernen 

Gesamte Strahlenmenge der Sonne und die Menge, welche auf die Erde trifft, vergleichen 

Verschiedene Formen der direkten Nutzung von Sonnenenergie kennen lernen 

Funktionsweise der Solarzelle kennen lernen 

7 Komponenten einer Solaranlage kennen lernen 

Einblick in die Herstellung von Solarzellen gewinnen 

Einfluss der Lage und Exposition von Solarzellen erkunden 

Stromversorgung von der Inselanlage bis zum internationalen Stromnetz kennen lernen 

8 Den eigenen Stromverbrauch bewusst machen 

Begriff des ökologischen Fussabdrucks kennen lernen, den persönlichen erkunden 

Die Vision der 2000-Watt-Gesellschaft kennen lernen 

Reflektieren der Beschäftigung mit dem Thema Solartechnologie 

Inhaltsziele IC 

10 | schulEnergie Inhaltsziele

1. Lektion 

Hauptthemen: Einstieg / Sonne, wer bist du? 

Schritt Zeit Hilfsmittel 

1 Kerze anzünden und Phaeton erzählen, (vorlesen); Text: Schwab (Ehrfurcht 

vor der segensreichen Gleichmässigkeit des Sonnenganges wecken! Wehe, 

wenn Helios einmal stehen bliebe.) 

2 Lehrkraft erläutert Besonderheit der Kerzenflamme, deren Feuer stellvertretend 

für das Sonnenfeuer steht. 

3 Erkenntnisse: 

Kerze gibt Licht ab (rundum; Nähe hell, Distanz schwächer) 

Wärmestrahlung (in welcher Distanz verbrenne ich mich nicht mehr?) 

(Farben, Hitze … und Skizze) 

Brenn-«Stoff» = Wachs, Stearin, Erdöl, der sich durch Verbrennungsprozess 

umwandelt in Licht und Wärme 

Erdöl = gespeicherte Sonnenenergie aus Jahrmillionen (Vegetationsprozesse, 

Ablagerung, Transformation [Fossilien]! Besonderheit, die paradox erscheinen 

mag: Was Jahrmillionen in Finsternis lagert [wie auch Kohle] hat die 

Eigenschaft, Licht, Helligkeit zu erzeugen! [Gleichnis, verborgenes Licht, auch 

in Menschenseelen]) 

Kerzenflamme = Stellvertreter (Sinnbild / Ersatz / Statthalter) für Sonnenfeuer, 

Sonnenenergie. Was ist bei der Sonne (dem Original) anders? (Dimensionen, 

Erzeugung) 

4 Sonnenwissen: Vorwissen sammeln: Mind-Map «Sonne» 

zuerst allein, dann zu zweit 

a) Im Plenum Sammlung ergänzen 

b) Begriffe aus AB 2 lesen und besprechen 

c) Auf Mind-Map Vorlage AB 3 in 7 Ästen sortieren 

Äste des Mind-Maps: 

1. Mensch – Körper – Gesundheit 

2. Mensch – Technik 

3. Erde – Mond 

4. Zum Sonnensystem 

5. In und an der Sonne 

6. Kult – Kultur – Religion 

Bes. Begriffe aus der Wortsammlung auf AB 3: Erklärungen auf Li 4 

5 Grosse Distanzen: Die Sonne ist ca. 149 600 000 km von der Erde entfernt. 

Die Astronomen wählten diese Distanz als eine taugliche Einheit für Weltall- 

Dimensionen und nannten sie: 1 AE = eine Astronomische Einheit = 

8,3 Lichtminuten. Veranschaulichen / vorstellen: Sonnenuntergang passiert 

8,3 Minuten bevor wir ihn sehen) 

Pluto ist 40 AE entfernt (5 913 000 000 km) 

SchülerInnen schätzen lassen: Wie lange braucht für die Strecke Erde–Sonne: 

a) ein Flugzeug? (17 Jahre) b) ein Schnellzug? (170 Jahre) 

c) ein Wanderer? (3425 Jahre) 

8’ Li 1 

11 | schulEnergie IC 

1. Lektion 

5’ 

8’ Li 2 

15’ AB 1 

AB 2 

Li 3 

Li 4 

AB 3 

9’

2. Lektion 

Hauptthemen: Sonne, wer bist du? / Kraftpotenzial der Sonne / Aufbau der Sonne 


1 Exp 1 Hitzering mit Papier erkunden. (Normales Papier wird waagrecht ziemlich 

schnell von oben her bis auf Dochthöhe der Flamme herunterbewegt, dann 

schnell entfernt. Im Idealfall bildet sich ein braunschwarzer ca. 2 cm grosser Ring 

auf dem Papier. Heisseste Stelle in der Flamme [Achtung Feuermelder im Falle, 

dass das Papier anbrennt.]) 

2 «Wär nicht das Auge sonnenhaft, 

die Sonne könnt es nie erblicken, 

Läg nicht in uns des Gottes eigne Kraft, 

Wie könnt uns Göttliches entzücken?» 

(Goethe) 

Besprechen, erklären (Kugelform des Augapfels, spezielles Organ zur 

Wahrnehmung eines Teilbereichs der Sonnenstrahlen) 

3 Exp 2 Massstäbliches Modell in der Turnhalle: 

Es werden Grösse und Distanz von Sonne und Erde mit einem Ball und einem 

Stecknadelkopf verglichen. 

Der Balldurchmesser beträgt 25 cm. Dieser Durchmesser hat erstaunlicherweise 

nur 107-mal Platz zwischen Sonne und Erde! Das ergibt im Modell eine Distanz 

von 26,75 m. 

Wenn der Sonnendurchmesser 25 cm beträgt, muss der Erddurchmesser ca. 

109 mal kleiner sein, also 2,2 mm, was einem Stecknadelkopf entspricht. 

4 Mit Schülern den Steckbrief AB 4 erarbeiten: 

Sonnendurchmesser: 1 390 000 km 

Erddurchmesser: 12 756 km 

Berechnung Sonnendurchmesser / Erddurchmesser = 108,9-mal Platz (s. oben) 

Substanz: feuriger Gasball aus 24,8 % Helium und 73,5 % Wasserstoff 

Oberflächentemperatur: 5 500 °C; innen: 15–18 Mio. °C 


2. Lektion 

15’ 

5’ 

15’ 

Lupe, Papier 

Volleyball, 

Messband, 

Stecknadel 

10’ AB 4

3. Lektion 

Hauptthemen: Sonne, ihr unerschöpfliches Potenzial 


1 Aufbau der Sonne und Erscheinungen rund um die Sonne: 

Besprechung der Besonderheiten: Als Erdgewohnte stellen wir uns die 

Oberfläche der Sonne häufig zu klar und zu konkret vor. Bei diesen Temperaturen 

und den «magmatischen» Tätigkeiten stellt man sie sich besser fliessend, 

«sphärenhaft» oder hüllenförmig vor. 

Die Zahlen auf dem AB 3 sind von oben nach unten in folgender Reihenfolge 

einzusetzen: 

«Korona» (6) 

«Protuberanzen» (8) 

«Konfektionszone» (3) 

«Strahlungszone» (2) 

«Photosphäre» (4) 

«Kern» (1) 

«Chromosphäre» (5) 

«Sonnenflecken» (7) 

2 An Wandtafel Kernfusionsprozess erklären (einfache Erklärung): 

Unter dem riesigen Druck und der enormen Hitze in der Kernzone der Sonne 

prallen Wasserstoff-Atomkerne mit grosser Geschwindigkeit aufeinander, 

was eine Fusion zur Folge hat. Aus 4 Wasserstoffkernen bildet sich ein neuer, 

grösserer Heliumkern. Ein winziger Bruchteil der Materie geht bei diesem 

Vorgang «verloren», d. h., es löst sich Materie in Energie (Strahlung, Wärme 

usw.) auf. Dieser Bruchteil des Prozesses generiert die riesige Energiemenge, 

welche dann (nachdem die diversen Strahlungsarten in der Strahlungszone der 

Sonne teils abgeschwächt oder umgeformt worden sind) als Sonnenenergie 

hervorstrahlt. Die Wasserstoffvorräte sollten noch für weitere 4,5 Mia. Jahre 

ausreichen, dann besteht die Sonne vorwiegend aus Helium! 

Energieerzeugung: Kernfusionsprozess: Wasserstoff Helium Energie wird frei 

bei Massenreduktion Substanzverlust 

4 Wasserstoff-Atomkerne werden zu einem Helium-Atomkern verschmolzen. 

Aus der (verlorenen) Masse ist Wärme, Licht und radioaktive Strahlung entstanden. 

Strahlung: a) Elektromagnetische Strahlung (grösste Intensität im Bereich des 

sichtbaren Lichts). Dazu gehören auch Infrarot-, Ultraviolett-, 

Röntgen- und Radiostrahlen. Das variierende Magnetfeld der 

Sonne (abhängig von Sonnenflecken) schützt auch die Erde vor 

kosmischen Einflüssen aus dem All. 

b) Teilchenstrahlung (Neutrinos und geladene Teilchen des 

Sonnenwindes). Die Atmosphäre dämpft etliche davon ab. 

3 AB 7 erarbeiten 

Lösungen: Vier Wasserstoff-.................... Helium-Atomkern verschmolzen. 

Dabei gehen 4 000 Mio. t verloren, umgewandelt in Wärme, Licht, radioaktive 

Strahlungen. 4–5 Mia. Jahre .................. Fusion 

15’ AB 5 

15’ HE 2 

15’ AB 7 


3. Lektion

4. Lektion 

Hauptthemen: Materie oder Energie? 


1 Einstein-Formel erklären. (SchülerInnen kennen sie evtl.?) 

Grundsätzlich ist jede Form von Materie auch Energieträger. 

Falls Zeit: Brennholzscheit und Asche: Sichtbar als Holz = eingelagerte 

Kohlenstoffe, löst sich im Verbrennungsprozess als Materie fast vollständig auf 

und ist im Feuer zu Wärme und Licht geworden. 

Einstein-Formel: E = mc 2 

(Energie = Masse mal Lichtgeschwindigkeit* im Quadrat) 

Die zwei «Daseinsformen» von «Energie» 

* Lichtgeschwindigkeit = 300 000 km/s oder 7 × um die Erde in 1 sec! 

Energie ist: Energie ist: 

Licht 

Wärme oder andere 

Strahlung 

… wenn sie als aufgelöste Materie 

entweicht (s. Fusionsprozess 

von Wasserstoffkernen oder 

Kernspaltung) 

Masse oder Materie 

… wenn sie als verfestigte Licht-, 

Wärme- oder andere Strahlen 

auftritt (z. B. Photosynthese im Blatt) 

Energie ist «verflüssigte» Masse Materie ist verfestigte Energie 

2 Arten der Energie sammeln: 

Höhenenergie, Bewegungsenergie, Spannenergie = mechanische 

Energieformen 

Wärmeenergie, Chemische Energie, Strahlungsenergie, Kernenergie = stecken 

als innere Energieform oft schon Millionen Jahre in Energieträgern 

Exp 3 Demonstration chemische Energie: Schwefelpulver und Kaliumchlorat 

mischen!! explosiv!! Messerspitze davon auf Eisenplatte geben, mit Hammer 

drauf schlagen Explosion, Gestank, Hammer wird gehoben … = Energie 

Als Ergänzung Text «Energie – Antrieb für alles» beiziehen 

3 Energieformen veranschaulichen: 

Exp 4 Wäscheklämmerli: (Feder = Spannenergie) 

Spielzeugauto mit Rampe (Bewegungsenergie aus Höhenenergie) 

Bilder und evtl. Text aus «Keine Arbeit ohne Energie» aus Urknall 7 S. 100 beiziehen 

4 Verschiedene Energieträger / Energie ist wandelbar 

Die oben erwähnten Energien können in unterschiedlichen Formen erscheinen 

oder gespeichert liegen. Man spricht von verschiedenen Energieträgern. 

Energie, die Arbeit verrichtet, wandelt sich in andere Formen um. 

Exp 5 Eisenkugel auf Schaumstoffkissen fallen lassen: Umwandlungskette: 

Höhenenergie (Kugel oben) wird zu Bewegungsenergie (Fall). Auf das 

Schaumstoffkissen wirkt sie als «Verformungsenergie» und «elastische Energie». 

Text «Wandelbare Energie» S. 100 Abschnitt «Umwandlungsketten» lesen 

10’ HE 3 

HE 4 


4. Lektion 

15’ 

8’ 

12’ 

Urknall 9, 

S. 98 

HE 6 

Schwefelpulver, 

Kalium 

chlorat, 

Eisenunterlage, 

Hammer 

Urknall 7, 

S. 102 

AB 9 

Wäscheklämmerli,Spielzeugauto 

Urknall 9, 

S. 100 

Eisenkugel, 

Schaumstoffkissen

5. Lektion 

Hauptthemen: Sonnenenergie – wo überall Sonne drin steckt / Energieformen / 

Verschiedene Energieträger 


1 Zu den Energieträgern gehören: Erdöl, Erdgas, Kohle, Biomasse, Uran usw. 

Als Energiequelle betrachtet man: Wind, Wasser, Sonne, Gezeiten, Erdwärme 

usw. 

Als Ursprung all dieser Energievorkommen ist aber die Sonne anzusehen. 

2 Den Unterschied von erneuerbaren und nicht erneuerbaren Energieträgern 

erarbeiten. (Energieträger auf Zettel schreiben, an Wandtafel gruppieren) 

Erneuerbare Nicht erneuerbare 

Sonne, Wind, Wasser, Biomasse, 

Gezeiten, Erdwärme 

Dann AB 9 2. Teil lösen 

Kohle, Erdöl, Erdgas 

3 Stromquellen: Strom wird auf verschiedene Arten erzeugt: (sammeln) 

Flusskraftwerke, Speicherseekraftwerke, Pumpspeicherkraftwerke, 

Gezeitenkraftwerke, ölthermische Kraftwerke, geothermische Kraftwerke, 

Windkraftwerke, Kohlekraftwerke, Kernkraftwerke, Parabol- oder photovoltaische 

Solarkraftwerke, Diesel-, Benzin- oder Biogasaggregate (Notstromgruppen) 

4 Wie wird Strom erzeugt? 

Am Beispiel Dynamo erklären: 

Lesen und besprechen des Textes S. 122 (evtl. 123, 124) 

5 Übliches System der Stromversorgung: 

Komponenten eines Wasserkraftwerks 

Zuerst Vorwissen sammeln, dann AB 12 beiziehen, vervollständigen 

Staubecken, Druckleitung, Düse, Turbine, Regler (Drehzahl muss konstant 

bleiben wegen Netzfrequenz. Der Regler öffnet oder drosselt den Wasserstrom 

je nach Belastung des Generators) 

Generator, Stromabnehmer, Verteileranlage, Stromnetz 

8’ HE 7 


5. Lektion 

10’ 

45’ 

6’ 

AB 9 

HE 8 

12’ AB 13 

Urknall 8, 

S. 122 

9’ AB 14

6. Lektion 

Hauptthemen: Viele Wege führen nach (ST)ROM / Die vielfältige Nutzung der Sonnenenergie / 

Photovoltaik – wie funktioniert die Zelle? 


1 Einfachen Stromkreis besprechen; Vergleich dazu: Einfacher «Stromkreis» im 

Lokalnetz: KW Verteileranlage Trafostation Freileitung (oder Erdleitung) 

Hausanschluss Verbrauchsgeräte Null-Leiter zurück ins KW 

2 Sonnenstrahl, der uns erreicht: 

Die Sonneneinstrahlung gibt das 10 000-Fache der Energie, die wir zurzeit 

verbrauchen, an uns ab. Schade, dass wir nicht mehr davon zu nutzen 

verstehen. (1985 war es noch das 17 000-Fache) 

Sonneneinstrahlung (Wie viele Strahlen erreichen die Erde?) 

1 / 2 232 006 013 der Sonnenoberfläche ist auf die Erde zu gerichtet. 

3 Wenngleich fast alle Energiequellen auf die Sonne zurückzuführen sind, versteht 

man unter Nutzung von «Sonnenenergie» doch vor allem Photovoltaik und 

Sonnenkollektoren. 

4 Der Unterschied: 

Bei der Photovoltaik wird mit Sonnenstrahlung und einem Halbleitersystem 

elektrischer Strom erzeugt (Solarzelle) 

Beim Sonnenkollektor wird die Sonnenwärme konzentriert auf ein 

Wasserkreislaufsystem übertragen (Warmwasser-Gewinnung) 

Aus Internet Bilder zu den beiden Technologien suchen. SchülerInnen bringen 

Solarzellen von zuhause (oder z. B. aus Koffer) 

5 Die vielfältige Nutzung der Sonnenenergie: 

Im Sonnenenergierad sind die verschiedenen Nutzungsmöglichkeiten der 

Sonnenenergie dargestellt. Die SchülerInnen haben den Auftrag (einzeln oder in 

Gr.), die Arten den Texten zuzuordnen 

6 Aufbau der Solarzelle besprechen, erklären: 

Zwei dünne Siliziumschichten (Halbleiter), die eine mit Phosphor-, die andere 

mit Bor-Atomen durchsetzt, liegen aufeinander. Durch Sonneneinstrahlung setzt 

eine chemische Reaktion ein. Die Schicht zwischen den beiden Materialien 

wird dadurch zu einem elektrischen Feld, das den einsetzenden Ausgleich der 

(+)- und der (–)-Ladungsträger unterbricht. Somit entsteht oben ein Überschuss 

von negativen, unten einer von positiven Teilchen. Kontaktfinger sammeln die 

überschüssige Ladung. Über einen Stromkreis mit zwischengeschaltetem 

Verbraucher fliesst mit einer Spannung 0,5 V Strom. Die in Serie geschalteten 

Solar-Module liefern dann den Gleichstrom in der gewünschten Spannung. 

AB 15 bearbeiten. Lösungen: 1. Grenzschicht (elektrisches Feld); 2. n-Schicht 

(Silizium mit Phosphor-Atomen); 3. p-Schicht; 4. Licht; 5. Positive Teilchen 

(wandern nach unten); 6. Negative Teilchen (wandern nach oben); 

7. Kontaktfinger; 8. Rückseitenkontakt; 9. Stromkreis; 10. Verbraucher 


6. Lektion 

5’ 

13’ AB 15 

2’ 

5’ Li 8 

8’ AB 17 

12’ AB 18 

Li 9

7. Lektion 

Hauptthemen: Der Sonne zugewandt – Ausrichtung Solaranlage / Wie kommt der Strom zu mir? 


1 Komponenten einer Solaranlage 

Solarmodul, Wechselstromrichter; evtl. Batterien (als Puffer bei Inselanlagen) 

Inselanlage – netzverbunden 

Halbleiterdarstellung ist auch mit zwei Wandtafelschwämmen und dazwischenliegenden 

Folienstreifen möglich. Diese Schicht verändert ihre Durchlässigkeit 

oder Sperrwirkung je nach aufgebautem Magnetfeld, das abhängig ist 

von den Energiestrahlen der Sonne. Nach dem Ventilprinzip können 

Elektronen nach oben durchdringen, der Rückweg aber ist versperrt oben 

Elektronenüberschuss (–), unten ungebundene Protonen (+) in Überzahl. 

Spannung 

2 Herstellung, Problematik – Vorteile gegenüber anderen Stromerzeugern, 

Preisentwicklung, politische Rahmenbedingungen (Baugesuche, finanzielle 

Unterstützung), KEV 

3 Mit den SchülerInnen die wichtigsten Kriterien für eine optimale Ausrichtung 

erarbeiten 

Beste Lage für die Montage von Solarzellen besprechen: 

Südorientierung; horizontaler Neigungswinkel; Sommer – Winter (Sonnenstand) 

Regulierbare Positionen (Steuerungsenergie und Technik?) 

Integration in Dachflächen 

4 Auftrag: SchülerInnen suchen im Internet unter www.swissolar.ch den 

Solardachrechner. Sie lassen dort ihren Standort berechnen. 

Angaben auf AB 20b festhalten (Sucharbeit parallel zu schriftlichen Arbeiten, 

wie AB 10 vervollständigen) 

5 Besonderheiten einer Inselanlage – als Gegensatz internationales Stromnetz: 

Funktionsweise der Netzeinspeisung, Regulierung international, 

Problematik: Nachfrage und Angebot, Bandenergie, Spitzenzeiten und 

Überschuss. Regulierung mit flexiblen Hochdruck-Wasserkraftwerken, 

Pumpspeicherkraftwerke (Grimsel) 

Text: «Lange Leitung mit Problemen», in 4 Gruppen je einen Text vorbereiten 

lassen, dann lesen und besprechen 

7’ AB 19 

7’ Li 10 

bis 

Li 14 


7. Lektion 

8’ 

15’ AB 20a/b 

8’ 

Urknall 8, 

S. 128

8. Lektion 

Hauptthemen: Sparpotenzial, Jagd auf Stromfresser / Die 2000-Watt-Gesellschaft 


1 Mein täglicher Stromverbrauch 

SchülerInnen erstellen ein Protokoll ihres täglichen Stromverbrauches vom 

Aufstehen bis zum Ins-Bett-Gehen 

Einsparungsmöglichkeiten besprechen, gruppenweise Vorschläge erarbeiten 

(für die Schule, privat) 

2 Mein ökologischer Fussabdruck: 

Die SchülerInnen erstellen im Internet unter folgender Adresse ihren ökologischen 

Fussabdruck: www.mein-fussabdruck.at 

• Was erstaunt? 

• Wo liegt Sparpotenzial drin? 

(Meist bringt das Fleischessen den SchülerInnen eine hohe Belastung 

im Fussabdruck) 

3 2000-Watt-Gesellschaft, was ist das? 

Besprechen, was damit gemeint ist 

Diskussion über die Realisierbarkeit (politisches Rollenspiel) 

Grossräte pro und Grossräte kontra, WWF-, Pro Natura-, Greenpeace-Vertreter, 

AKW-Betreiber, AKW-Befürworter, Stromkunden: Villenbesitzer, Mieter, 

Solarhausbewohner 

7’ AB 22 


8. Lektion 

20’ 

5’ Li 16 

Li 17 

4 Lernzielkontrolle 10’ AB 25


REGIO 

19 | schulEnergie Lektionsverlauf REGIO




Menschlichen, technischen Einfluss auf Wirksamkeit der Sonne erfahren 

Distanzorientierung im Sonnensystem aufbauen 

3 Resonanzbeziehung zwischen Sonne – Licht – Auge bewusst machen 

Sonnenaufbau kennen 

4 Kernfusionsprozess kennen lernen 

Vorstellung über das nahezu unerschöpfliche Energiepotenzial der Sonne aufbauen 



6 Energieträger und Formen der Umwandlung von Energie kennen lernen 

Energiequellen kennen und zuordnen lernen 

7 Zusammenhang zwischen Sonnenenergie und sphärischem Wasserkreislauf erfassen 

8 Zusammenhang zwischen sphärischem Wasserkreislauf und Stromproduktion kennen lernen 


9 Prinzip der Stromerzeugung erfassen 


Details zur Sonneneinstrahlung kennen lernen 

Gesamte Strahlenmenge der Sonne und die Menge, welche auf die Erde trifft vergleichen 

10 Verschiedene Formen der direkten Nutzung von Sonnenenergie kennen lernen 


Komponenten einer Solaranlage kennen lernen 

11 Einblick in die Herstellung von Solarzellen gewinnen 

Einfluss der Lage und Exposition von Solarzellen erkunden 

12 Fragen der Stromversorgung besprechen und Situation Strommarkt kennen lernen 

Die physikalischen Begriffe von Leistung und kWh erarbeiten und vertiefen 

Umgang mit Stromverbrauch erkunden, reflektieren 

13 Begriff des ökologischen Fussabdrucks kennen lernen, den persönlichen erkunden 

Die Vision der 2000-Watt-Gesellschaft kennen lernen, besprechen 

14 Faktoren zur Rentabilität der Solartechnologie kennen lernen und besprechen 


Inhaltsziele REGIO 

20 | schulEnergie Inhaltsziele

1. Lektion 



1 Alle SchülerInnen erhalten ein Kerzlein auf Blechbödeli (Deckel Konfiglas) 4’ Christbaumkerzen, 

Blechbödeli 

2 Phaeton erzählen, (vorlesen); Text: Schwab (Ehrfurcht vor der segensreichen 

Gleichmässigkeit des Sonnenganges wecken! Wehe, wenn Helios einmal stehen 

bliebe.) 

3 Kerzenflamme besprechen (UR-Gespräch) nach Beobachten, Fühlen, Farben, 

Grösse … 



















Erzeugung) 

6 Sonnenwissen: Vorwissen sammeln: Mind-Map «Sonne», 1. Teil: 


(Hausaufgabe: 10 zusätzliche Wörter sammeln) 

8’ Li 1 

21 | schulEnergie REGIO 

1. Lektion 

5’ 

10’ 

8’ Li 2 

Christbaumkerzen, 

80g/m 2 - 

Papier 

10’ AB 1

2. Lektion 

Hauptthemen: Sonne, wer bist du? / Kraftpotenzial der Sonne 


1 Sonnenwissen: Vorwissen sammeln: «Sonne», 2. Teil: 



c) Auf Mind-Map Vorlage AB 3 in 7 Ästen sortieren der Begriffe 

aus der Wortsammlung auf AB 3: Erklärungen auf Li 4 








2 Exp 2 Wärmekraft aus der Flasche: 

2 Eineinhalbliter-Pet-Flaschen werden mit weissem resp. schwarzem Papier 

umspannt und mit Wasser gefüllt. Nachdem die Anfangstemperatur des Wassers 

ermittelt ist, werden die Flaschen an die Sonne gestellt. Messungen nach 

10 bis 20 min. Resultate in Tabelle erfassen. 

Beispiel: 

Zeit Flasche mit weissem Papier Flasche mit schwarzem Papier 

14.15 Uhr 14 ºC 14 ºC 

14.50 Uhr 16 ºC 19 ºC 

15.50 Uhr 22 ºC 28 ºC 










4 Exp 3 Wärmekraft mit der Lupe erfahren. Bei Sonnenschein draussen 

durchführen. Brennpunkt auf Handfläche justieren, Papier (an Rissstelle) 

anbrennen lassen (Achtung Feuermelder) 

8’ AB 1 

AB 2 

Li 3 

Li 4 

AB 3 


2. Lektion 

18’ 

8’ 

9’ 

2 Pet-Flaschen, 

Papier A3 

weiss/ 

schwarz, 

Thermometer 

Lupe, Papier

3. Lektion 

Hauptthemen: Sonne, wer bist du? / Aufbau der Sonne 






(Goethe) 

Besprechen, erklären (Kugelform des Augapfels, spezielles Organ zur 

Wahrnehmung eines Teilbereichs der Sonnenstrahlen) 






von 26,75 m. 










Besprechung der Besonderheiten 

Als Erdgewohnte stellen wir uns die Oberfläche der Sonne häufig zu klar und zu 

konkret vor. Bei diesen Temperaturen und den «magmatischen» Tätigkeiten stellt 

man sie sich besser fliessend, «sphärenhaft» oder hüllenförmig vor. 


einzusetzen: 






«Kern» (1) 




3. Lektion 

5’ 

15’ 

Volleyball, 

Messband, 

Stecknadel 

10’ AB 4 

15’ AB 5

4. Lektion 








Vorgang «verloren», d. h., es löst sich Materie in Energie (Strahlung, Wärme usw.) 

auf. Dieser Bruchteil des Prozesses generiert die riesige Energiemenge, welche 

dann (nachdem die diversen Strahlungsarten in der Strahlungszone 

der Sonne teils abgeschwächt oder umgeformt worden sind) als Sonnenenergie 






Aus der (verlorenen) Masse ist Wärme, Licht und radioaktive Strahlung 

entstanden. 











Strahlungen. 

4–5 Mia. Jahre .................. Fusion 

3 AB 8 «Sonnenrechnungen»: Die Sonne im Zentrum! 

Besprechen, Erklären der Formel Kugeloberfläche (r 2 × π × 4) 

(Aufgaben zu Distanzen, Oberfläche und Querschnitt-Flächen, 

Strahlungsbruchteil, der auf Erde entfällt) 

15’ HE 2 

10’ AB 7 

20’ AB 8 


4. Lektion

5. Lektion 













Licht 


Strahlung 




Kernspaltung) 






2 Alles, was lebt und sich bewegt, benötigt Energie!? 

Stimmt diese These? Diskussion Plenum 

Lektüre des Textes S. 92 

Schlussfolgerung ableiten: Freigesetzte Energie kann etwas bewirken! 

Definition im physikalischen Bereich: «Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu 

verrichten» (evtl. als HE) 



Energieformen 

Wärmeenergie, chemische Energie, Strahlungsenergie, Kernenergie stecken als 

innere Energieform oft schon Millionen Jahre in Energieträgern 



draufschlagen Explosion, Gestank, Hammer wird gehoben … = Energie 






10’ HE 3 

HE 4 


5. Lektion 

15’ 

12’ 

8’ 

Urknall 9, 

S. 92 

HE 5 

Urknall 9, 

S. 98 

HE 6 

Schwefelpulver, 

Kalium- 

chlorat, 

Eisenunterlage, 

Hammer 

Urknall 7, 

S. 102 

Wäscheklämmerli,Spielzeugauto

6. Lektion 

Hauptthemen: Sonnenenergie – wo überall Sonne drin steckt / Energieformen / 

Verschiedene Energieträger 


1 Rekapitulieren: gesammelte Energieformen (aus Lektion 7) 

Mit AB 9 Energieformen zuordnen 





Exp 7 Eisenkugel auf Schaumstoffkissen fallen lassen: 

Umwandlungskette: Höhenenergie (Kugel oben) wird zu Bewegungsenergie 

(Fall). Auf das Schaumstoffkissen wirkt sie als «Verformungsenergie» und 

«elastische Energie». 




usw. 









15’ AB 9 

12’ Li 5 

Urknall 9, 

S. 100 

8’ HE 6 

Eisenkugel 

Schaumstoffkissen 

10’ AB 9 

HE 7 


6. Lektion

7. Lektion 

Hauptthemen: Vom gewaltigen Kreislauf des Wassers 


1 Gesang der Geister über den Wassern (Goethe): 

Das Gedicht vorlesen. Beim 2. Mal versuchen SchülerInnen den Vorgang mit 

Skizzen zu illustrieren. 

3 Vom Kreislauf des Wassers: 

An Wandtafel oder mit Folie von AB 10 den Kreislauf des Wassers darstellen und besprechen 

Was die Sonne alles bewirkt: (Kommentar zu AB 10) 

Mit ihrer Energie setzt sie einen gewaltigen Kreislauf in Gang. Die Wärmekraft 

ihrer Strahlen lässt Meerwasser und andere Feuchtigkeitsvorkommen 

(Tropenwald, Seen usw.) verdunsten und tausende von Metern in die Atmosphäre 

emporsteigen. Zudem bringt sie mit ihrem Wärmeeinfluss grosse und kleine 

«Windströmungs-Systeme» zum Zirkulieren (Passat …). Diese verfrachten die 

Feuchtigkeit in den Wolken bis zu den höchsten Gebirgsketten, wo sie ausregnen 

oder als Schnee fallen und teilweise in Gletschern oder Stauseen gespeichert 

werden. In diesem «Klimasystem» unterstützt und bewirkt die Sonne auch 

unzählige biologische Abläufe. Pflanzen und Tiere – ja alle Lebewesen – werden 

und vergehen. Zu Lebzeiten wie auch nach dem Tod produzieren sie Biomasse, 

welche sich z. T. schon vor Jahrmillionen in Kohle, Erdöl und Erdgas, aber auch in 

Holz und Kompost abgelagert hat. Beziehen wir die verschiedenen kosmischen 

Schöpfungsereignisse des Sonnensystems mit ein, sind auch Gezeiten (Mond, 

Erdrotation), Geothermik (abgesonderte glühende Sonnensubstanzen), 

radioaktive, spaltbare Elemente wie Uran (aus chemischen Vorgängen im 

Magmabereich und im Abkühlungsprozess der Erdkruste) auf die Sonne 

zurückzuführen. 

4 Veranschaulichung mit Text und Bild S. 131 (die 4 Texte gruppenweise 

vorbereiten lassen) 

5 Gedicht «Gesang der Geister über den Wassern» repetieren 

Sprache: Gedicht im Laufe der nächsten Tage mit der Klasse repetieren 

(Jedes Kind lernt 2–4 Zeilen die Klasse kann das ganze Gedicht auswendig) 

15’ Li 6 

15’ AB 10 

HE 8 


7. Lektion 

15’ 

3’ 

Urknall 8, 

S. 131

8. Lektion 

Hauptthemen: Energieerhaltung / Viele Wege führen nach (ST)ROM 


1 Mit AB 10 den Kreislauf des Wassers vertiefen 7’ AB 10 

2 Energie kann sich wandeln / Energieerhaltungsgesetz 15’ Urknall 9, 

S.101 

HE 9 






Evtl. recherchieren SchülerInnen selber im Internet 





8. Lektion 

8’ 

15’ 

Urknall 8, 

S. 122

9. Lektion 

Hauptthemen: Viele Wege führen nach (ST)ROM 


1 Funktionsweise des Dynamos oder des Generators mit AB 11 vertiefen 10’ AB 13 








3 Exp 8 Einfachen Stromkreis stecken (mit Zelle oder Batterie als Quelle) 

Vergleich dazu: Einfacher «Stromkreis» im Lokalnetz: KW Verteileranlage 

Trafostation Freileitung (oder Erdleitung) Hausanschluss Verbrauchsgeräte 

Null-Leiter zurück ins KW 



verbrauchen, an uns ab. Schade, dass wir nicht mehr davon zu nutzen 

verstehen. (1985 war es noch das 17 000-Fache) 

Sonneneinstrahlung (Wie viele Strahlen erreichen die Erde?) 

AB 15 (Zeichnung Abstrahlung …) besprechen HA anfärben 


12’ AB 14 


9. Lektion 

10’ 

Je nach 

Ausstattung 

Physikraum 

Schule: 

Stromquelle 

(Batterie, Solarzelle 

oder 

Netzgerät); 

Schalter; 

Lampen oder 

Motoren 

15’ AB 15 

AB 16 

HE 10

10. Lektion 

Hauptthemen: Die vielfältige Nutzung der Sonnenenergie / Photovoltaik – wie funktioniert die Zelle? 





2 Am Rande sei noch die Photolyse erwähnt: 

Hierbei werden Wassermoleküle mit Licht aus dem nicht sichtbaren Bereich 

bestrahlt. Dadurch werden die Moleküle gespalten. Durch einen Prozess mit 

Mangan-Ionen werden Elektronen frei, welche zur Energiegewinnung genutzt 

werden. (2 H 2 O O 2 + 4 H + + 4 e - ) 


























6 Exp 9 Stromkreis mit Solarzelle (notfalls Batterie), Schalter, Lampe oder Motor 12’ 

7 Komponenten einer Solaranlage: 


Inselanlage – netzverbunden 


10. Lektion 

2’ 

3’ 

10’ Li 8 

HE 12 

13’ AB 17 

15’ AB 18 

Li 9 

Li 10 

7’ AB 19

11. Lektion 

Hauptthemen: Der Sonne zugewandt – Ausrichtung Solaranlage / Wie kommt der Strom zu mir? 


1 Herstellung, Problematik – Vorteile gegenüber anderen Stromerzeugern, 

Preisentwicklung, politische Rahmenbedingungen (Baugesuche, finanzielle 

Unterstützung), KEV 

Halbleiterdarstellung ist auch mit zwei Wandtafelschwämmen und dazwischen- 

liegenden Folienstreifen möglich. Diese Schicht verändert ihre Durchlässigkeit 

oder Sperrwirkung je nach aufgebautem Magnetfeld, das abhängig ist 

von den Energiestrahlen der Sonne. Nach dem Ventilprinzip können 

Elektronen nach oben durchdringen, der Rückweg aber ist versperrt oben 

Elektronenüberschuss (–), unten ungebundene Protonen (+) in Überzahl. 

Spannung 


erarbeiten 







Angaben auf AB 20a festhalten (Sucharbeit parallel zu schriftlichen Arbeiten, 


4 Auftrag: SchülerInnen schätzen, wie viele m 2 Solarpaneele bei ihnen montiert 

werden könnten Menge produzierten Stroms Vergleich mit Bedarf und Wert 

des erzeugten Stroms 

10’ Li 13 

Li 14 


11. Lektion 

8’ 

15’ AB 21 

12’ AB 21 

Li 13 

Li 14

12. Lektion 

Hauptthemen: Watt & Co. / PS und kW 









2 Watt & Co. / PS und kW: 

1. James Watt (Spalte rechts), sein Leben 

2. «Feuer, Dampf und Pferdestärken», Definition von 1 PS, Umwandlung in kW, 

Gebrauch für Elektrogeräte 

3. Rechnen mit kWh 

SchülerInnen schätzen, wie viel einige Haushaltsgeräte verbrauchen: 

Nachttischlampe: 40 W; PC: 400 W; Wasserkocher: 1800 W; 

Kaffeemaschine: 1000 W; Walkman-Motor: 0,1 W 

Text erarbeiten «Leistung aus der Steckdose» (Urknall 8, S. 100) 

3 Leistungsrechnerei: 

Verschiedene Glühbirnen vorlegen, Watt-Angaben vergleichen 

Watt {W} = Leistung und gibt somit den Stromverbrauch an. Die Helligkeit des 

Leuchtkörpers hängt aber auch von der Bauweise ab (herkömmliche Glühbirne, 

Joddampflampe, Sparlampe, Halogenlampe, LED-Lampe …) 

So kann eine Sparlampe mit 15 W Stromverbrauch ebenso hell leuchten wie eine 

75-W-Glühbirne. 

Wie wird die Leistung berechnet? 

Beschriftung Leistung Spannung Stromstärke 

Formel (Power) P = U × I 

Einheiten Watt Volt Ampère 

4 Was ist 1 kWh? 

3.–5. Spalte «Messung der elektrischen Arbeit» lesen, besprechen, 

Fragen klären 

Violette Spalte selbständig lesen, dann Zähleraufgabe (beiges Kästchen) 

berechnen (Lösung: 45 kW) 



Aufstehen bis zum Ins-Bett-Gehen 

Einsparungsmöglichkeiten besprechen, gruppenweise Vorschläge erarbeiten 



12. Lektion 

8’ 

13’ 

9’ 

5’ 

Urknall 8, 

S. 128 

Urknall 8, 

S. 99 

Urknall 8, 

S. 100 

Urknall 8, 

S. 101 

Urknall 8, 

S. 102 

10’ AB 22

13. Lektion 
















Je nach Klassengrösse und Bedarf für jede Rolle ein Kärtchen vorbereiten 

14. Lektion 

Hauptthemen: Solarenergie in unserer Gemeinde 

33 | schulEnergie REGIO 13. / 14. 1. Lektion 

25’ 

20’ Li 16 

Li 17 


1 Strom der sich rechnet: Investitionsrechnung zu einer Photovoltaik-Anlage: 

Die massgebenden Faktoren besprechen, Angaben erkunden, 

Berechnungen gem. AB 23 durchführen 

15’ AB 23 

2 Lernzielkontrolle 25’ AB 25 

3 Rückblick: Was nehme ich an wichtigsten Erkenntnissen aus der 

Unterrichtsunterstützung Photovoltaik mit? 

5’


Bummler 

34 | schulEnergie Lektionsverlauf Bummler




Menschlichen, technischen Einfluss auf Wirksamkeit der Sonne erfahren 

Distanzorientierung im Sonnensystem aufbauen 

3 Resonanzbeziehung zwischen Sonne – Licht – Auge bewusst machen 

4 Sonnenaufbau kennen 

5 Wirksamkeit der Sonnenenergie erfahren 

6 Kernfusionsprozess kennen lernen 

Vorstellung über das nahezu unerschöpfliche Energiepotenzial der Sonne aufbauen 



8 Energieträger und Formen der Umwandlung von Energie kennen lernen 

9 Energiequellen kennen und zuordnen lernen 

Zusammenhang zwischen Sonnenenergie und sphärischem Wasserkreislauf erfassen 

10 Photosynthese als Umwandlungsprozess von Lichtstrahlen (Energie) in Pflanzensubstanz (Materie) 

erfassen 

Entstehung der fossilen Energiequellen kennen lernen 

11 Zusammenhang zwischen sphärischem Wasserkreislauf und Stromproduktion kennen lernen 

Energie-Erhaltungs-Gesetz und Dilemma um Perpetuum mobile kennen lernen 

12 Energieträger, Energienutzer unterscheiden können 

Energiewege bewusst machen 

13 Prinzip der Stromerzeugung erfassen 



14 Details zur Sonneneinstrahlung kennen lernen 

Gesamten Strahlenmenge der Sonne und die Menge, welche auf die Erde trifft vergleichen 

15 Verschiedene Formen der direkten Nutzung von Sonnenenergie kennen lernen 


16 Komponenten einer Solaranlage kennen lernen 

17 Einblick in die Herstellung von Solarzellen gewinnen 

Vor- und Nachteile der Solarenergie erkunden 

Einfluss der Politik auf Solartechnologie erfassen 

18 Einfluss der Lage und Exposition von Solarzellen erkunden 

19 / 20 Fragen der Stromversorgung besprechen und Situation Strommarkt kennen lernen 

Die physikalischen Begriffe von Leistung und kWh erarbeiten und vertiefen 

Umgang mit Stromverbrauch erkunden, reflektieren 

21 Begriff des ökologischen Fussabdrucks kennen lernen, den persönlichen erkunden 

Die Vision der 2000-Watt-Gesellschaft kennen lernen, besprechen 

22 In der eigenen Gemeinde aktiv werden 

23 Erkenntnisse aus der Arbeit mit Solartechnologie öffentlich machen 


24 Künstlerische, gemüthafte Auseinandersetzung mit dem Thema Sonne 

Inhaltsziele Bummler 

25 Solar-Wissen unter Beweis stellen. Früchte der Beschäftigung mit dem Thema ernten 

35 | schulEnergie Ziele

1. Lektion 



1 Alle SchülerInnen erhalten ein Kerzlein auf Blechbödeli (Deckel Konfiglas) 4’ Christbaumkerzen, 

Blechbödeli 

2 Phaeton erzählen, (vorlesen); Text: Schwab (Ehrfurcht vor der segensreichen 

Gleichmässigkeit des Sonnengangs wecken! Wehe, wenn Helios einmal stehen 

bliebe.) 

3 Kerzenflamme besprechen (UR-Gespräch) nach Beobachten, Fühlen, Farben, 

Grösse … 



















Erzeugung) 

6 Sonnenwissen: Vorwissen sammeln: Mind-Map «Sonne», 1. Teil: 


(Hausaufgabe: 10 zusätzliche Wörter sammeln) 

8’ Li 1 

36 | schulEnergie Bummler 

1. Lektion 

5’ 

10’ 

8’ Li 2 

Christbaumkerzen, 

80g/m 2 - 

Papier 

10’ AB 1

2. Lektion 

Hauptthemen: Sonne, wer bist du? / Kraftpotenzial der Sonne 


1 Sonnenwissen: Vorwissen sammeln: «Sonne», 2. Teil: 



c) Auf Mind-Map Vorlage AB 3 in 7 Ästen sortieren der Begriffe 

aus der Wortsammlung auf AB 3: Erklärungen auf Li 4 








2 Exp 2 Wärmekraft aus der Flasche: 

2 Eineinhalbliter-Pet-Flaschen werden mit weissem resp. schwarzem Papier 

umspannt und mit Wasser gefüllt. Nachdem die Anfangstemperatur des Wassers 

ermittelt ist, werden die Flaschen an die Sonne gestellt. Messungen nach 

10 bis 20 min. Resultate in Tabelle erfassen. 

Beispiel: 

Zeit Flasche mit weissem Papier Flasche mit schwarzem Papier 

14.15 Uhr 14 ºC 14 ºC 

14.50 Uhr 16 ºC 19 ºC 

15.50 Uhr 22 ºC 28 ºC 










4 Sonnenlauf: Je nach Jahreszeit und Lage den Aufgang der Sonne beim 

Klassenzimmer festhalten (Zeit, Horizontlage) 

(Protokoll für SchülerInnen, wenn sie Aufgang und Untergang zuhause 

beobachten) 

8’ AB 1 

AB 2 

Li 3 

Li 4 

AB 3 


2. Lektion 

18’ 

8’ 

11’ Li 4 

2 Pet-Flaschen, 

Papier A3 

weiss/ 

schwarz, 

Thermometer

3. Lektion 

Hauptthemen: Sonne, wer bist du? / Aufbau der Sonne 


1 Veränderung der Sonnenscheindauer erarbeiten, besprechen 

(nach Beobachtungen an mehreren Tagen) 

Uralte Symbole: oder Doppelspirale: 

Verlängerung / Verkürzung der Sonnenscheindauer 

2 Exp 3 Wärmekraft mit der Lupe erfahren. Bei Sonnenschein draussen 

durchführen. Brennpunkt auf Handfläche justieren, Papier (an Rissstelle) 

anbrennen lassen (Achtung Feuermelder) 





(Goethe) 

Besprechen, erklären Kugelform des Augapfels im Vergleich zur Kugelform der 

Sonne u. a. Sterne. Spezielles Organ zur Wahrnehmung eines Teilbereichs der 

Sonnenstrahlen. Ohne Auge würde uns ein wichtiges «Resonanzorgan» für die 

Wirkung der Sonnenstrahlen fehlen. 






von 26,75 m. 










1. Teil: Besprechung der Besonderheiten 

Als Erdgewohnte stellen wir uns die Oberfläche der Sonne häufig zu klar und zu 

konkret vor. Bei diesen Temperaturen und den «magmatischen» Tätigkeiten stellt 

man sie sich besser fliessend, «sphärenhaft» oder hüllenförmig vor. 

10’ Li 4 


3. Lektion 

5’ 

Lupe, Papier 

5’ HE 1 

15’ 

Volleyball, 

Messband, 

Stecknadel 

10’ AB 4 

5’ AB 5

4. Lektion 




2. Teil: Zahlen einsetzen und anfärben 


einzusetzen: 






«Kern» (1) 



2 Exp 5 Mittagskanone 1. Teil 

Beginn mit der Arbeit gemäss Anleitung AB 6 

(Fortsetzung in Lektion 5) 


4. Lektion 

10’ 

35’ AB 6 

Materialliste 

auf AB 

vorhanden

5. Lektion 



1 Exp 6 Der Sonnen-Eierkocher 

Versuch vorbereiten, Anordnung aufbauen, dann wirken lassen (Kochzeit bei 

gutem Sonnenschein ca. 60 Minuten) (Einzelarbeit oder zu zweit) 

Anordnung: Ein rohes Ei wird mit geschmeidigem schwarzem Papier eingepackt 

und auf einen Styropor-Sockel gestellt, welcher in Alufolie gehüllt ist. Darüber 

wird ein kleines Konfitürenglas gestülpt und alles zusammen in ein Einmachglas 

gestellt. Nach 60 Minuten sollte das Ei gekocht sein. 

Material: 1 rohes Ei; schwarzes Papier (nicht zu dick); 

Styropor-Quader (ca. 1,5 × 4 × 4 cm); Alufolie (ca. 12 × 12 cm); 

Konfitürenglas o. Ä. (ca. 0,5 bis 0,7 Liter) 

Einmachglas (nicht grün, sondern Klarglas) für optimale Lichtdurchlässigkeit 

2 Mittagskanone 2. Teil 

Gemäss Anleitung AB 6 Mittagskanone erbauen 

(Bei Sonnenschein: Experiment im Freien ausprobieren) 

Materialliste auf AB vorhanden 

3 Mittagskanone einrichten und in Betrieb nehmen 10’ 


5. Lektion 

15’ 

Material 

35’ AB 6 

Material

6. Lektion 








Vorgang «verloren», d. h., es löst sich Materie in Energie (Strahlung, Wärme usw.) 

auf. Dieser Bruchteil des Prozesses generiert die riesige Energiemenge, welche 

dann (nachdem die diversen Strahlungsarten in der Strahlungszone 

der Sonne teils abgeschwächt oder umgeformt worden sind) als Sonnenenergie 






Aus der (verlorenen) Masse ist Wärme, Licht und radioaktive Strahlung 

entstanden. 











Strahlungen. 

4–5 Mia. Jahre .................. Fusion 

3 AB 8 «Sonnenrechnungen»: Die Sonne im Zentrum! 

Besprechen, Erklären der Formel Kugeloberfläche (r 2 × π × 4) 

(Aufgaben zu Distanzen, Oberfläche und Querschnitt-Flächen, 

Strahlungsbruchteil, der auf Erde entfällt) 


6. Lektion 

HE 2 

10’ AB 7 

20’ AB 8

7. Lektion 













Licht 


Strahlung 




Kernspaltung) 






2 Alles, was lebt und sich bewegt, benötigt Energie!? 

Stimmt diese These? Diskussion Plenum 

Lektüre des Textes S. 92 

Schlussfolgerung ableiten: Freigesetzte Energie kann etwas bewirken! 

Definition im physikalischen Bereich: «Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu 

verrichten» (evtl. als HE) 



Energieformen 

Wärmeenergie, chemische Energie, Strahlungsenergie, Kernenergie stecken als 

innere Energieform oft schon Millionen Jahre in Energieträgern 



draufschlagen Explosion, Gestank, Hammer wird gehoben … = Energie 






10’ HE 3 

HE 4 


7. Lektion 

15’ 

12’ 

8’ 

Urknall 9, 

S. 92 

HE 5 

Urknall 9, 

S. 98 

HE 6 

Schwefelpulver,Kaliumchlorat,Eisenunterlage, 

Hammer 

Urknall 7, 

S. 102 

Waschklämmerli,Spielzeugauto

8. Lektion 

Hauptthemen: Energieformen / Verschiedene Energieträger 


1 Rekapitulieren: gesammelte Energieformen (aus Lektion 7) 

Mit AB 9 Energieformen zuordnen 

2 Exp 9 Zur Veranschaulichung und Vertiefung wird nochmals eine Form von 

chemischer Energie vorgeführt (evtl. SchülerInnen-Experiment) 

Schwefelsäure + Wasser (Wärmereaktion = chemische Energie) 

Ein Reagenzglas wird ca. zur Hälfte mit Wasser gefüllt. Mit einer Pipette geben 

wir Schwefelsäure dazu. (RG mit Holzklammergriff halten!) Bei der Reaktion 

erwärmt sich je nach Dosierung und Konzentration das Gemisch sehr deutlich. 





Exp 10 Eisenkugel auf Schaumstoffkissen fallen lassen: 

Umwandlungskette: Höhenenergie (Kugel oben) wird zu Bewegungsenergie 

(Fall). Auf das Schaumstoffkissen wirkt sie als «Verformungsenergie» und 

«elastische Energie». 


15’ AB 9 


8. Lektion 

15’ 

15’ 

Schwefelsäure, 

Reagenzglas, 

Pipette, 

Holzklammergriff 

Urknall 9, 

S. 100 

Material: 

Eisenkugel, 

Schaumstoffkissen

9. Lektion 

Hauptthemen: Energieformen / Verschiedene Energieträger / Vom gewaltigen Kreislauf des Wassers 




usw. 








3 «Gesang der Geister über den Wassern» (Goethe): 


Das Gedicht vorlesen. Beim 2. Mal versuchen SchülerInnen den Vorgang mit 

Skizzen zu illustrieren. 

4 Vom Kreislauf des Wassers: 

An Wandtafel oder mit Folie von AB 10 den Kreislauf des Wassers darstellen und besprechen 

Was die Sonne alles bewirkt: (Kommentar zu AB 10) 

Mit ihrer Energie setzt sie einen gewaltigen Kreislauf in Gang. Die Wärmekraft 

ihrer Strahlen lässt Meerwasser und andere Feuchtigkeitsvorkommen 

(Tropenwald, Seen usw.) verdunsten und tausende von Metern in die Atmosphäre 

emporsteigen. Zudem bringt sie mit ihrem Wärmeeinfluss grosse und kleine 

«Windströmungs-Systeme» zum Zirkulieren (Passat …). Diese verfrachten die 

Feuchtigkeit in den Wolken bis zu den höchsten Gebirgsketten, wo sie ausregnen 

oder als Schnee fallen und teilweise in Gletschern oder Stauseen gespeichert 

werden. In diesem «Klimasystem» unterstützt und bewirkt die Sonne auch 

unzählige biologische Abläufe. Pflanzen und Tiere – ja alle Lebewesen – werden 

und vergehen. Zu Lebzeiten wie auch nach dem Tod produzieren sie Biomasse, 

welche sich z. T. schon vor Jahrmillionen in Kohle, Erdöl und Erdgas, aber auch in 

Holz und Kompost abgelagert hat. Beziehen wir die verschiedenen kosmischen 

Schöpfungsereignisse des Sonnensystems mit ein, sind auch Gezeiten (Mond, 

Erdrotation), Geothermik (abgesonderte glühende Sonnensubstanzen), 

radioaktive, spaltbare Elemente wie Uran (aus chemischen Vorgängen im 

Magmabereich und im Abkühlungsprozess der Erdkruste) auf die Sonne 

zurückzuführen. 

15’ HE 7 

10’ Li 5 

AB 9 

HE 8 

10’ Li 6 

10’ AB 10 

HE 9 


9. Lektion

10. Lektion 

Hauptthemen: Sonne: Was sie auch noch bewirkt / Photosynthese / 

Wie hat die Sonne Kohle-, Gas- und Öllager erschaffen? 


1 Um den Hergang und den Zusammenhang der Sonne(nenergie) bei der 

Entstehung von Erdöl, Erdgas und Kohle besser zu verstehen, sollte der Prozess 

der Photosynthese genauer angeschaut werden. 

Ein grünes Pflanzenblatt (pro SchülerIn ein Exemplar) gemeinsam beobachten: 

Warum sind fast alle Blätter in der Natur grün? 

Warum sind Pflanzenteile (Stängel, aber auch Blättchen) im Dunkeln (Keller, unter 

der Erde) weiss, farblos? 

Blattgrün, Blattgrünkörnchen = Chlorophyll = zentrale Rolle im Prozess! 

(s. Lösungen AB 11) 

2 Mit SchülerInnen Zusammenhang der Lebensprozesse an einem Baum 

erarbeiten: 

Wurzelwerk, Stamm, Krone an WT 

Begriffe: Wasseraufnahme, Aufnahme Sonnenlicht, Wasserführung im Stamm, 

Aufnahme Kohlendioxyd, Blattgrünkörnchen, Abgabe Sauerstoff, Abtransport 

von Zucker durch Siebröhren, Stärkespeicherung 

3 Detailvorgang im Blatt besprechen: 

Die energiereichen Sonnenstrahlen werden durch das Blattgrün im Blatt 

aufgenommen. Aus der Luft dringt CO 2 durch die Spaltöffnungen an der 

Unterseite des Blattes in die Zellen herein. Die Wurzeln spenden das Wasser, 

welches durch die Gefässröhrchen im Stamm bis zum Blatt gehoben wird. 

Die absorbierten Sonnenstrahlen bewirken nun die Traubenzucker-Bildung. 

Die Pflanze wandelt diesen Stoff in weitere Kohlenhydrate (Zucker und Stärke) 

um. Bei diesem Prozess wird auch Sauerstoff frei, der wiederum durch die 

Spaltöffnungen an die Luft abgegeben wird. Die Stärke wird im Wurzelwerk 

gespeichert. 

4 Das AB 11 wird besprochen, die SchülerInnen setzen die Begriffe richtig ein 10’ AB 11 

5 Schlussfolgerungen: 

1. Ohne Grünpflanzen keine Zucker- und Stärke-Produktion! Wichtiger 

Bestandteil der Ernährung für Mensch und Tier würde wegfallen. Leben in 

gewohnter Form unmöglich! 

2. Wechselwirkung (Symbiose) der pflanzlichen «Atmung» und jener der Tiere 

und Menschen wäre unmöglich (CO 2 Sauerstoff) 

Wir hätten keinen Sauerstoff zum Atmen, die Pflanzen hätten keinen 

Kohlenstoff zur Zucker-, Stärke-, Holz- und Sauerstoffherstellung. 

3. Die gewaltigen Kohle-, Öl- und Gasvorkommen hätten nie aufgebaut werden 

können. 


10. Lektion 

10’ 

10’ 

10’ 

5’

11. Lektion 

Hauptthemen: Energieerhaltung / Viele Wege führen nach (ST)ROM 


1 «Die Welt hinter der Steckdose»: Wasserkreislauf und Stromerzeugung 

Veranschaulichung mit Text und Bild S. 131 (die 4 Texte gruppenweise 

vorbereiten lassen); gemeinsam lesen und besprechen oder pro Gruppe 

vorstellen lassen. (zusätzlicher Zeitaufwand von 15’) 

2 Gedicht «Gesang der Geister über den Wassern» repetieren 

Sprache: Gedicht im Laufe der nächsten Tage mit der Klasse repetieren 

(Jedes Kind lernt 2–4 Zeilen die Klasse kann das ganze Gedicht auswendig) 


11. Lektion 

15’ 

5’ 

Urknall 8, 

S. 131 

3 Mit AB 10 den Kreislauf des Wassers vertiefen 10’ AB 10 

4 Das AB 11 wird besprochen, die SchülerInnen setzen die Begriffe richtig ein 10’ AB 11 

5 Energie kann sich wandeln / Energieerhaltungsgesetz 15’ HE 9 

Urknall 9, 

S. 101

12. Lektion 

Hauptthemen: Energiewege 


1 Zur Vertiefung der Themenkreise «Energie und Energieerhaltung» arbeiten die 

SchülerInnen mit den Legekarten auf dem AB 12 

Zuerst müssen die Kärtchen ausgeschnitten werden 

Arbeit in Gruppen von 3–5 Kindern 

(pro Gruppe 1 AB auf festes Papier [120 g/m 2 ] kopieren) 

2 SchülerInnen ordnen die Kärtchen in 2 Gruppen und färben sie entsprechend: 

a) Energieträger (rot) 

b) Energienutzer (grün) 

c) Sonne (gelb) 

Lösung: 

Energieträger: Benzin, Bio-Diesel, Bio-Masse, Diesel, elektrischer Strom, Erdgas, 

Erdöl, Heizöl, Kohle, Nahrungsmittel, Wasser, Wind 

Energienutzer: Auto, Computer, Herd, Maschinen 

3 SchülerInnen legen «Energiewege» mit einer Auswahl der Strukturlegekärtchen. 

Die Beziehungen unter den Stichworten werden mit Pfeilen dargestellt. 

4 Jede Gruppe erläutert ihre Gedankengänge, die zur Darstellung geführt haben. 

(Unterschiedlich lange, kurze, breite, schmale Pfeile selber zeichnen und 

ausschneiden) 

Mögliche Energiewege siehe Li 8 

15’ AB 12 


12. Lektion 

5’ 

10’ Li 7 

A3-Blatt 

15’

13. Lektion 

Hauptthemen: Viele Wege führen nach (ST)ROM 







Evtl. recherchieren SchülerInnen selber im Internet 





13. Lektion 

10’ 

15’ 

Urknall 8, 

S. 122 

3 Funktionsweise des Dynamos oder des Generators mit AB 11 vertiefen 10’ AB 13 








10’ AB 14

14. Lektion 

Hauptthemen: Viele Wege führen nach (ST)ROM / Sonnenstrahl, der uns erreicht 


1 Exp 11 Einfachen Stromkreis stecken (mit Zelle oder Batterie als Quelle) 

Vergleich dazu: Einfacher «Stromkreis» im Lokalnetz: KW Verteileranlage 

Trafostation Freileitung (oder Erdleitung) Hausanschluss Verbrauchsgeräte 

Null-Leiter zurück ins KW 



verbrauchen, an uns ab. Schade, dass wir nicht mehr davon zu nutzen verstehen. 

(1985 war es noch das 17 000-Fache) 

(Zeichnung Abstrahlung …) besprechen HA anfärben 

3 Sonneneinstrahlung (Wie viele Strahlen erreichen die Erde?) 

AB 8 oder 16 



14. Lektion 

15’ 

Je nach 

Ausstattung 

Physikraum 

Schule: 

Stromquelle 

(Batterie, Solarzelle 

oder 

Netzgerät); 

Schalter; 

Lampen oder 

Motoren 

15’ AB 15 

HE 11 

15’ AB 16

15. Lektion 

Hauptthemen: Die vielfältige Nutzung der Sonnenenergie / Kollektor – Photovoltaik – Photolyse / 

Wie funktioniert die Zelle? 





2 Am Rande sei noch die Photolyse erwähnt: 

Hierbei werden Wassermoleküle mit Licht aus dem nicht sichtbaren Bereich 

bestrahlt. Dadurch werden die Moleküle gespalten. Durch einen Prozess mit 

Mangan-Ionen werden Elektronen frei, welche zur Energiegewinnung genutzt 

werden. (2 H 2 O O 2 + 4 H + + 4 e - ) 



























15. Lektion 

2’ 

5’ 

10’ Li 8 

HE 12 

13’ AB 17 

15’ AB 18 

Li 9

16. Lektion 

Hauptthemen: Photovoltaik – wie funktioniert die Zelle? / Komponenten einer Solaranlage / 

Produktion 


1 Exp 12 Stromkreis mit Solarzelle (notfalls Batterie), Schalter, Lampe oder Motor 25’ Material 

2 Aufbau der Solarzelle repetieren. Der sehr komplexe Prozess muss sorgfältig 

gefestigt werden. Wenn die Materie auch kompliziert ist, ist es wichtig, sich damit 

zu befassen, da sie den fundamentalen Prozess für die Photovoltaik darstellt. 

Halbleiterdarstellung ist auch mit zwei Wandtafelschwämmen und dazwischenliegenden 

Folienstreifen möglich. Diese Schicht verändert ihre Durchlässigkeit 

oder Sperrwirkung je nach aufgebautem Magnetfeld, das abhängig ist von 

den Energiestrahlen der Sonne. Nach dem Ventilprinzip können Elektronen 

nach oben durchdringen, der Rückweg aber ist versperrt oben Elektronenüberschuss 

(–), unten ungebundene Protonen (+) in Überzahl. 

Spannung 

3 Komponenten einer Solaranlage: 


Inselanlage – netzverbundene Anlage. Inselanlage bedeutet, dass die Einrichtung 

abseits eines Stromnetzes (z. B. Alphütte) installiert ist. Der überschüssig 

produzierte Strom kann dann in Akkus gespeichert werden. 


16. Lektion 

5’ 

15’ AB 19

17. Lektion 

Hauptthemen: Produktion von Solarzellen / Energie- und Umweltbilanz der Solarenergie 


1 Herstellung: 

Ausgehend vom AB 16 (Funktionsweise der Zelle) die wichtigsten Komponenten 

und Herstellungsschritte (s. Li 10) erklären. 

Silizium-Vorkommen Quarzsand, Hochofen, Schmelze, Abkühlung 

Weiterverarbeitung, Bor-Dotierung, Blockguss, Sägevorgang für Klötze und 

Scheiben, Reinigen, Ätzen, Phosphor-Dotierung, Entspiegelung, Metallkontaktflächen 

und Finger, Schutzschicht, Verdrahtung, Rahmen 

2 Problematik – Vorteile gegenüber anderen Stromerzeugern, Preisentwicklung: 

Anders als bei allen üblichen Kraftwerken muss die Energie-Ursprungsquelle 

(Öl, Kohle, Gas, Uran, Sonnenkollektor, Sonnenthermischer Wasserheber, 

Windbewegungen …) nicht auf ein «Drehmedium» (Wasserrad, Dampfturbine) 

umgeleitet werden. 

Auch der Verlust im Wirkungsgrad der Drehenergie in der Turbine zur 

elektrischen Energie, die daraus hervorgeht, entfällt. 

Der enorme Vorteil der Solarzelle liegt darin, dass sie Strahlungsenergie der 

Sonne direkt in elektrische Energie umwandelt. Null Reibungsverluste! 

Der Nachteil besteht darin, dass die Herstellung im Moment noch sehr aufwändig 

ist. Die Forschung ist aber voll im Gang und es werden jährlich verbesserte 

Herstellungsverfahren mit neuen Materialien und geeigneteren Eigenschaften 

entwickelt. 

Alternative Formen: 

• Kunststoff – organische Zellen mit viel weniger Wirkungsgrad, Vorteile 

bei der Anwendung, da bewegliche dünne Folie (in Ziegel oder Welleternit 

integrierbar …) 

• Aufgussverfahren 

• Kieselalgenzellen 

• Umwandlung von Sonnenstrahlen in Laserstrahlen 

• Solare Hochtemperatur-Lufterhitzer 

• Umwandlungen in nichtelektrische speicherfähige Formen (chemisch) 

3 Energie- und Umweltbilanz der Solarenergie: 

Trotz aufwändiger Herstellung der Solarzellen ist das Verhältnis zwischen 

Herstellungs-Energie (graue Energie) und nutzbringender Energieerzeugung sehr 

günstig. Nach 2,9 Jahren ist die «Energieschuld» zurückgezahlt. 

s. Merkblatt von «Swissolar» 

15’ Li 10 


17. Lektion 

5’ 

10’ Li 11 

Li 12 

4 Politische Rahmenbedingungen (Baugesuche, finanzielle Unterstützung), KEV 15’ Li 13 

Li 14

18. Lektion 

Hauptthemen: Der Sonne zugewandt – Ausrichtung Solaranlage 



erarbeiten 





2 Einführen in das Strategiespiel auf AB 20 a; 20 b 5’ AB 20 a 

AB 20 b 

3 Im Sinne eines Spieles können die SchülerInnen einzeln oder in Gruppen ein 

Quartier mit Solarzellen bestücken. 

Zur Taktik gehört es: 

1. Wertvolle Expositionen und günstige Dachneigungen zu erkennen, 

ungeeignete zu verwerfen (Belohnung mit Bonuspunkten, die aber zu Beginn 

den SchülerInnen noch nicht bekannt sind) 

2. Es ist auch zu überlegen, ob alle Solarblöcke gekauft und installiert werden 

sollen (Investitionskosten) 

3. Weiter muss abgeschätzt werden, ob es Sinn macht, ein Haus weniger zu 

belegen (Senkung der Montagekosten) 

4 Auswertung des Spieles: (1. Teil) 

Wenn alle gewünschten Solarzellenblöcke aufgeklebt sind, gibt die Lehrperson 

die Bonus- und Maluspunkte für jede Dachfläche an (siehe Lösungen AB 20 a). 

Nun berechnen die SchülerInnen ihre Bonus- und Maluspunkte. 

(Fortsetzung in Lektion 19) 


18. Lektion 

5’ 

30’ 

15’ AB 20 b

19. Lektion 

Hauptthemen: Optimale Ausnützung der Sonnenenergie 


1 Fortsetzung der Auswertung des Spieles: (2. Teil) 

Gemäss Formel auf AB 20 b werden gemeinsam die Investitionspunkte 

berechnet. 

Aus der Differenz zwischen Investitionspunkten und Bonuspunkten ergibt sich 

ein Gewinn oder Verlust Rangliste in der Klasse. 



Angaben auf AB 21 festhalten (Sucharbeit parallel zu schriftlichen Arbeiten 


3 Auftrag: SchülerInnen schätzen, wie viele m 2 Solarpaneele bei ihnen montiert 

werden könnten Menge produzierten Stroms Vergleich mit Bedarf 

und Wert des erzeugten Stroms. 

10’ AB 20a 

20’ AB 21 

15’ AB 21 


19. Lektion

20. Lektion 

Hauptthemen: Wie kommt der Strom zu mir? / Watt & Co. / PS und kW 









2 Watt & Co. / PS und kW: 

1. James Watt (Spalte rechts), sein Leben 

2. «Feuer, Dampf und Pferdestärken», Definition von 1 PS, Umwandlung in kW, 

Gebrauch für Elektrogeräte 

3. Rechnen mit kWh 

SchülerInnen schätzen, wie viel einige Haushaltsgeräte verbrauchen: 

Nachttischlampe: 40 W; PC: 400 W; Wasserkocher: 1800 W; 

Kaffeemaschine: 1000 W; Walkman-Motor: 0,1 W 

Text erarbeiten «Leistung aus der Steckdose» (Urknall 8, S. 100) 

3 Leistungsrechnerei: 

Verschiedene Glühbirnen vorlegen, Watt-Angaben vergleichen 

Watt {W} = Leistung und gibt somit den Stromverbrauch an. Die Helligkeit des 

Leuchtkörpers hängt aber auch von der Bauweise ab (herkömmliche Glühbirne, 

Joddampflampe, Sparlampe, Halogenlampe, LED-Lampe …) 

So kann eine Sparlampe mit 15 W Stromverbrauch ebenso hell leuchten 

wie eine 75-W-Glühbirne. 

Wie wird die Leistung berechnet? 

Beschriftung Leistung Spannung Stromstärke 

Formel (Power) P = U × I 

Einheiten Watt Volt Ampère 


20. Lektion 

15’ 

20’ 

10’ 

Urknall 8, 

S. 128 

Urknall 8, 

S. 99 

Urknall 8, 

S. 100 

Urknall 8, 

S. 101

21. Lektion 

Hauptthemen: Watt & Co. / PS und kW 


1 Was ist 1 kWh? 

3.–5. Spalte «Messung der elektrischen Arbeit» lesen, besprechen, 

Fragen klären 

Violette Spalte selbständig lesen, dann Zähleraufgabe (beiges Kästchen) 

berechnen (Lösung: 45 kW) 


Einführung des Themas «Mein täglicher Stromverbrauch» 

AB 21 besprechen, Fragen klären 


Aufstehen bis zum Ins-Bett-Gehen (Hausaufgabe) 

3 Einsparungsmöglichkeiten besprechen, gruppenweise Vorschläge erarbeiten 



21. Lektion 

15’ 

Urknall 8, 

S. 102 

15’ AB 22 

15’ Li 15

22. Lektion 



1 Fortsetzung zu «Mein täglicher Stromverbrauch» 

Besprechen der Ergebnisse, Fragen klären, allenfalls Vergleiche anstellen 














Je nach Klassengrösse und Bedarf für jede Rolle ein Kärtchen vorbereiten 


22. Lektion 

10’ 

20’ 

15’ Li 16 

Li 17

23. Lektion 



1 Strom, der sich rechnet: Investitionsrechnung zu einer Photovoltaik-Anlage: 

Die massgebenden Faktoren besprechen, Angaben erkunden, 

Berechnungen gem. AB 22 durchführen 

2 Wir untersuchen die Situation in unserer Wohngemeinde: 

Wo bestehen Solaranlagen? Wer ist verantwortlich? 

Mit der Klasse Interview vorbereiten 

Durchführung, Auswertung als Hausaufgabe oder Projekt 

3 Kataster mit geeigneten Häusern aufnehmen 

Projekt besprechen 

Arbeitsblatt besprechen, anpassen 

Durchführung, Auswertung als Hausaufgabe oder Projekt (mehrere Stunden) 

24. Lektion 

Hauptthemen: Rückblick / Medienberichte 

25’ AB 23 

58 | schulEnergie Bummler 23. / 24. Lektion 

10’ 

(40’) 

10’ 

(? h) 

AB 24 


1 Interview und andere Berichte («aus dem Unterricht» …), Berichte für die 

Schülerzeitung, das Gemeindeblatt usw. verfassen und starten 

2 Rückblick: Was nehme ich an wichtigsten Erkenntnissen aus der 

Unterrichtsunterstützung Photovoltaik mit? 

25’ 

20’

25. Lektion 

Hauptthemen: Sonne für Herz und Seele 


1 Der Sonnengesang des heiligen Franziskus von Assisi: 

z. B.: als gesamten Gesang vorlesen (evtl. mit friedlicher Musik einstimmen) 

26. Lektion 


5’ Li 18 

Li 19 

2 SchülerInnen üben strophenweise die Gestaltung (einzelne Strophen kopieren) 5’ Kopien 

3 Nachdem die Klasse den Gesang vorgetragen hat, die Strophen besprechen 10’ 

4 Jeder Schüler, jede Schülerin wählt eine Strophe aus und versucht sie 

zeichnerisch, gestalterisch darzustellen 

5 Am Schluss lernt jedes seine Strophe auswendig 

Die Klasse kann als Gemeinschaft den Gesang auswendig 


1 Lernzielkontrolle 5’ AB 25 

2 a) Welchen Spartipp werde ich mir vornehmen? 

b) Wo und wann könnte ich Photovoltaik am ehesten anwenden – 

ein «Projekt» starten 

59 | schulEnergie Bummler 25. / 26. Lektion 

20’ 

5’ 

5’

Li 1–19 

Information 

für Lehrkräfte 

60 | schulEnergie Information für Lehrkräfte

Li 1 

Information für Lehrkräfte 

Phaethon 

Phaethon war auf dem Wege zum Palast seines Vaters, 

des Sonnengottes Helios. Schon sah er vor sich 

die Königsburg über hohem Berge aufleuchten. Herrlich 

geformte Säulen trugen sie, die von Gold, Silber, Edelgestein 

und Elfenbein funkelten, wie er es noch nie gesehen 

hatte. Zögernd trat er in die Halle. Geblendet vom strahlenden 

Antlitz des Vaters, blieb er am Eingang des Saales 

stehen, in dem der Sonnengott, umhüllt vom purpurnen 

Gewand, auf dem edelsteinblitzenden Throne sass. 

Links und rechts von ihm wartete sein Gefolge auf seine 

Befehle. Da sah Phaethon den Tag, den Monat, das Jahr 

und die Jahrhunderte. Da sah er die vier Horen, nämlich 

die jugendliche, blumenbekränzte Göttin des Frühlings, 

die sonnengebräunte, ährengeschmückte Göttin des 

Sommers, die kraftvolle Gottheit des Herbstes, mit dem 

Füllhorn voll edler Trauben in Händen, und die eiskalte 

Gottheit des Winters im schneeweissen Haar. 

Als Helios den staunenden Jüngling an der silbernen 

Tür stehen sah, fragte er ihn freundlich: «Was führt 

dich zu mir, mein Sohn?» Phaethon trat einen Schritt 

vor, verneigte sich tief und antwortete: «Mein Vater, meine 

Spielgefährten wollen nicht glauben, dass ich dein 

Sohn bin, und verlachen mich, wenn ich es ihnen sage. 

Ich bitte dich, gib mir ein Zeichen, dass ich es ihnen beweisen 

kann.» 

Als der Sonnengott sah, dass sein Sohn von der 

Strahlenkrone geblendet wurde, legte er sie ab und 

sprach: «Freilich bin ich dein Vater, und die Meeresgöttin 

Klymene ist deine Mutter. Erbitte dir eine Gnade. Sie 

soll dir und deinen Freunden beweisen, dass du mein 

Sohn bist. Ich schwöre beim Styx, dass ich dir gewähre, 

was du willst.» 

Phaethon begehrte in seinem Unverstand, einen Tag 

den Sonnenwagen zu lenken. Helios erschrak über diesen 

vermessenen Wunsch und klagte: «O hätte ich doch 

nicht den Schwur getan! Du bist zu jung und hast zu wenig 

Kraft, um die feurigen Sonnenrosse zu führen. Lass 

ab von deinem Begehren, es wird dir nur Unglück bringen. 

Selbst die andern Götter können die Rosse nicht 

im Zaume halten, das kann nur ich allein. Der Weg zur 

Mittagshöhe ist gar steil. Mit Mühe erreicht das Gespann 

sie, und mich selbst fasst oben Grauen und Schwindel, 

wenn ich zur Tiefe auf Länder und Meere hinunterblicke. 

Am Abend hingegen führt die Bahn steil hinab, 

da muss ich das Gespann fest in den Händen haben, 

sonst rast es in den Abgrund. Das vermagst du nicht mit 

deinen Knabenhänden. Dazu umkreist dich der Himmel 

in tosenden Umdrehungen, denen du entgegenfahren 

musst. Lass ab von deinem törichten Wunsch, alles andere 

soll dir gewährt sein.» Phaethon aber beharrte auf 

seinem unvernünftigen Verlangen. Nur weil er geschworen 

hatte, führte der Sonnengott ihn zum Gespann, das 

von Gold, Silber und Juwelen funkelte. Schon kam im 

Osten die Morgenröte herauf. Mond und Sterne entschwanden. 

Die Horen schirrten die ambrosiagesättigten, feuerschnaubenden 

Rosse an, während der Vater das Antlitz 

des Sohnes mit einer heiligen, vor der Sonnenglut schützenden 

Salbe bestrich. 

Um Stirn und Scheitel legte er ihm seine Strahlensonne, 

seufzte dabei und sprach: «Kind, die Rosse rennen 

ohne Peitsche und Stachel. Lenke sie gleichmässig 

in der Mitte des Weltenraums, wie die von mir gefahrenen 

Geleise es dir zeigen, sonst verbrennst du die Erde 

oder den Himmel. Am liebsten wäre es mir, du unterliessest 

das Wagnis.» Aber Phaethon sah nur mit Staunen 

das göttliche Gespann und hörte nicht auf die sorgenvollen 

Worte des Vaters. Lachend ergriff er die Zügel 

und schwang sich stolz auf den Wagen. Er wollte seinen 

Spielgefährten zeigen, dass er der Sohn des Sonnengottes 

sei und den Sonnenwagen lenken könne wie er. 

Vor seinen Blicken taten sich im dampfenden Nebel unendliche 

Weiten auf. Die Rosse stampften in fliegendem 

Galopp feuersprühend hinein und brachten den Tag. Indes 

spürten sie die unsichere Hand des Lenkers und 

sein leichtes Gewicht. Mit ihren Sprüngen rissen sie den 

Wagen vorwärts, als ob er leer wäre. Ihre ganze Wildheit 

erwachte, und sie verliessen die gewohnte Bahn. Phaethon 

wusste nicht, wohin er sie lenken sollte, er wusste 

nicht, wie er sie lenken und bändigen konnte. Furcht und 

Grauen schüttelten ihn, als er von schwindelnder Himmelshöhe 

in die gähnende Tiefe blickte. Wie sehr er auch 

die Zügel riss, die Pferde fühlten nicht die schwache 

Faust des Knaben. Ratlos liess er ihnen freien Lauf, und 

als er die drohenden Tiergestalten der Sternbilder sah, 

schaute er zur Seite und warf die Zügel auf den Rücken 

der Rosse. Als ob ein Peitschenhieb sie getroffen hätte, 

erschraken sie und jagten ohne Richtung und Ziel bald 

steil hinauf und stiessen in ihrem Ungestüm an die Sterne, 

bald senkrecht zur Erde hinunter. Mit Todesangst in 

61 | schulEnergie Li 1

Li 1 


den Augen und im Gesicht hielt der Knabe sich am Wagen 

fest. Die Pferde durchrasten die Wolken, dass sie zischend 

verdampften. Berge spalteten sich von der Hitze, 

Wälder wurden zu Asche, Flüsse und Meere siedeten. 

Alle Gewächse verglimmten. Städte mit Menschen und 

Tieren gingen in Flammen auf. 

Phaethon sah den Erdkreis an allen Seiten brennen. 

Glut, Dampf und Rauch nahmen ihm den Atem. Er fühlte 

unter seinen Sohlen, dass der Wagen glühte. Das Flügelgespann 

riss ihn ziellos hin und her. Er schrie voller 

Verzweiflung: «O Vater, wäre ich doch deinem weisen 

Rat gefolgt!» Da sah Zeus ihn und was er angerichtet 

hatte. Er befürchtete, dass auch der Olymp vom Feuer 

ergriffen werde. Das durfte nicht sein. Mit einem Blitzstrahl 

schleuderte er den vermessenen Jüngling vom 

Wagen herab. Brennend versank der Unglückliche in einem 

Strom. Der Sonnengott sah voll Schmerz, was geschehen 

war und wie sein Sohn den Tod gefunden hatte. 

In massloser Trauer verhüllte er sein Antlitz einen ganzen 

Tag lang, so, dass die Erde in dieser Zeit in Sonnenfinsternis 

versenkt lag. 

Quelle: Gustav Schwab; «Sagen des klassischen Altertums»; bearbeitet von 

Hugo von Eichhof; Wilhelm Goldmann Verlag; München (Auflage und Erschei- 

nungsjahr fehlen); Anschaffung ca. 1965 


Li 2 


Die Kerzenflamme 

Temperaturen: 

1200 ºC 

1000 ºC 

1400 ºC 

800 ºC 

600 ºC 

Die Flamme ist am heissesten dort, wo der Sauerstoff 

(von der Seite her) mit dem entzündeten Wachsdampf 

zusammentrifft blaue «Hülle» des Flammenkegels. 

Dieser «Hitzering» lässt auch das Papier oder 

den flachen Holzspachtel ringförmig «anbrennen». 

Rötliche Flammenfärbung entsteht durch die Verbrennung 

der Russpartikel. 


Li 3 


Sonnenwörter: 

Sonnen.............. ..............sonne 

Altar 

Alter 

AnbeterIn 

Antrieb 

Apex (Fluchtpunkt der Bewegung) 

Äquator 

arm 

Aufgang 

Azimut 

Bad 

Bau 

Barke 

Beobachtung 

Berg 

Blende 

Blume 

Brand 

Brille 

Creme 

Distanz 

Durchmesser 

Einstrahlung 

Energie 

Filter 

Finsternis 

Flecken 

Forschung 

Geflecht 

Gesang 

Glanz 

gleich 

Glut 

Gott 

haft 

Höchststand 

Hof 

hungrig 

Hut 

Kalender 

Kern 

Kollektor 

König 

Korona 

Kraft 

Kraftwerk 

Kranz 

Kreuz (irisch) 

Kugel 

Kult 

Lauf 

Licht 

Lied 

Masse 

Oberfläche 

Observatorium 

Ofen 

Physik 

Radius 

Rad 

Reich 

Röschen 

Scheibe 

Schein 

Schirm 

Schutz 

Seite 

Sonntag 

Spektrum 

Sphäre 

Stand 

Strahl 

Substanz 

System 

Tag (25–30 Erdentage) 

Tau 

Templer 

Terrasse 

Uhr 

Untergang 

Verehrung 

Wagen (griech. Helios) 

Wärme 

Wende 

Wind 

Winkel 

Zeichen 

Zyklus 

Morgensonne 

Mittagssonne 

Abendsonne 

Sommersonne 

Wintersonne 

Mitternachtssonne 

Tropensonne 


Li 4 


Erklärungen zu spez. Sonnenwörtern: 

Sonnenbarke: Schwerfälliges Schiff aus der Sagenwelt 

Sonnengeflecht: (Solarplexus) Organ in der Bauchregion des Menschen 

SonnenApex: Die Sonne bewegt sich im Universum auf diesen Fluchtpunkt zu 

Sonnenkreuz: Typische irische Grabsteinform, Kreuz mit einem Ring als Sonnensymbol 

Veränderung der Sonnenscheindauer: (Bummler Lektion 3) 

Uralte Symbole: oder Doppelspirale: 

Solche Symbole sind auf der Alp Carschenna oberhalb Thusis noch heute auf GletscherschliffFelsen zu sehen. Die 

liegende Doppelspirale symbolisiert in der linken Hälfte, die sich öffnet, die wachsenden Tageslängen; an Johanni 

geht die Kurve in eine sich schliessende Spirale über und deutet auf das Schwinden der Tageslängen. 

Es gibt auch ein Kindergeschichtchen, welches diesen Ablauf mit Tiersprüngen bildhaft macht. Im Januar trippeln 

die Tage mit winzigen Mäuschensprünglein daher, dann wachsen sie zu Froschhüpfern, bis im Februar richtige Hasensprünge 

vollführt werden. Und bei Tagundnachtgleiche springen sie wie Kängurus (oder Luchse und Panther) 

davon … 

Verlängerung / Verkürzung der Sonnenscheindauer : 

20.–25. Jan. + 14 Min. 

20.–25. Feb. + 18 Min. 

zur Tagundnachtgleiche: 20.–25. März + 19 Min. 

20.–25. April + 17 Min. 

20.–25. Mai + 17 Min. 

um Johanni 20.–25. Juni 0 Min. 

20.–25. Juli – 12 Min. 

20.–25. August – 18 Min. 

zur Tagundnachtgleiche: 20.–25. Sept. – 19 Min. 

20.–25. Okt. – 18 Min. 

20.–25. Nov. – 11 Min. 

um den kürzesten Tag: 20.–25. Dez. + 1 Min. 

Selber berechnete Werte aus Tabellen aus (Quelle): 

Hans-Ulrich Keller; «Kosmos Himmelsjahr 2013»; 

Kosmos Verlag; ISBN 978-3-440-13097-1 


Li 5 


Kopiervorlagen Kärtchen Energieträger 

Kopiervorlage für Lehrperson (kann auf A3 vergrössert und ausgeschnitten werden) 

Sonne Erdöl 

Erdgas Kohle 

Wasser 

Erdwärme Wind 

Gezeiten 

Biomasse 


Li 6 


Gesang der Geister über den Wassern 

Johann Wolfgang von Goethe 

Des Menschen Seele 

Gleicht dem Wasser: 

Vom Himmel kommt es, 

Zum Himmel steigt es, 

Und wieder nieder 

Zur Erde muss es, 

Ewig wechselnd. 

Strömt von der hohen, 

Steilen Felswand 

Der reine Strahl, 

Dann stäubt er lieblich 

In Wolkenwellen 

Zum glatten Fels, 

Und leicht empfangen, 

Wallt er verschleiernd, 

Leisrauschend 

Zur Tiefe nieder. 

Ragen Klippen 

Dem Sturz entgegen, 

Schäumt er unmutig 

Stufenweise 

Zum Abgrund. 

Im flachen Bette 

Schleicht er das Wiesental hin, 

Und in dem glatten See 

Weiden ihr Antlitz 

Alle Gestirne. 

Wind ist der Welle 

Lieblicher Buhler; 

Wind mischt vom Grund aus 

Schäumende Wogen. 

Seele des Menschen, 

Wie gleichst du dem Wasser! 

Schicksal des Menschen, 

Wie gleichst du dem Wind! 

(1779) 

Quelle: Echtermeyer; «Deutsche Gedichte»; August Bagel Verlag Düsseldorf; Erweiterte Neuauflage 1979 © 1956 August Bagel Verlag Düsseldorf; ISBN 3-513- 

53200-8 


Li 7 


Mögliche Anordnung der Legekarten 

(Mögliche Energiewege und Zusammenhänge) 

Sonne Blatt Holz Erdgas Auto (mit Erdgas angetrieben) 

Sonne Blatt Zucker Rapsöl Nährstoffe Muskeln 

Sonne Blatt Holz Torf Feuer 

Sonne Solarzelle Fernseher 

Sonne Blatt Zucker Holz Braunkohle Kohlekraftwerk Elektrische Energie Kochherd … 

Sonne Sonnenkollektor Boiler (Warmwasser) 


Li 8 


Sonnenkollektor 

Foto: r.marti, Erlenbach 

Wasser wird in den schwarz beschichteten Rohren optimal erwärmt. Durch eine Pumpe, 

oder im Idealfall mit dem Schwerkraftprinzip, wird das Wasser zum Zirkulieren gebracht und 

übergibt in einem Wärmetauscher seine Wärmeenergie an einen Boiler oder den Heizungsspeicher 

ab. 

Heizungsspeicher 

Foto: r.marti, Erlenbach 


Li 9 


Erklärung zur Funktionsweise einer Solarzelle 

Auf der Internetseite www.sfv.de/lokal/mails/phj/solarzel.html werden die Funktionsweise und der Aufbau einer 

SiliziumSolarzelle detailliert erklärt. 

Vorführen im Klassenzimmer: 

Halbleiterdarstellung ist auch mit 2 Wandtafelschwämmen und dazwischenliegenden Folienstreifen möglich. Diese 

Schicht verändert ihre Durchlässigkeit oder Sperrwirkung je nach aufgebautem Magnetfeld, das abhängig ist von 

den Energiestrahlen der Sonne. Nach dem Ventilprinzip können Elektronen nach oben durchdringen, der Rückweg 

aber ist versperrt Daraus resultiert oben ein Elektronenüberschuss (–), unten ungebundene Protonen (+) in Überzahl 

Es entsteht Spannung! 


Li 10 


Herstellung herkömmlicher Solarzellen 

Die Herausforderung war, einen Halbleiter 1 zu finden, 

der optimal auf Lichtstrahlung reagiert und gleichzeitig 

sehr dünn und lichtdurchlässig hergestellt werden kann. 

Silizium, das in ungeheuren Mengen in der Erdkruste 

(Quarze) vorhanden ist, erfüllt diese Bedingungen. 

Aus Quarzsand wurde mit einem Schmelzverfahren, 

das unter Sauerstoffentzug erfolgt, Silizium gewonnen, 

das sich bei 1400 o C verfestigt und dabei während langsamer 

Abkühlung auskristallisiert. Ein chemischer Stoff 

zur elektrischen Leitfähigkeit wird zugegeben (BorDotierung) 

und das Ganze nochmals zu Blöcken von ca. 

60 x 60 x 50 cm geschmolzen. Erneut kristalline Auskühlung. 

Eine DiamantBandsäge schneidet den Klotz 

zu handlichen Stangen von 12,5 x 12,5 x 50 cm. Mit 

feinen Drahtsägen werden aus den Stangen hauchdünne 

«Wafers» (Waffelscheiben) von ca. 0,25 mm Dicke 

geschnitten. (viel Abfallmaterial!) In Handarbeit werden 

diese zerbrechlichen Scheiben voneinandergenommen 

und in verschiedenen Bädern gereinigt. Die Oberfläche 

muss absolut sauber sein. Deshalb wird die weitere 

Produktion nun auch im «Reinraum» unter strengsten 

Sauberkeitsansprüchen fortgeführt. Anschliessend wird 

die obere Schicht mit PhosphorAtomen angereichert 

(PhosphorDotierung). (Siehe Funktionsweise der Zelle) 

1 Der Halbleiter zeichnet sich dadurch aus, dass er unter gewissen Bedingun- 

gen (Intensität der Temperatur, Lichtbestrahlung, Energiezufuhr) nicht leitend 

ist, unter Veränderung dieser Bedingungen aber zum Leiter wird. 

Um eine optimale Lichtdurchlässigkeit zu erzeugen, wird 

eine Entspiegelungsschicht aufgedampft. Nun erscheint 

die eisblumenartig auskristallisierte Oberfläche bläulich. 

Aus einer leitenden Metallmasse wird die Unterseite voll 

eingedeckt (Abgabe der Elektronen aus dem Stromkreis 

an die untere Siliziumschicht). Auf der Oberseite werden 

feine Kontaktfinger zur Aufnahme der frei werdenden 

Elektronen aufgesetzt (Siebdruck). Eine feine Glasschicht 

wird zum Schutz der Zelle darübergezogen. 

Nun folgt die Verdrahtung mit andern Zellen, die 

dann zu einem Paneel zusammengesetzt und mit einem 

Rahmen versehen werden. 

Es gibt aber noch etliche andere Verfahren, und die 

Forschung arbeitet auf Hochtouren, um die Herstellung 

effizienter, billiger und wirksamer zu machen. 

Beispiele: 

Herstellung von Solarzellen aus Kunststoff mit organischen 

Elementen (Kohlenstoffverbindungen) 

Gussverfahren (feinste Schichten werden gegossen) 

FadenzugVerfahren (vergleiche Herstellung von 

Seifenblasen) 

Zellen aus Schichten mit integrierten Kieselalgen 


Li 11 


Energie- und Umweltbilanz der Solarenergie aktualisierte Version 2008 

Das Wichtigste in Kürze 

1. Die aufgewendete Energie zur Herstellung einer 

Solaranlage für Strom oder Wärmeproduktion wird innert 

Bruchteilen der Betriebsdauer amortisiert, d. h. 

durch die erzeugte Energie kompensiert. Nach dieser 

Zeit (= Energierückzahldauer) erzeugen Solaranlagen 

aus frei verfügbarer Solarstrahlung Energie, im Gegensatz 

zu konventionellen Energiesystemen, die während 

ihrer gesamten Betriebsdauer eine Energiezufuhr – z. B. 

in Form von Erdöl oder Uran – brauchen. 2. Die Nutzung 

der Solarenergie erzeugt zwar wie jede Technologie 

Schadstoffe. In der gesamtökologischen Analyse 

schneidet jedoch der Solarstrom etwa 5mal besser ab 

als der normale Schweizer Strom. Im Vergleich mit dem 

europäischen Strommix sind die Belastungen sogar viel 

tiefer. 3. Die wichtigsten Schadstoffbelastungen der Fabrikation 

von Photovoltaik(PV)Zellen stammen bei einer 

Gesamtbilanz aus dem dabei konsumierten Strom 

(d. h. aus dem konventionellen Stromnetz) und nicht 

aus direkten Schadstoffbelastungen der PVFertigung. 

Die PVFabrikation selbst kann daher nicht als alleiniger 

und direkter Verursacher der Schadstoffbelastungen 

verstanden werden. Vielmehr «erbt» sie den wichtigsten 

Teil der Belastungen aus dem konventionellen Stromnetz. 

Moderne Zellenfertigungen werden aber laufend 

weniger energieintensiv; Umweltbelastung und Energierückzahldauer 

sinken somit. 

Energiebilanz Solarstrom (Photovoltaik) 

Eine gesamthafte Bilanz der Herstellung, des Betriebs 

und der Entsorgung verschiedener Solaranlagen 

wurde im Standardwerk «Sachbilanzen von Energiesystemen» 

durchgeführt. Darin wird Rohstoffabbau, Herstellung, 

Montage, Rückbau und Entsorgung von Solaranlagen 

bilanziert. Die Herstellung einer typischen 

Schweizer Solarstromanlage benötigt gemäss dieser 

Studie rund 90 000 Megajoule Primärenergie. Diese 

Anlage kann unter Schweizer Bedingungen jedes Jahr 

2760 Kilowattstunden Elektrizität ins Niederspannungsnetz 

einspeisen. Müsste diese jährliche Elektrizitätsmenge 

aus konventionellen Quellen hergestellt werden, 

würden dazu 34 500 Megajoule Primärenergie benötigt. 

Somit dauert es 2,9 Jahre, bis die Energieinvestition zur 

Herstellung der Anlage aufgewogen ist. Nach dieser 

Zeit, der sogenannten Energierückzahldauer ERZ, hat 

die Solaranlage ihre Energieschuld vollständig abgetragen 

und erzeugt nun netto Elektrizität aus frei verfügbarer 

Solarenergie. Für Dünnschichttechnologien liegen 

die Energierückzahldauern noch tiefer. Andere Quellen 

berechnen für gegenwärtige kristalline Schweizer Anlagen 

Energierückzahldauern im Bereich von 2 bis 3 Jahren. 

In Südeuropa liegen die Werte noch tiefer. Weitere 

Produktionsverbesserungen von ca. 50% sind bereits 

absehbar und die Energierückzahldauern werden deshalb 

weiter sinken (Alsema & WildScholten 2007). Die 

Gründe für die Verbesserung sind Energieeinsparungen 

neuer SiliziumProduktionsverfahren und weniger materialintensive 

Zellenfertigung. Die langfristigen Trends für 

nicht erneuerbare Energieträger gehen dagegen in die 

umgekehrte Richtung: Für den Rohstoffabbau muss immer 

mehr Aufwand geleistet werden, da die gut abbaubaren 

Ressourcen bereits erschöpft sind. 

Energiebilanz Solarwärme (Solarkollektor) 

Eine Energiebilanzierung kann auch für wärmeproduzierende 

Solaranlagen (Sonnenkollektoren) durchgeführt 

werden. In den «Sachbilanzen von Energiesystemen» 

wurden vier verschiedene, für die Schweiz 

typische Kollektoranlagen zur Warmwasservorwärmung 

bilanziert. Dabei wurden alle nötigen Prozesse für Herstellung, 

Bau, Betrieb und Entsorgung berücksichtigt. 

Die Energierückzahldauer für Solarwärme liegt für diese 

Anlagen im Bereich von 1 bis 2 Jahren. 


Li 12 


Weitere Umweltbelastungen durch Solarstrom 

Während der Betriebsphase gibt eine Solarstromanlage 

keine Schadstoffe an die Umwelt ab. Wird der 

Blickwinkel erweitert und der gesamte Lebenszyklus 

der Solaranlage berücksichtigt, finden sich durchaus 

Emissionen. Diese entstehen einerseits direkt in der 

Solarzellenfabrik, aber auch indirekt durch den Stromkonsum 

während der Fabrikation. In den «Sachbilanzen 

von Energiesystemen» wurden diese (und alle anderen) 

Emissionen der solaren Prozesskette erfasst und bilanziert 

(Dones et al. 2007). 

Ein spezielles Augenmerk verdient der Fluorwasserstoff, 

der in der Zellenproduktion eingesetzt wird. 

Neben der direkten Toxizität kann diese Substanz zur 

Versauerung («saurer Regen») beitragen. Zusätzlich 

kommen flüchtige organische Substanzen zum Einsatz, 

die bodennahes Ozon (Sommersmog) erzeugen. Die 

beiden Umweltschadenskategorien «Sommersmog» 

und «Versauerung» werden hier für einen Vergleich beigezogen. 

Es werden alle Emissionsquellen im Lebenszyklus 

betrachtet, also neben Fabrikation auch Bau, 

Betrieb und Entsorgung. Eine Solarstromanlage in der 

Schweiz stösst demnach indirekt pro Kilowattstunde 

insgesamt 18 Milligramm (mg) Sommersmogaktive 

Substanzen aus. Eine Kilowattstunde aus dem Europäischen 

Elektrizitätsmix UCTE12 belastet die Umwelt 

dagegen mit 114 mg Sommersmogaktiven Substanzen 

– rund die sechsfache Menge. Eine Kilowattstunde aus 

dem Schweizer Stromnetz erzeugt mit 20 mg unwesentlich 

mehr Sommersmog als Solarstrom. 


Li 13 


Fakten zur Photovoltaik 

Kosten für 1 m 2 Solarzellen ohne Montage (zwischen 240.– und 500.–) 

Kosten für 1 m 2 Solarzellen mit Montage 

Stand 2012 

Jahresertrag in kW (pro m 2 ) bei durchschnittlicher Lage 

(Spitzenleistung: 0,125 kWp) 

Aktuelle Aufteilung Stromproduktion in % 

Stand 2011: 

1. Wasserkraftwerke: 51,9 % 

2. nicht erneuerbare Stromproduktion: 45,5 % 

3. neue erneuerbare Stromproduktion: 2,65 % 

davon entfallen: 

0,21 % Biogase aus Abwasserreinigung 

0,25 % Sonne 

0,4 % Biomasse (Holz, Biogas, Landw.) 

0,12 % Wind 

1,68 % aus Abfall 

(2000.– bis 6000.– pro 1kW Leistung = 500.– 

bis 1000.– pro m 2 

125 kWh 


Li 14 


KEV (Kostendeckende Einspeisevergütung) 

Die Kostendeckende Einspeisevergütung ist ein Instrument 

des Bundes, welches zur Förderung der Stromproduktion 

aus erneuerbaren Energien eingesetzt wird. 

Die KEV deckt die Differenz zwischen Produktion und 

Marktpreis und garantiert den Produzentinnen und Produzenten 

von erneuerbarem Strom einen Preis, der ihren 

Produktionskosten entspricht. Die KEV gibt es für 

folgende Technologien: Wasserkraft (bis 10 Megawatt 

MW), Photovoltaik, Windenergie, Geothermie, Biomasse 

und Abfälle aus Biomasse. Gespeist wird der KEVFonds 

von allen Stromkonsumentinnen und konsumenten, die 

pro verbrauchte Kilowattstunde eine Abgabe bezahlen. 

Die Vergütungstarife für Elektrizität aus erneuerbaren 

Energien wurden anhand von Referenzanlagen pro 

Technologie und Leistungsklasse festgelegt. Die Vergütungsdauer 

beträgt je nach Technologie 20 bis 25 Jahre. 

KEV-Vergütungssätze gültig für neue Bescheide 

inkl. MWSt 8% 

Aufgrund der zu erwartenden technologischen Fortschritte 

und zunehmender Marktreife der Technologien 

unterliegen die Vergütungstarife einem Absenkpfad für. 

Die Absenkung betrifft jeweils nur die neu in Betrieb genommenen 

Anlagen. 

Neue Anlagen können bei der nationalen Netzgesellschaft 

Swissgrid angemeldet werden. Zur Zeit besteht 

eine Warteliste für Neuanmeldungen. Weitere Details 

zum Anmeldeverfahren gibt es auf der Website von 

Swissgrid. 

Quelle: Bundesamt für Energie, www.bfe.admin.ch 

Anlagenkategorie Vergütungssätze Vergütungssätze Vergütungssätze Vergütungssätze Vergütungssätze Referenzkosten 2012 

Leistungsklasse ab 1.1.2010 

[Rp./kWh] 

ab 1.1.2011 

[Rp./kWh] 

ab 1.3.2012 

[Rp./kWh] 

ab 1.10.2012 

[Rp./kWh] 

ab 1.1.2013 

[Rp./kWh] 

Investitionskosten 

CHF/kW 

Unterhaltskosten 

Rp./kWh 

Freistehend ≤10 kW 53.3 42.7 36.5 33.1 33.1 3632 6.0 

≤ 30 kW 44.3 39.3 33.7 27.0 27.0 3089 6.0 

≤ 100 kW 41.8 34.3 32.0 24.8 24.8 2687 6.0 

≤ 1000 kW 40.2 30.5 29.0 23.1 23.1 2464 5.0 

> 1000 kW 28.9 28.1 21.6 21.6 2372 4.5 

Angebaut ≤10 kW 61.5 48.3 39.9 36.1 33.4 4036 6.0 

≤ 30 kW 53.3 46.7 36.8 29.4 27.2 3432 6.0 

≤ 100 kW 50.8 42.2 34.9 26.9 24.9 2986 6.0 

≤ 1000 kW 49.2 37.8 31.7 25.1 23.2 2738 5.0 

> 1000 kW 36.1 30.7 23.5 21.8 2635 4.5 

Integriert ≤10 kW 73.8 59.2 48.8 42.8 39.6 4929 6.0 

≤ 30 kW 60.7 54.2 43.9 36.5 33.8 4363 6.0 

≤ 100 kW 54.9 45.9 39.1 33.2 30.7 3854 6.0 

≤ 1000 kW 50.8 41.5 34.9 31.5 29.2 3592 5.0 

> 1000 kW 39.1 33.4 28.9 26.8 3395 4.5 

Quelle: Bundesamt für Energie 

rot: Vergütungssätze nicht anwendbar 


Li 15 


Energiesparlampe im Vergleich zur Glühlampe 

11-Watt-Energiesparlampe 60-Watt-Glühlampe 

Stromkosten pro Jahr (Stand 2012) 2,65 Euro 14,45 Euro 

Stromverbrauch pro Jahr 12,0 Kilowattstunden 65,7 Kilowattstunden 

CO 2 Emission pro Jahr 7,8 kg 42,4 kg 

Lebensdauer einer Lampe 10 000 Stunden 1000 Stunden 

CO 2 Emission über 10 000 Stunden 71,2 kg 387,2 kg 

Quecksilbergehalt in der Lampe 2 mg entfällt 

Quecksilberemission über 10 000 

Stunden bei 42 Kohleverstromung 

3,29 mg 8,86 mg 


Li 16 


Die 2000-Watt-Gesellschaft 

Der Weg in eine nachhaltige Zukunft 

Die 2000WattGesellschaft hat das Ziel, die weltweiten 

Ressourcen nachhaltig zu nutzen. Dies geschieht 

durch einen effizienteren Energieeinsatz und die global 

gerechte Verteilung der Energie. Mit dem 2000Watt 

Pfad liegt in der Schweiz ein ambitiöser, aber mach barer 

Weg vor uns. 

Nachhaltige Entwicklung umsetzen 

Auf Basis aller drei Nachhaltigkeitsaspekte setzt der 

Absenkpfad der 2000WattGesellschaft bis ins Jahr 

2100 folgende Ziele: 

• Primärenergiebedarf auf 2000 Watt Dauerleistung 

pro Person reduzieren 

• Treibhausgas-Ausstoss auf 1 Tonne CO 2 eq pro 

Person reduzieren 

• Globale Gerechtigkeit beim Energieverbrauch 

Mehr Lebensqualität für alle 

2000 Watt Dauerleistung pro Person reichen aus, 

um weltweit in Wohlstand zu leben, ohne dabei der Umwelt 

zu schaden. Der Energiekonsum ist damit gerecht 

verteilt und die Natur bleibt auch für kommende Generationen 

erhalten. Mit Hilfe von neuen Technologien und 

effizienter Verwendung von Energie können entscheidende 

Einsparungen erzielt werden. Dies und die Verwendung 

von erneuerbaren Energien dämmt den Klimawandel 

ein. 

Pro-Kopf-Energiebedarf der Schweiz 

im globalen Vergleich 

Der schweizerische Lebensstil bedarf einer Dauer 

leistung von durchschnittlich 6300 Watt pro Person. Das 

ist drei Mal mehr als der globale Durchschnitt, dieser 

liegt bei 2000 Watt. 

Das regionale Gefälle ist gross: In Industrieländern 

ist der Primärenergiebedarf bis zu 20mal höher als in 

Entwicklungsländern. 

Quelle: Bundesamt für Energie, www.2000watt.ch 

Grafik: BFE 


Li 17 


Die 2000-Watt-Gesellschaft 

Die Vision der 2000WattGesellschaft sieht eine 

kontinuierliche Absenkung des Energiebedarfs auf 2000 

Watt vor. Dieses Ziel soll so rasch wie möglich erreicht 

werden. Bis ins Jahr 2050 kann sich der Anteil an fossilen 

Energien von heute 3000 Watt auf 1500 Watt pro 

Person halbieren. Der weit gefasste Zeithorizont hat triftige 

Gründe: Der Wandel bedingt eine rigorose Anpassung 

der Infrastruktur und eine intelligente Lebensweise, 

sonst bleibt die 2000WattGesellschaft eine Vision. 

Grafik: BFE 

Der Primärenergiebedarf in der Schweiz beträgt 

heute 6000 Watt pro Person. Diese Grafik zeigt die potenzielle 

Entwicklung hin zur 2000WattGesellschaft. 

Ein CO 2 Ausstoss von einer Tonne pro Kopf der Bevölkerung 

und Jahr gilt auch für die Schweiz als langfristiges 

Ziel. Diese Limite entspricht einem Verbrauch 

an fossilen Energien von etwa 500 Watt. Verringert 

sich der Bedarf an fossilen Energien im Rhythmus der 

2000WattVision, kann das ambitiöse CO 2 Ziel in der 

zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts oder spätestens im 

Laufe des nächsten Jahrhunderts erreicht werden. 

Die Lebensqualität erfährt in der 2000WattGesellschaft 

keine Einschränkung. Im Gegenteil: Sicherheit 

und Gesundheit, Komfort und individuelle Entwicklung 

der Menschen verbessern sich, die Einkommen steigen 

in 50 Jahren um rund 60 Prozent. Aber: Diese ambitiösen 

Ziele sind ohne entschiedenes Handeln nicht zu 

erreichen. 

Die wichtigsten Felder? 

• Erhöhung der Material- und Energieeffizienz 

• Substitution von fossilen durch erneuerbare Energieträger 

und Reduktion der CO 2 Intensität der übrigen 

Nutzung fossiler Energien 

• Neue Lebens- und Unternehmensformen – Stichwort: 

nutzen statt besitzen 

• Professionalisierung in der Planung und Investition 

sowie im Betrieb von Bauten und Anlagen 

Die Vision ist machbar. Das belegen Forschende des 

ETHBereiches und anderer Institute. Sie rechnen die 

weitgehend unausgeschöpften Effizienz und Substitutionspotenziale 

auf den gesamten Infrastrukturpark der 

Schweiz hoch – unter genauer Berücksichtigung des Erneuerungsrhythmus. 

Daraus resultiert ein weiter Zeithorizont 

von 50 bis über 100 Jahren, innerhalb dessen die 

Vision zur gelebten Wirklichkeit wird. 

Quelle: Bundesamt für Energie, www.2000watt.ch 


Li 18 


Sonnengesang des heiligen Franziskus von Assisi 

Nach Jakob Streit 

Höchster, allmächtiger und gütiger Herr! 

Dein sei Preis, Herrlichkeit, Ehre 

Und jeglicher Segen. 

Dir allein gebühren sie; 

Kein Mensch ist wert, dich zu nennen. 

Gepriesen seist Du, Herr, und alle Deine Geschöpfe, 

vor allem unser edler Bruder, die Sonne, 

die den Tag bewirkt und uns leuchtet mit ihrem Lichte. 

Sie ist schön und strahlend in ihrem Glanze; 

Von Dir, oh Herr, ist sie das Sinnbild. 

Gepriesen seist Du, Herr, durch unsere Schwester, den Mond, 

und auch durch alle Sterne, 

die Du am Himmel gestaltet hast 

und erscheinen lässt in Schönheit und Helle. 

Gepriesen seist Du, Herr, durch unsere Brüder, 

den Wind, die Luft und die Wolken, 

um der heitern und aller Zeiten willen, 

durch die Du alle Geschöpfe erhältst. 

Gepriesen seist Du, Herr, durch unsere Schwester, 

das Wasser, das so nützlich ist und demütig 

und auch köstlich und keusch. 

Gepriesen seist Du, Herr, durch unseren Bruder, das Feuer, 

durch das er uns die Nacht erhellt, 

und das so schön und fröhlich 

und so stark und mächtig ist. 

Gepriesen seist Du, Herr, durch unsere Mutter, die Erde, 

durch die wir Nahrung und Kraft erhalten 

und vielerlei Frucht auch 

und aller Blumen und Kräuter Farbenfülle. 

Gelobet seist Du, Herr, durch die Seelen, 

die um der Liebe willen Schuld vergeben 

und erdulden Trübsal und Pein. 

Selig sind die Friedsamen, 

Du krönst sie mit der Krone des Lebens. 

Gelobet seist Du, Herr, durch den Bruder irdischen Tod, 

ihm entfliehet kein Mensch. 

Wehe denen, die in Sünden dahingehen, 

selig, die Deinen Willen gefunden. 

Der zweite Tod wird ihnen nicht schaden. 

Preiset und lobet den Herrn! 

Danket und dienet ihm in grosser Demut. 


Li 19 


Sonnengesang des heiligen Franziskus von Assisi 


HE 1–11 

Hefteinträge 

81 | schulEnergie Hefteinträge

HE 1–3 

Hefteinträge (Wandtafeltexte) 

Goethe: 

«Wär nicht das Auge sonnenhaft, 

die Sonne könnt es nie erblicken. 



Kernfusion 

Aus vier Wasserstoffatomkernen bildet sich ein Heliumkern. 

Aus der (verlorenen) Masse ist Wärme, Licht und radioaktive 

Strahlung entstanden. 

Einstein-Formel 

E = mc 2 

(Energie = Masse mal Lichtgeschwindigkeit im Quadrat) 

HE 1 

HE 2 

Strahlung: 

a) Elektromagnetische Strahlung (grösste Intensität im Bereich des 







HE 3 

82 | schulEnergie HE 1–3

HE 4–6 


Die 2 «Daseinsformen» von «Energie» 


Licht 


Strahlung 


entweicht (siehe Fusionsprozess 

von Wasserstoffkernen) 

Definition im physikalischen Bereich: 

«Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten» 

Arten der Energie: 




auftritt 

Energie ist verflüssigte Masse Materie ist verfestigte Energie 

Höhenenergie, Bewegungsenergie, 

Spannenergie = mechanische Energieformen 

Wärmeenergie, Chemische Energie, Strahlungsenergie, 

Kernenergie = stecken als innere Energieformen oft schon 

Millionen Jahre in Energieträgern. 

HE 4 

HE 5 

HE 6 


HE 7–8 


Energieträger Energiequellen 

Erdöl, Erdgas, Kohle, Biomasse, 

Uran usw. 

Wir unterscheiden zwischen erneuerbaren 

und nicht erneuerbaren Energieträgern: 

Erneuerbare: Nicht erneuerbare: 



Wind, Wasser, Sonne, Gezeiten, 

Erdwärme usw. 



HE 7 

HE 8 


HE 9–10 


Was die Sonne alles bewirkt: (zu AB 10): 

Energieerhaltungsgesetz: 

HE 9 

Mit ihrer Energie setzt sie einen gewaltigen Kreislauf in Gang. 

Die Wärmekraft ihrer Strahlen lässt Meerwasser und andere 

Feuchtigkeitsvorkommen (Tropenwald, Seen usw.) verdunsten und 

tausende von Metern in die Atmosphäre emporsteigen. Zudem bringt 

sie mit ihrem Wärmeeinfluss grosse und kleine «Windströmungs- 

Systeme» zum Zirkulieren (Passat …). Diese verfrachten die 

Feuchtigkeit in den Wolken bis zu den höchsten Gebirgsketten, wo 

sie ausregnen oder als Schnee fallen und teilweise in Gletschern oder 

Stauseen gespeichert werden. In diesem «Klimasystem» unterstützt 

und bewirkt die Sonne auch unzählige biologische Abläufe. Pflanzen 

und Tiere – ja alle Lebewesen – werden und vergehen. Zu Lebzeiten 

wie auch nach dem Tod produzieren sie Biomasse, welche sich z. T. 

schon vor Jahrmillionen in Kohle, Erdöl und Erdgas, aber auch in 

Holz und Kompost abgelagert hat. Beziehen wir die verschiedenen 

kosmischen Schöpfungsereignisse des Sonnensystems mit ein, 

sind auch Gezeiten (Mond, Erdrotation), Geothermik (abgesonderte 

glühende Sonnensubstanzen), radioaktive, spaltbare Elemente 

wie Uran (aus chemischen Vorgängen im Magmabereich und im 

Abkühlungsprozess der Erdkruste) auf die Sonne zurückzuführen. 

HE 10 

Eine bestimmte vorhandene Energiemenge bleibt zu 100 % erhalten, 

auch wenn sie in verschiedene Formen umgewandelt wird (z. B. von 

Höhenenergie in Bewegungs- oder Elastische Energie). Doch nutzbar 

bleibt meist nur noch ein kleiner Teil. Reibungsenergie, Schallenergie 

usw.) sind für uns nicht mehr verwendbar. 


HE 11–12 


Sonnenstrahl, der uns erreicht: 

HE 11 

Die Sonneneinstrahlung gibt das 10 000-Fache der Energie, die wir 

zurzeit verbrauchen, an uns ab. Schade, dass wir nicht mehr davon 

zu nutzen verstehen. (1985 war es noch das 17 000-Fache) 

Bei der Photovoltaik wird 

mit Sonnenstrahlung und 

einem Halbleitersystem 

elektrischer Strom erzeugt. 

(Solarzelle) 

HE 12 

Beim Sonnenkollektor 

wird die Sonnenwärme 

konzentriert auf ein 

Wasserkreislaufsystem 

übertragen. (Warmwassergewinnung) 


AB 1–25 

Arbeitsblätter 

86 | schulEnergie Arbeitsblätter

AB 1 

Arbeitsblatt 

Sonnenwissen 

1. Setze alle Stichworte, die dir zum Thema «Sonne» spontan in den Sinn kommen, in die freien Sonnenstrahlen ein. 

2. Vervollständige mit deinen Kameradinnen und Kameraden (2er-, 6er-, …-Gruppen) deine «Sammlung». 

3. Versuche die Begriffe nach folgenden Kriterien mit verschiedenen Farben zu gruppieren: 

blau: Bau, Aussehen und Zahlen zur Sonne 

gelb: Gesundheit, Gemüt 

grün: Nutzen, Energienutzung 

rot: Gesundheitsschädigend, Gefahren 

Sonne 

87 | schulEnergie AB 1

AB 2 

Arbeitsblatt 

Sonnenwörter 

Altar, Kranz, Alter, Auf- 

Morgensonne, 

Mittagssonne, Abendsonne, 

Sommersonne, 

Wintersonne, Tropensonne,Mitternachtssonne 

gang, AnbeterIn, Gesang, Tau, Kugel, 

Antrieb, Kult, Physik, Wärme, Glut, Apex (Flucht- 

punkt der Bewegung), Lauf, Zeichen, Gott, Äquator, 

Licht, -arm, Lied, Kraftwerk, Wind, Hof, Masse, Azimut, Ober- 

fläche, Bad, Röschen, Hut, Uhr, Observatorium, Barke, Ofen, 

Beobachtung, Wende, -haft, Berg, Radius, Blende, Rad, Blume, 

Reich, Brand, Brille, Scheibe, Creme, Schein, Distanz, Schirm, Kult, 

Durchmesser, Schutz, Einstrahlung, Seite, Energie, Lauf, Bau, Fil- 

ter, Sonntag, Finsternis, Spektrum, Flecken, Sphäre, Forschung, 

Stand, Geflecht, Strahl, Substanz, Glanz, System, -gleich, Win- 

kel, Tag (25–30 Erdentage), Templer, Terrasse, Höchststand, 

Untergang, -hungrig, Verehrung, Wagen (griech. Helios), 

Kalender, Kern, Kollektor, König, Korona, Kraft, Zy- 

klus, Kreuz (irisch), Kugel, Antrieb 


AB 3 

Arbeitsblatt 

MindMap 


AB 4 

Arbeitsblatt 

Steckbrief der Sonne 

Durchmesser: ................................... km 

Distanz zur Erde: ................................... km 

(durchschnittlich) oder 8,2 Lichtminuten 

diese Distanz wird = 1 AE (astronomische Einheit) genannt. 

Substanz: Gasball aus ...................................% Helium und ...................................% Wasserstoff 

2% umfassen weitgehend dieselben chemischen 

Elemente, die es auch auf der Erde gibt. 

Temperaturen: Oberfläche: ...................................°C; innen: ................................... Mio.°C 

Lebensdauer: Seit ca. 4,5 Mia. Jahren scheint die Sonne. Man rechnet, dass sie nochmals ca. 5 Mia. Jahre 

scheinen wird, bevor sie sich zu einem Roten Riesen aufbläht und dann erlischt. 

Erde Sonne 

1 AE = .......................................................... km 

Dauer des Lichtes: .............................. Min. 

Da die Umlaufbahn um die Sonne nicht genau kreisförmig ist, schwankt die Distanz zwischen: 

Grösste Entfernung = APHEL 152 100 000 km 

Kleinste Entfernung = PERIHEL 147 090 000 km 

Mittlere Entfernung 149 600 000 km 

Durchmesser d = 

..................................... km 

Die Erde hat mit ihrem Durchmesser von 12 756 km ................................... mal auf dem Durchmesser der Sonne Platz. 

Zeichne ................................... Erdkugeln unten auf den Sonnendurchmesser. 


AB 5 

Arbeitsblatt 

Aufbau der Sonne 

Zuinnerst im «Kern» (1) herrschen grosser Druck (180 Mia.-mal mehr als auf der Erde) und grosse Hitze (15–18 Mio. 

Grad C.) Dort findet die Kernfusion statt. In der «Strahlungszone» (2) wandeln sich die radioaktiven Gammastrahlungen 

langsam um und werden dann in gewaltigen Gas-Zirkulationen in der «Konfektionszone» (3) nach aussen 

befördert. In der «Photosphäre» (4) bilden die Gaswölbungen eine Granulationsschicht, und auf der darüber liegenden 

«Chromosphäre» (5) erkennen wir gelegentlich «Sonnenflecken» (7). Um den dichteren Gaskörper der 

eigentlichen Sonne leuchtet die «Korona» (6), welche wir am besten bei Sonnenfinsternis beobachten können. Ein 

gewaltiges Schauspiel veranstalten die häufigen «Protuberanzen» (8). Wie bei Vulkanausbrüchen werden Flammensäulen 

ins All geschleudert (bis 300 km hoch). 


AB 6 

Arbeitsblatt 

Mittagskanone 

Es wird gesagt, Napoleon habe sich nach seinem kurzen Mittagsschläfchen gelegentlich von einem Kanonenschuss 

wecken lassen wollen. Dazu mussten die Kanoniere die Lunte so richten, dass diese zur richtigen Zeit von einer 

Lupe gezündet wurde. 

Baue eine Mittagskanone, welche zur gewünschten Zeit (grosse Pause) einen Knaller zündet. 

Plan: (Masse sind abhängig von der Brennweite und dem Halter der vorhandenen Lupe) 

Material (Masse in mm): 

Lupe, Knaller 

Sockelbrett: ca. 20 x 200 x 200 

Ständer: ca. 25 x 40 x 250 

Holzwürfel für Lupenhalterung: 30 x 50 x 80 (mit diversen Löchern, Ø gem. Lupengriff) 

Klotz für Knaller-Halterung: 30 x 30 x 100, wenn möglich Hartholz (Bohrung, ca. 6 mm) 

(! wenn durchgehend, jagen Knaller nach hinten raus!) 

Schraube für Drehbügel: ca. M6 x 60, Unterlagsscheiben, Flügelmutter 

Diverse Brettchen als Unterlage für Klotz mit Knaller-Halterung (ca. 100 x 100 in unterschiedlichen Dicken) 


AB 7 

Arbeitsblatt 

Weshalb strahlt die Sonne so kräftig? 

Lange glaubte man, ein grosses Kohlefeuer erzeuge die Sonnenkraft. Heute wissen wir, dass die Unmengen an 

Energie (ca. 1 Mio. Glühbirnen pro m 2 ) durch den gewaltigen Prozess der Kernfusion im innersten Kern der Sonne 

entstanden. 

4 ................................... Atomkerne werden zu einem ...................................................................... 

v ................................... 

Pro Sekunde werden 564 000 t Wasserstoff aufgelöst und 560 000 t 

Helium erzeugt. Dabei gehen also ................................... t verloren (= ................................... %) 

Diese aufgelöste oder freigesetzte Masse wird umgewandelt in: 

W ................................... L ................................... 

Bisher hat die Sonne durch diesen Prozess erst einen halben Tausendstel ihrer Masse verloren. Für die nächsten 

................................... Jahre besteht noch genügend Masse für die F ................................... von Wasserstoffkernen zu 

Heliumkernen. Dann rechnet man mit dem Ende unseres Sternes, der Sonne. 

Wasserstoff-Atom 

(Kern mit 1 Proton) 

R ................................... S................................... 

Helium-Atom 

(Kern mit 2 Protonen u. Neutronen) 


AB 8 

Arbeitsblatt 

Die Sonne im Zentrum! 

Ein paar erstaunliche Grössenvergleiche: 

1. Was denkst du, wie lange dauert die Reise von uns aus zur Sonne? 

a) mit dem Flugzeug ................ Jahre 

b) mit dem Zug ................ Jahre 

c) als Wanderer ................ Jahre 

2. Berechne, wie oft mal die Erde auf dem Durchmesser der Sonnenscheibe Platz hätte. ......................................mal. 

3. Berechne, wie oft mal die Erde auf dem Abstand zwischen Erde und Sonne Platz hätte. ..................................mal. 

4. Berechne, wie oft mal die Sonne auf dem Abstand zwischen Erde und Sonne Platz hätte. .................................mal. 

Ist das viel? Schlussfolgerung aus diesem Resultat: .................................................................................................................. 

5. Welcher Bruchteil der Sonnenoberfläche leuchtet auf die Erde? 

Daten: 

Distanz Erde–Sonne: ≈ 150 000 000 km = 1 AE 

Ø Erde: 12 700 km 

Radius Erde: 6350 km 

Ø Sonne: 1 392 000 km 

Radius Sonne: 696 000 km 

Formeln: Oberfläche Kugel: 4 × (R 2 × π) 


AB 9 

Arbeitsblatt 

Energieformen 

Ordne die Bilder im Innern den verschiedenen Energieformen zu. 

innere Energieformen Mechanische Energieformen 

Energieträger und quellen: 

Teile die Energieträger und -quellen in erneuerbare und nicht erneuerbare auf: 

Wasser Sonne Erdöl Wind Kohle Biomasse Erdgas Erdwärme Gezeiten 

erneuerbare 

nicht erneuerbare 


AB 10 

Arbeitsblatt 

Der gewaltige Kreislauf des Wassers 


AB 11 

Arbeitsblatt 

Ein gewaltiges Zusammenspiel: 

Betrachten wir eine grüne Wiese oder einen grünen Wald, denken wir kaum daran, welch ungeheure lebenswichtige 

Aufgabe die grünen Pflanzen für uns leisten. 

Die energiereichen Sonnenstrahlen werden durch das Blattgrün im Blatt aufgenommen. Aus der Luft dringt CO 2 

durch die Spaltöffnungen an der Unterseite des Blattes in die Zellen hinein. Die Wurzeln spenden das Wasser, welches 

durch die Gefässröhrchen im Stamm bis zum Blatt gehoben wird. Die absorbierten Sonnenstrahlen bewirken 

nun die Traubenzucker-Bildung. Die Pflanze wandelt diesen Stoff in weitere Kohlenhydrate (Zucker und Stärke) um. 

Bei diesem Prozess wird auch Sauerstoff frei, der wiederum durch die Spaltöffnungen an die Luft abgegeben wird. 

So leben Menschen und Tiere in einer Symbiose mit der Pflanzenwelt (gegenseitiger O 2 - und CO 2 -Austausch). Die 

Stärke wird im Wurzelwerk gespeichert. 

Ohne Lichtenergie kann dieser Prozess, der Fotosynthese genannt wird, gar nicht anlaufen! 

Kohlendioxid + Wasser Zucker + Sauerstoff 

Blattgrün 

Lichtenergie (Sonnenenergie) wird in chemische Energie umgewandelt! 

Fülle die folgenden Begriffe in die Kästchen ein: 

1 Sonnenlicht; 2 Abgabe von Sauerstoff; 3 Aufnahme von Kohlendioxid; 4 Blattgrünkörnchen; 5 Spaltöffnung; 6 Ableitung 

des Zuckers durch Siebröhren; 7 Wasserleitung durch die Gefässe; 8 Speichergewebe; 9 Wasseraufnahme; 

10 Wurzeln; 11 Speicherung der Stärke; 12 Mensch/Tier atmen CO 2 aus und O (Sauerstoff) ein. 

Der Photosynthese verdanken wir: a) unsere Luft fürs Atmen, b) sämtliche Kohlenhydrate zur Ernährung, c) reiche 

Vorräte an gespeicherter Sonnenenergie (Holz, Kohle, Öl, Erdöl, Erdgas). 


AB 12 

Arbeitsblatt 

Energiewege: Begriffe zum Ausschneiden 

Holz Steinkohle Braunkohle Erdgas 

Pferdegespann MP3-Player Zucker Radio 

Kühlschrank Bio-Diesel Batterie Torf 

Solarzelle DVD-Gerät Erdöl Diesel 

elektrischer Strom Farrad Muskel Blatt 

Sonnenkollektor Eisenbahn Motoröl Wind 

Windmühle Flugzeug Windrad Wärme 

Gasheizung Warmwasser Benzin Traktor 

Wasserkraftwerk Computer Glühbirne Auto 

Segelflugzeug Fernseher Tumbler Handy 

Waschmaschine Lebensmittel Haarfön Feuer 

Ölheizung CD-Player Wasser Toaster 

Kohlekraftwerk Ladegerät Lampe Licht 

Solarkraftwerk Nährstoff Rapsöl Herd 

Sparlampe Solarzelle Sonne 

Aufträge: 

1. Schneidet die Kärtchen aus und färbt sie entsprechend: 

2. Färbt alle Kärtchen, die einen Energieträger umschreiben, rot, alle, die einen Energienutzer darstellen, grün aus. 

Die Sonne ist gelb. 


AB 13 

Arbeitsblatt 

Grundprinzip der «Stromerzeugung» (Lesetext) 

Im Moment wird weltweit der grösste Anteil an Strom mit «Generatoren» hergestellt (generieren = erzeugen). Ursprünglich 

konstruierte Werner von Siemens 1866 den ersten «Dynamo», welcher das Vorbild zum Generator wurde. 

Eigentlich hat Michael Faraday die Ideen zum ersten Dynamo entwickelt. 

Hauptbestandteile sind Spule und Dauermagnet. Eines der beiden wird von einer auswärtigen Kraft zum Drehen 

gebracht (Veloreifen). Dadurch entstehen Magnetfelder und eine Spannung wird aufgebaut, d. h., Elektronen werden 

bei der Drehung von ihrem Stammplatz weggerissen und suchen nach einem Weg zurück. Dabei wird ihnen eine 

Leitung (Kupferdraht) bereitgestellt. Auf diesem Weg müssen sie aber einen Widerstand (z. B. Glühbirne) überwinden 

und leisten dadurch in einem Kraftakt Arbeit. Diese Kraft nennen wir Spannung. Sie kann also Arbeit verrichten und 

spendet Energie. 

Setze die Zahlen 

1. Spule 

2. Dauermagnet (8-teilig) 

3. Antriebsrad (wird vom Velorad gedreht 

4. Kabel (nur 1 Draht! Der Kreislauf 

geht über das «Gehäuse», den Metallrahmen 

des Velos, zurück zum 

Dynamo) 

Die Umwandlungskette dieser Energie 

lautet: Aus Bewegungsenergie (Rotation) 

wird elektrische Energie erzeugt. 

Aus dem Dynamo wurde ein Generator. 

Die meisten liefern Drehstrom. 


AB 14 

Arbeitsblatt 


Legende 

1. Staubecken, 2. Wasserschloss, 3. Druckleitung, 4. Drosselklappe, 5. Düse, 6. Turbine, 7. Regler (Drehzahl muss 

konstant bleiben wegen Netzfrequenz. Der Regler öffnet oder drosselt den Wasserstrom je nach Belastung des 

Generators), 8. Generator, 9. Stromabnehmer, 10. Transformer- und Verteileranlage, 11. Hochspannungsstromnetz 

(Primärnetz, z. B. 380 000 Volt) (s. auch Bild Urknall 8, S. 131) 


AB 15 

Arbeitsblatt 

Sonnenstrahl, der uns erreicht 

16. Atmosphäre 

15. technischer Energieumsatz 

durch Menschen 0,2% 

14. Photosynthese 0,1% 

101 | schulEnergie AB 15 

13. Erdwärme 0,02% 

12. Gezeiten 0,002% 

11. Laufwasser 0,003% 

10. Wind und Meeresströmungen 0,2% 

9. Verdunstungsleistung 

8. Von Erdoberfläche absorbiert 

7. Direkte Einstrahlung 25% 

6. Diffuse Einstrahlung 25% 

5. Von der Atmosphäre absorbiert 20% 

4. Reflektion an der Erdoberfläche 4% 

3. Reflektion an den Wolken 20% 

2. Reflektion an der Atmosphäre 6% 

1. Sonneneinstrahlung 100%

AB 16 

Arbeitsblatt 

Wie viel Sonne trifft auf die Erde? 

Welcher Oberflächenanteil der Sonne ist auf die Erde gerichtet? 

Vorgehen: 

Um dies herauszufinden, brauchen wir folgende Angaben oder 

Zwischenresultate: 

1. Sonnenradius 

2. Oberfläche der Sonne 

3. Erdradius 

4. Schnittfläche der Erde 

5. Distanz Sonnenzentrum–Erde 

6. Distanz Sonnenzentrum–Sonnenoberfläche 

Mit einer Proportionalitätsrechnung ermitteln wir den Durchmesser 

des Kreises der Sonnenoberfläche (d so ), welche auf die Erde 

gerichtet ist. 

Angaben: 

R S : d so 

ist proportional zu: 

Distanz Sonne–Erde : Erddurchmesser 

696 000 km : x = 

150 000 000 km : 12 700 km 


Ø Erde: 12 700 km 

R E Erde: 6350 km 

Ø Sonne: 1 392 000 km 

R S 

Sonne: 696 000 km 

Kreisfläche: r 2 × π 



AB 17 

Arbeitsblatt 

Die vielfältige Nutzung der Sonnenenergie 

Ordne die Begriffe aus dem SonnenEnergierad den 9 Texten zu: 

Kollektoren wandeln Sonnenlicht in 

Wärme um. Warmwasser für Heizung 

oder Bad. 

Die Sonne treibt den Kreislauf von 

Verdunsten und Regnen an. 

Optimale Isolation und geschickter 

Einsatz von Fenstern und Bauformen 

nützen Sonnenenergie aus. 

Holz und andere pflanzliche Produkte 

haben mit Sonnenlicht CO 2 gespeichert. 

Durch Verbrennung wird 

es wieder frei. 

Solarzellen wandeln Sonnenstrahlen 

in Elektrizität um. 

Mit der unterschiedlichen Erwärmung 

der Erdatmosphäre treibt die 

Sonne Windsysteme wie Passat 

oder Mistral an. 

Die Sonne treibt letztlich mit dem 

Mond auch Ebbe und Flut an. 

Die Hitze aus dem glühenden Erdinnern 

stammt aus der Entstehung 

der Sonne 

Vor Jahrmillionen wurde hier Sonnenenergie 

gespeichert. Wir verbrennen 

diese nicht erneuerbaren 

Rohstoffe. 


AB 18 

Arbeitsblatt 

Die Solarzelle 

Was läuft da ab? (Versuch einer leicht verständlichen Erklärung) 

Zwei dünne Siliziumschichten (Halbleiter) liegen übereinander. Die obere ist mit Phosphor-Atomen, die untere mit 

Bor-Atomen durchsetzt. (Phosphor hat 5 Elektronen auf der äussersten Schicht, Silizium nur 4 Elektronen, welche 

gegenseitig Elektronenpaare bilden.) ein Elektron bleibt übrig. Die Schicht weist zu viele Elektronen auf, wird ndotierte 

Schicht genannt. Unten geschieht das Gegenteil, da Bor nur 3 Elektronen für die Paarbildung einbringt 

es entstehen «Elektronenlöcher» d. h., die Schicht ist positiv geladen p-dotiert. Dadurch wird in der Grenzschicht 

dazwischen ein Magnetfeld aufgebaut, das den Austausch weiterer Elektronen unterbricht. Gelangen nun Photonen 

des Sonnenlichts auf die Zelle, werden in der n-Schicht und in der Grenzschicht viele Elektronen aus den Paarbindungen 

gelöst. Oben entsteht ein Elektronenüberschuss (negative Ladung), unten ein Mangel ( positive Ladung). 

Feine Metallzungen oben und eine Metallplatte unten leiten die ungleichen Ladungen ab. Über einen Stromkreis mit 

zwischengeschaltetem Widerstand (Lampe o. Ä.) fliesst nun Strom. Die in Serie geschalteten Solar-Module liefern 

dann den Gleichstrom in der gewünschten Spannung. 

Legende 

1. Grenzschicht (elektrisches Feld), 2. n-Schicht (Silizium mit Phosphor-Atomen), 3. p-Schicht, 4. Licht, 5. Positive 

Teilchen (wandern nach unten), 6. Negative Teilchen (wandern nach oben), 7. Kontaktfinger, 8. Rückseitenkontakt, 

9. Stromkreis, 10. Verbraucher 

Wichtig!! 

Bei dieser Art der Stromerzeugung (Photovoltaik) wird ohne mechanische Abnützungsprozesse 

und Reibungsverluste (in Druckleitung, Turbinen, Generatorachsen …) auf direktem 

Weg Sonnenlicht in Strom umgewandelt. 


AB 19 

Arbeitsblatt 

Komponenten einer Solaranlage 

Wir unterscheiden zwischen Inselanlagen und Netzgekoppelten Anlagen 

Ordne die untenstehenden Komponenten den richtigen Feldern in dem Anlageplan (netzgekoppelt) zu: 

Komponenten: 

1. Solarmodule, 2. Gleichstromleitung, 3. Wechselrichter, 4. Einspeisezähler, 5. Hausanschlusskasten (mit Hauptsicherungen), 

6. Verbraucherzähler, 7. Hausverteilerkasten, 8. + 9. Verbrauchergeräte, 10. Verteilerbuffet im Quartier, 

11. Transformator (Hochspannung z. B. 16 000 Volt 230 Volt), 12. öffentliches Netz 

Wechselrichter 

Foto: r.marti, Anlage in Erlenbach 

Bei der reinen Inselanlage kommen noch Laderegler und Batterie(n) dazu. 


AB 20a 

Arbeitsblatt 

Solarzellen im Quartier! 

Wer sammelt am meisten Punkte? (Gruppen- oder Einzelarbeit) 

Ausgangslage: 

Für die fünf Häuser im Quartier stehen sechs Solarblöcke zur Verfügung. Die Dachflächen sind unterschiedlich günstig 

zur Sonne hin ausgerichtet. Sie weisen auch unterschiedliche Dachneigungen auf. Verteilt die Flächen A–F (oder 

nur einige davon) so auf die Hausdächer, dass ihr am meisten Sonnenpunkte erreicht. Bedingung: Die Solarfläche 

darf nicht über die Dachfläche hinausragen! 

Pro Haus, das mit einer Anlage bestückt wird, fallen 

Kosten von Fr. 10 000.– an. (Unabhängig davon, 

ob beide Dachschilde überbaut werden oder 

nur einer.) 

Spielidee: Wer die optimalsten Dachflächen 

mit den besten Solarblöcken überbaut, 

wird am meisten Punkte erreichen. 

Die Lehrperson wird das Projekt auswerten. 

Solarzellen zum Ausschneiden: 

A B 

C 

Haus III 

7 × 13 

7 × 13 

30° 

Haus IV 

3 × 12 

7 × 12 

25° 

D 

Haus II 

6 × 13 

6 × 13 

20° 

Haus V 

8 × 13 

8 × 13 

12° 

Haus I 

9 × 13 

9 × 13 

30° 

A 6 x 8 m B 6 x 4 m C 2 x 12 m D 5 x 12 m E 7 x 12 m F 8 x 12 m 

48 m 2 24 m 2 24 m 2 60 m 2 84 m 2 96 m 2 

106 | schulEnergie AB 20a 

E 

Süd 

F

AB 20b 

Arbeitsblatt 

Auswertungstabelle Achtung: Solarblöcke dürfen nicht grösser sein als die Schildfläche. Es dürfen 

2 oder 3 Blöcke auf einem Dach sein, wenn die Fläche gross genug ist. 

(Paneel E = 7 x 12 m kann z. B. nicht auf Haus II montiert werden) 

Bonuspunkte gemäss Plan (AB-Lösungen) 

à 250.– –1 +1 +2 +3 +4 +6 

A 6 x 8 m 48 m 2 12 000.– –12 +12 +24 +36 +48 +72 

B 6 x 4 m 24 m 2 6 000.– –6 +6 +12 +18 +24 +36 

C 1 x 12 m 24 m 2 6 000.– –6 +6 +12 +18 +24 +36 

D 5 x 12 m 60 m 2 15 000.– –15 +15 +30 +45 +60 +90 

E 7 x 12 m 84 m 2 21 000.– –21 +21 +42 +63 +84 +125 

F 8 x 12 m 96 m 2 24 000.– –24 +24 +48 +72 +96 +144 

Maximum 336 m 2 84 000.– 

Investition Solarzellen: .......................... 

Montagekosten: 

pro Haus 10 000.– 

.......................... 

Total Bonuspunkte: 

............................................................ 

Total: .......................... minus Investitionspunkte: ............................................................ 

Total / 1000 x 2 = 

Investitionspunkte: 

.......................... 

Erreichter Gewinn 

oder Verlust 

............................................................ 

Rang: 





à 250.– –1 +1 +2 +3 +4 +6 

A 6 x 8 m 48 m 2 12 000.– –12 +12 +24 +36 +48 +72 

B 6 x 4 m 24 m 2 6 000.– –6 +6 +12 +18 +24 +36 

C 1 x 12 m 24 m 2 6 000.– –6 +6 +12 +18 +24 +36 

D 5 x 12 m 60 m 2 15 000.– –15 +15 +30 +45 +60 +90 

E 7 x 12 m 84 m 2 21 000.– –21 +21 +42 +63 +84 +125 

F 8 x 12 m 96 m 2 24 000.– –24 +24 +48 +72 +96 +144 

Maximum 336 m 2 84 000.– 

Investition Solarzellen: .......................... 


pro Haus 10 000.– 

.......................... 


............................................................ 

Total: .......................... minus Investitionspunkte: ............................................................ 

Total / 1000 x 2 = 

Investitionspunkte: 

.......................... 


oder Verlust 

............................................................ 

Rang: 

107 | schulEnergie AB 20b

AB 21 

Arbeitsblatt 

Recherche im Internet: Adresse: www.swissolar.ch SolardachRechner 

Unser Haus / unsere Wohnung 

Name: .......................................................... Klasse: ...................................................................... 

Ort: ............................................................... PLZ: .......................................................................... 

Dach Exposition: ........................................... Dachwinkel: ............................................................... 

Heizsystem: .................................................. Anzahl Bewohner: ...................................................... 

Bedarf bisher: .................. _____ (Einheit) Material: .................................................................... 

Empfohlene Fläche Solardach: .................................................. m 2 

Jahresverbrauch ohne Solaranlage: .................................................. _____ 

Jahresverbrauch mit Solaranlage: .................................................. _____ 

CO 2 -Emission ohne Solaranlage: .................................................. 

CO 2 -Emission mit Solaranlage: .................................................. 

Finanzierung 

Gesamtkosten für die Neueinrichtung: .................................................. 

Beitrag Bund: .................................................. 

Beitrag Kanton: .................................................. 

Beitrag Gemeinde: .................................................. 

Steuererleichterung: .................................................. 

Restkosten: .................................................. 

Einsparung an bisherigem Heizmaterial pro Jahr: .................................................. 

In fünf Jahren .................................................. 

1 m 2 Paneels ca. 43 kWh Strom pro Jahr Wert: ( bei –.25 Marktpreis) 10.75 Fr. pro Jahr 

……… m 2 Paneels ……… kWh Strom Wert: ………Fr. pro Jahr 

Bsp. MZH Niedergösgen 

370m 2 ca. 16 000 kWh im 1. Jahr 43 kWh/m 2 


AB 22 

Arbeitsblatt 

Mein täglicher Stromverbrauch 

Aufwachen: 

Toilette 

Schulweg 

Unterricht 

Pause 

Mittag 

Nachmittag 

Hobby 

Nachtessen 

Abend 

Meine Wäsche 

Das warme Zuhause 

Zeit Watt (Verbrauch) kWh Preis 

Wie viele Geräte habe ich selber verwendet? …………… 

Wie viele Geräte wurden im Hintergrund für mich benutzt? …………… 

Gesamte verbrauchte Strommenge? …………… 


AB 23 

Arbeitsblatt 

Strom, der sich rechnet: 

Die Organisation www.solarfirmen-vergleichen.ch meint u. a. Folgendes zur Situation: 

Unsere Umwelt wird uns unsere Umweltsünden nicht mehr allzu lange vergeben. Es wird Zeit, dass wir unsere Erde 

schützen. Erneuerbare Energiequellen sind unsere Zukunft, investieren Sie heute in Ihre sichere und gesunde Zukunft. 

Um die Solarenergie für Verbraucher interessanter zu machen, gibt es besondere Förderungen von Kreditinstituten 

sowie von umweltorientierten Banken. Ausserdem wird der Bau einer Solaranlage in allen Kantonen der 

Schweiz zusätzlich gefördert. 

Zur Berechnung der Wirtschaftlichkeit sind verschiedene Faktoren massgebend: 

a) Preis für ein Paneel / Nominalleistung / Fläche 

b) Einspeisevergütung (sofern das Gesuch berücksichtigt werden konnte) 

c) Montagekosten 

d) Lage, Sonnenscheindauer (Mitteleuropa) 

Unsere Annahmen: 

Fläche: 9 x 8 m = ................................ 

Exposition: durchschnittliche Südlage 

Sonnenscheindauer: normal 

Dachneigung: 30 o 

Qualität der Zelle: mittel 

Anlagekategorie: integriert 

Modell: Sanyo HIT 250 W (Nominalleistung) Mono 86 cm x 161 cm 

Preis bei 20 St. Fr. 668.–/St. Preis und Leistung pro m 2 ? 

Montagekosten: ca. Fr. 43 150.– 

Jahresertrag: 1 kW Nominalleistung liefert in Mitteleuropa ca. 1000 kWh pro Jahr 

(im Mittelmeerraum ca. 1,65-mal mehr) 

Einspeisevergütung: 48,80 Rp./kWh (bei Kleinanlagen um 10 kW) 

Lebensdauer: 20–25 Jahre 

Bankzinsen: Hypothek 3% Guthaben 2% 

Aufgabe: 

1. Berechnung der Wirtschaftlichkeit der Anlage: 

Hinweis: Berechne zuerst die Investitionskosten, dann die jährlichen Einnahmen. Daraus lässt sich berechnen, 

nach wie vielen Jahren die Anlage amortisiert ist; wie viel Gewinn unter Umständen nach einer gewissen Anzahl 

Jahren erzielt werden kann. (Benütze eine Excel Tabelle) 

2. Diskutiert die Frage: 

Welches sind die wichtigsten Faktoren, welche die Rentabilität beeinflussen können? 

Foto r.marti, Haus in Erlenbach 


AB 24 

Arbeitsblatt 

Beispiel Fragebogen für die KatasterErhebung in einer Gemeinde 

SolarProjekttag(e) Schule ................................................................................................................................. 

Aufnahmebogen PhotovoltaikAnlagen 

Objekt: .............................................................. Name: ................................................................. 

Besitzer, Mieter: .............................................................. 

Adresse: .............................................................. 

Ort: .............................................................. 

Gebäude: Wohnhaus Scheune Gewerbe 

Dach: Länge Höhe Neigung Ausrichtung 

Eindeckung: Ziegel Eternit Welleternit Wellblech 

Hindernisse: Dachaufbau Nachbarhaus Bäume Kamin 

Haben sie evtl. Interesse an einer Realisierung? ....................................................................................................... 

................................................................................................................................................................................. 

Haben sie evtl. Interesse an einer Dachvermietung? ................................................................................................. 

................................................................................................................................................................................. 

Voraussichtlicher Ertrag pro Jahr: (Richtwert ca. 150 kWh pro m 2 ) ..................................................................... Fr. 

Foto Dach: Nr.: .................. Nr.: ................... vom Dach weg (Richtung Sonne): Nr.: .................. 

Foto Seite: Nr.: .................. Nr.: ................... 

Foto Umgebung: Nr.: .................. 

Spezielle Bemerkungen: ......................................................................................................................................... 

................................................................................................................................................................................ 

................................................................................................................................................................................ 

................................................................................................................................................................................ 

................................................................................................................................................................................ 

................................................................................................................................................................................ 

Aufgenommen durch: ............................................................................................................................................. 


AB 25 

Arbeitsblatt 

Lernzielkontrolle der ICVersion 

Name: ................................................................................... Kl. ........................... Note: ....................... 

1 Beschreibe, was beim Bren- 

nen einer Kerze abläuft 

2 Nenne zu den folgenden Bereichen im Zusammenhang mit der Sonne ein Stichwort und erläutere es. 

A) Mensch – Gesundheit 2 

B) Mensch – Technik 2 

C) In und an der Sonne 2 

D) Kultur – Religion 2 

3 Wie lange ist ein Schnellzug 

unterwegs, wenn er zur 

Sonne fahren würde? 

4 Nehmen wir an, die Sonne 

wäre so gross wie ein 

Handball in der Turnhalle. 

Wie gross wäre die Erde 

massstablich? Wie weit wäre 

sie vom Handball entfernt? 

5 Wie gross sind die Durch- 

messer der Sonne und der 

Erde in Wirklichkeit? 

6 Zeichne die Sonne mit einem 

Ausschnitt des Inneren und 

beschrifte mit 6 Begriffen 

7 Was versteht man unter 

dem Begriff «Kernfusions- 

prozess» auf der Sonne? 

Erkläre (4 Pt), zeichne (1 Pt) 

8 Wie lautet die Einstein- 

Formel? 

(auf leerer Seite) 7 


2 

1 

2 

2 

5

AB 25 

Arbeitsblatt 

9 Wie stehen Masse und 

Energie in Beziehung zu 

einander? (nicht Einstein- 

Formel!) 

10 Nenne 3 mechanische Ener- 

gieformen 

11 Welche 3 Energieformen 

stecken z. T. schon seit Jahr- 

millionen in Energieträgern? 

12 Beschreibe anhand eines 

Gegenstandes eine Ener- 

giekette mit mindestens 3 

Schritten 

13 Nenne 5 Energiequellen 3 

14 Was wird als Ursprung 

dieser Energiequellen ange- 

sehen? 

15 Die Energieträger werden in 

zwei Gruppen eingeteilt. A) 

Wie heissen die? 

B) Zu welchen Gruppen ge- 

hören: Erdöl; Biomasse? 

16 Nenne 8 unterschiedliche 

Stromquellen 

17 Erkläre am Beispiel des 

Dynamos, wie Strom erzeugt 

wird 

18 Nenne 6 Komponenten eines 

Wasserkraftwerkes: 

19 Die Sonnenenergie, die 

jährlich auf die Erde strahlt, 

macht das Wievielfache des- 

sen aus, was wir im Moment 

pro Jahr verbrauchen? 

20 Erkläre den Unterschied 

zwischen Photovoltaik und 



1 

2 

3 

3 

5 

1 

4 

4 

4 

3 

1

AB 25 

Arbeitsblatt 

21 Woraus besteht eine 

Solarzelle hauptsächlich? 

(Material und elektrische 

Eigenschaft) 

22 Zeichne eine Solarzelle im 

Querschnitt und benenne die 

Bestandteile (mind. 6) 

23 Setze in der Abbildung Nummern in die Sechseck-Kästchen und erstelle in der Spalte daneben eine 

Legende 

Mögliche Notenskala: 

69–74 63–68 56–62 50–55 43–49 36–42 29–35 22–28 15–21 8–14 1–7 

6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 


1. 

2. 

3. 

4. 

5. 

6. 

7. 

8. 

9. 

10. 

11. 

12. 

2 

2 

3 

4

AB Lö 1–25 

Lösungen 

zu den Arbeitsblättern 

115 | schulEnergie Arbeitsblätter Lösungen

AB 1 Lö 

Lösungen zu den Arbeitsblättern 

Sonnenwissen 

1. Setze alle Stichworte, die dir zum Thema «Sonne» spontan in den Sinn kommen, in die freien Sonnenstrahlen ein. 

2. Vervollständige mit deinen Kameradinnen und Kameraden (2er-, 6er-, …-Gruppen) deine «Sammlung». 

3. Versuche die Begriffe nach folgenden Kriterien mit verschiedenen Farben zu gruppieren: 

blau: Bau, Aussehen und Zahlen zur Sonne 

gelb: Gesundheit, Gemüt 

grün: Nutzen, Energienutzung 

rot: Gesundheitsschädigend, Gefahren 

Sonne 

116 | schulEnergie AB 1 Lö

AB 2 Lö 


Sonnenwörter 

Altar, Kranz, Alter, Auf- 

Morgensonne, 

Mittagssonne, Abendsonne, 

Sommersonne, 

Wintersonne, Tropensonne,Mitternachtssonne 

gang, AnbeterIn, Gesang, Tau, Kugel, 

Antrieb, Kult, Physik, Wärme, Glut, Apex (Flucht- 

punkt der Bewegung), Lauf, Zeichen, Gott, Äquator, 

Licht, -arm, Lied, Kraftwerk, Wind, Hof, Masse, Azimut, Ober- 

fläche, Bad, Röschen, Hut, Uhr, Observatorium, Barke, Ofen, 

Beobachtung, Wende, -haft, Berg, Radius, Blende, Rad, Blume, 

Reich, Brand, Brille, Scheibe, Creme, Schein, Distanz, Schirm, Kult, 

Durchmesser, Schutz, Einstrahlung, Seite, Energie, Lauf, Bau, Fil- 

ter, Sonntag, Finsternis, Spektrum, Flecken, Sphäre, Forschung, 

Stand, Geflecht, Strahl, Substanz, Glanz, System, -gleich, Win- 

kel, Tag (25–30 Erdentage), Templer, Terrasse, Höchststand, 

Untergang, -hungrig, Verehrung, Wagen (griech. Helios), 

Kalender, Kern, Kollektor, König, Korona, Kraft, Zy- 

klus, Kreuz (irisch), Kugel, Antrieb 


AB 3 Lö 


MindMap 


AB 4 Lö 


Steckbrief der Sonne 

Durchmesser: 1 390 000 km 

Distanz zur Erde: 150 000 000 km 

(durchschnittlich) oder 8,2 Lichtminuten 

diese Distanz wird = 1 AE (astronomische Einheit) genannt. 

Substanz: Gasball aus 24,8 % Helium und 73,5 % Wasserstoff 

2% umfassen weitgehend dieselben chemischen 

Elemente, die es auch auf der Erde gibt. 

Temperaturen: Oberfläche: 5500 °C; innen: 15–18 Mio.°C 

Lebensdauer: Seit ca. 4,5 Mia. Jahren scheint die Sonne. Man rechnet, dass sie nochmals ca. 5 Mia. Jahre 

scheinen wird, bevor sie sich zu einem Roten Riesen aufbläht und dann erlischt. 

Erde Sonne 

1 AE = 150 000 000 km 

Dauer des Lichtes: 8,3 Min. 

Da die Umlaufbahn um die Sonne nicht genau kreisförmig ist, schwankt die Distanz zwischen: 

Grösste Entfernung = APHEL 152 100 000 km 

Kleinste Entfernung = PERIHEL 147 090 000 km 

Mittlere Entfernung 149 600 000 km 

Durchmesser d = 

1 390 000 km 

Die Erde hat mit ihrem Durchmesser von 12 756 km 108,9-mal auf dem Durchmesser der Sonne Platz. 

Zeichne ................................... Erdkugeln unten auf den Sonnendurchmesser. 


AB 5 Lö 


Aufbau der Sonne 

8 

6 

1 

3 

7 

Zuinnerst im «Kern» (1) herrschen grosser Druck (180 Mia. mal mehr als auf der Erde) und grosse Hitze (15–18 Mio. 

Grad C.) Dort findet die Kernfusion statt. In der «Strahlungszone» (2) wandeln sich die radioaktiven Gammastrahlungen 

langsam um und werden dann in gewaltigen Gas-Zirkulationen in der «Konfektionszone» (3) nach aussen 

befördert. In der «Photosphäre» (4) bilden die Gaswölbungen eine Granulationsschicht, und auf der darüber liegenden 

«Chromosphäre» (5) erkennen wir gelegentlich «Sonnenflecken» (7). Um den dichteren Gaskörper der 

eigentlichen Sonne leuchtet die «Korona» (6), welche wir am besten bei Sonnenfinsternis beobachten können. Ein 

gewaltiges Schauspiel veranstalten die häufigen «Protuberanzen» (8). Wie bei Vulkanausbrüchen werden Flammensäulen 

ins All geschleudert (bis 300 km hoch). 

120 | schulEnergie AB 5 Lö 

2 

5 

4

AB 6 Lö 


Mittagskanone 

Es wird gesagt, Napoleon habe sich nach seinem kurzen Mittagsschläfchen gelegentlich von einem Kanonenschuss 

wecken lassen wollen. Dazu mussten die Kanoniere die Lunte so richten, dass diese zur richtigen Zeit von einer 

Lupe gezündet wurde. 

Baue eine Mittagskanone, welche zur gewünschten Zeit (grosse Pause) einen Knaller zündet. 

Plan: (Masse sind abhängig von der Brennweite und dem Halter der vorhandenen Lupe) 

Material (Masse in mm): 

Lupe, Knaller 

Sockelbrett: ca. 20 x 200 x 200 

Ständer: ca. 25 x 40 x 250 

Holzwürfel für Lupenhalterung: 30 x 50 x 80 (mit diversen Löchern, Ø gem. Lupengriff) 

Klotz für Knaller-Halterung: 30 x 30 x 100 wenn möglich Hartholz (Bohrung, ca. 6 mm) 

(! wenn durchgehend, jagen Knaller nach hinten raus!) 

Schraube für Drehbügel: ca. M6 x 60, Unterlagsscheiben, Flügelmutter 

Diverse Brettchen als Unterlage für Klotz mit Knaller-Halterung (ca. 100 x 100 in unterschiedlichen Dicken) 


AB 7 Lö 


Weshalb strahlt die Sonne so kräftig? 

Lange glaubte man, ein grosses Kohlefeuer erzeuge die Sonnenkraft. Heute wissen wir, dass die Unmengen an 

Energie (ca. 1 Mio. Glühbirnen pro m 2 ) durch den gewaltigen Prozess der Kernfusion im innersten Kern der Sonne 

entstanden. 

4 Wasserstoff-Atomkerne werden zu einem Helium-Atomkern verschmolzen 

Pro Sekunde werden 564 000 t Wasserstoff aufgelöst und 560 000 t 

Helium erzeugt. Dabei gehen also 400 t verloren (= 0,7 %) 

Diese aufgelöste oder freigesetzte Masse wird umgewandelt in: 

Wärme, Licht 

Bisher hat die Sonne durch diesen Prozess erst einen halben Tausendstel ihrer Masse verloren. Für die nächsten 

4–5 Mio. Jahre besteht noch genügend Masse für die Fusion von Wasserstoffkernen zu Heliumkernen. Dann 

rechnet man mit dem Ende unseres Sternes, der Sonne. 

Wasserstoff-Atom 

(Kern mit 1 Proton) 

Radioaktive Strahlung 

Helium-Atom 

(Kern mit 2 Protonen u. Neutronen) 


AB 8 Lö 


Die Sonne im Zentrum! 

Ein paar erstaunliche Grössenvergleiche: 

1. Was denkst du, wie lange dauert die Reise von uns aus zur Sonne? 

a) mit dem Flugzeug 17 Jahre 

b) mit dem Zug 170 Jahre 

c) als Wanderer 3425 Jahre 

2. Berechne, wie oft mal die Erde auf dem Durchmesser der Sonnenscheibe Platz hätte. 109-mal 

3. Berechne, wie oft mal die Erde auf dem Abstand zwischen Erde und Sonne Platz hätte. 11811-mal 

4. Berechne, wie oft mal die Sonne auf dem Abstand zwischen Erde und Sonne Platz hätte. 107-mal. 

Ist das viel? Schlussfolgerung aus diesem Resultat: Es ist sehr wenig! 107-mal umwälzen und schon wäre 

sie bei uns! D. h. anderseits, dass die Sonnenkugel enorm gross ist! 

5. Welcher Bruchteil der Sonnenoberfläche leuchtet auf die Erde? 

Daten: 


1 

2 232 006 013 


Ø Erde: 12 700 km 

Radius Erde: 6350 km 

Ø Sonne: 1 392 000 km 

Radius Sonne: 696 000 km 

Formeln: Oberfläche Kugel: 4 × (R 2 × π)

AB 9 Lö 


Energieformen 

Ordne die Bilder im Innern den verschiedenen Energieformen im Kreis zu. 

innere Energieformen Mechanische Energieformen 

Energieträger und quellen: 

Teile die Energieträger und -Quellen in erneuerbare und nicht erneuerbare auf: 

Wasser Sonne Erdöl Wind Kohle Biomasse Erdgas Erdwärme Gezeiten 

erneuerbare 

Sonne 

Wind 

Wasser 

Biomasse 

Erdwärme 

Gezeiten 

nicht erneuerbare 

Erdöl 

Kohle 

Erdgas 


AB 10 Lö 


Der gewaltige Kreislauf des Wassers 


AB 11 Lö 


Ein gewaltiges Zusammenspiel: 

Betrachten wir eine grüne Wiese oder einen grünen Wald, denken wir kaum daran, welch ungeheure lebenswichtige 

Aufgabe die grünen Pflanzen für uns leisten. 

12 

3 

2 

8 

7 

9 10 

Die energiereichen Sonnenstrahlen werden durch das Blattgrün im Blatt aufgenommen. Aus der Luft dringt CO 2 

durch die Spaltöffnungen an der Unterseite des Blattes in die Zellen hinein. Die Wurzeln spenden das Wasser, welches 

durch die Gefässröhrchen im Stamm bis zum Blatt gehoben wird. Die absorbierten Sonnenstrahlen bewirken 

nun die Traubenzucker-Bildung. Die Pflanze wandelt diesen Stoff in weitere Kohlenhydrate (Zucker und Stärke) um. 

Bei diesem Prozess wird auch Sauerstoff frei, der wiederum durch die Spaltöffnungen an die Luft abgegeben wird. 

So leben Menschen und Tiere in einer Symbiose mit der Pflanzenwelt (gegenseitiger O 2 - und CO 2 -Austausch). Die 

Stärke wird im Wurzelwerk gespeichert. 

Ohne Lichtenergie kann dieser Prozess, der Fotosynthese genannt wird, gar nicht anlaufen! 

Kohlendioxid + Wasser Zucker + Sauerstoff 


6 

Blattgrün 

11 

Lichtenergie (Sonnenenergie) wird in chemische Energie umgewandelt! 

Fülle die folgenden Begriffe in die Kästchen ein: 

1 Sonnenlicht; 2 Abgabe von Sauerstoff; 3 Aufnahme von Kohlendioxid; 4 Blattgrünkörnchen; 5 Spaltöffnung; 6 Ableitung 

des Zuckers durch Siebröhren; 7 Wasserleitung durch die Gefässe; 8 Speichergewebe; 9 Wasseraufnahme; 

10 Wurzeln; 11 Speicherung der Stärke; 12 Mensch/Tier atmen CO 2 aus und O (Sauerstoff) ein. 

Der Photosynthese verdanken wir: a) unsere Luft fürs Atmen, b) sämtliche Kohlenhydrate zur Ernährung, c) reiche 

Vorräte an gespeicherter Sonnenenergie (Holz, Kohle, Öl, Erdöl, Erdgas). 

1 

4 

5 

5

AB 12 Lö 


Energiewege: Begriffe zum Ausschneiden 

Holz Steinkohle Braunkohle Erdgas 

Pferdegespann MP3-Player Zucker Radio 

Kühlschrank Bio-Diesel Batterie Torf 

Solarzelle DVD-Gerät Erdöl Diesel 

elektrischer Strom Fahrrad Muskel Blatt 

Sonnenkollektor Eisenbahn Motoröl Wind 

Windmühle Flugzeug Windrad Wärme 

Gasheizung Warmwasser Benzin Traktor 

Wasserkraftwerk Computer Glühbirne Auto 

Segelflugzeug Fernseher Tumbler Handy 

Waschmaschine Lebensmittel Haarfön Feuer 

Ölheizung CD-Player Wasser Toaster 

Kohlekraftwerk Ladegerät Lampe Licht 

Solarkraftwerk Nährstoff Rapsöl Herd 

Sparlampe Solarzelle Sonne 

Aufträge: 

1. Schneidet die Kärtchen aus und färbt sie entsprechend: 

2. Färbt alle Kärtchen, die einen Energieträger umschreiben, rot, alle, die einen Energienutzer darstellen, grün aus. 

Die Sonne ist gelb. 


AB 13 Lö 


Grundprinzip der «Stromerzeugung» (Lesetext) 

Im Moment wird weltweit der grösste Anteil an Strom mit «Generatoren» hergestellt (generieren = erzeugen). Ursprünglich 

konstruierte Werner von Siemens 1866 den ersten «Dynamo», welcher das Vorbild zum Generator wurde. 

Eigentlich hat Michael Faraday die Ideen zum ersten Dynamo entwickelt. 

Hauptbestandteile sind Spule und Dauermagnet. Eines der beiden wird von einer auswärtigen Kraft zum Drehen 

gebracht (Veloreifen). Dadurch entstehen Magnetfelder und eine Spannung wird aufgebaut, d. h., Elektronen werden 

bei der Drehung von ihrem Stammplatz weggerissen und suchen nach einem Weg zurück. Dabei wird ihnen eine 

Leitung (Kupferdraht) bereitgestellt. Auf diesem Weg müssen sie aber einen Widerstand (z. B. Glühbirne) überwinden 

und leisten dadurch in einem Kraftakt Arbeit. Diese Kraft nennen wir Spannung. Sie kann also Arbeit verrichten und 

spendet Energie. 

Setze die Zahlen 

1. Spule 

2. Dauermagnet (8-teilig) 

3. Antriebsrad (wird vom Velorad gedreht 

4. Kabel (nur 1 Draht! Der Kreislauf 

geht über das «Gehäuse», den Metallrahmen 

des Velos, zurück zum 

Dynamo) 

Die Umwandlungskette dieser Energie 

lautet: Aus Bewegungsenergie (Rotation) 

wird elektrische Energie erzeugt. 

Aus dem Dynamo wurde ein Generator. 

Die meisten liefern Drehstrom. 


2. 

3. 

1. 

4.

AB 14 Lö 



Legende 

9 

1 

8 

7 

6 

5 

4 

1. Staubecken, 2. Wasserschloss, 3. Druckleitung, 4. Drosselklappe, 5. Düse, 6. Turbine, 7. Regler (Drehzahl muss 

konstant bleiben wegen Netzfrequenz. Der Regler öffnet oder drosselt den Wasserstrom je nach Belastung des 

Generators), 8. Generator, 9. Stromabnehmer, 10. Transformer- und Verteileranlage, 11. Hochspannungsstromnetz 

(Primärnetz, z. B. 380 000 Volt) (s. auch Bild Urknall 8, S. 131) 


3 

2 

11 

10

AB 15 Lö 


Sonnenstrahl, der uns erreicht 

11 

13 

12 

9 

8 

16. Atmosphäre 

15 

14 

15. technischer Energieumsatz 

durch Menschen 0,2% 

6 

14. Photosynthese 0,1% 


13. Erdwärme 0,02% 

5 

7 

10 

12. Gezeiten 0,002% 

11. Laufwasser 0,003% 

10. Wind und Meeresströmungen 0,2% 

9. Verdunstungsleistung 

16 

8. Von Erdoberfläche absorbiert 

7. Direkte Einstrahlung 25% 

4 

6. Diffuse Einstrahlung 25% 

5. Von der Atmosphäre absorbiert 20% 

1 

4. Reflektion an der Erdoberfläche 4% 

3 

2 

3. Reflektion an den Wolken 20% 

2. Reflektion an der Atmosphäre 6% 

1. Sonneneinstrahlung 100%

AB 16 Lö 


Wie viel Sonne trifft auf die Erde? 

Welcher Oberflächenanteil der Sonne ist auf die Erde gerichtet? 

Angaben: 


Ø Erde: 12 700 km 

R E Erde: 6350 km 

Ø Sonne: 1 392 000 km 

R S 

Sonne: 696 000 km 

Kreisfläche: r 2 × π 


x = 696 000 × 12 700 = 58 928 km 

150 000 000 

d so = 58,928 km 

Kreisfläche auf der Sonnenoberfläche: 

d so / 2 = rso = 29,464; 

r × 2 × π = 868,1272 × π = 2727,30 km 2 

Sonnenoberfläche: 4 × (R 2 × π) 

4 × (696 000) 2 × π) = 6 087 350 988 000 km 2 

oder 6,087 × 10 12 

Bruchteil der Sonnenoberfläche: 

6087 × 10 12 / 2727,30 = 2 232 006 013-mal 

oder ein 2 232 006 013-tel 


AB 17 Lö 


Die vielfältige Nutzung der Sonnenenergie 

Ordne die Begriffe aus dem SonnenEnergierad den 9 Texten zu: 

Thermisch Biomasse Gezeiten 

Kollektoren wandeln Sonnenlicht in 

Wärme um. Warmwasser für Heizung 

oder Bad. 

Holz und andere pflanzliche Produkte 

haben mit Sonnenlicht CO 2 gespeichert. 

Durch Verbrennung wird 

es wieder frei. 

Wasserkraft Photovoltaisch Geothermisch 

Die Sonne treibt den Kreislauf von 

Verdunsten und Regnen an. 

Solarzellen wandeln Sonnenstrahlen 

in Elektrizität um. 

Die Sonne treibt letztlich mit dem 

Mond auch Ebbe und Flut an. 

Die Hitze aus dem glühenden Erdinnern 

stammt aus der Entstehung 

der Sonne 

Architektur Windkraft Erdöl, Erdgas, Kohle 

Optimale Isolation und geschickter 

Einsatz von Fenstern und Bauformen 

nützen Sonnenenergie aus. 

Mit der unterschiedlichen Erwärmung 

der Erdatmosphäre treibt die 

Sonne Windsysteme wie Passat 

oder Mistral an. 

Vor Jahrmillionen wurde hier Sonnenenergie 

gespeichert. Wir verbrennen 

diese nicht erneuerbaren 

Rohstoffe. 


AB 18 Lö 


Die Solarzelle 

Was läuft da ab? (Versuch einer leicht verständlichen Erklärung) 

Zwei dünne Siliziumschichten (Halbleiter) liegen übereinander. Die obere ist mit Phosphor-Atomen, die untere mit 

Bor-Atomen durchsetzt. (Phosphor hat 5 Elektronen auf der äussersten Schicht, Silizium nur 4 Elektronen, welche 

gegenseitig Elektronenpaare bilden.) ein Elektron bleibt übrig. Die Schicht weist zu viele Elektronen auf, wird ndotierte 

Schicht genannt. Unten geschieht das Gegenteil, da Bor nur 3 Elektronen für die Paarbildung einbringt 

es entstehen «Elektronenlöcher» d. h., die Schicht ist positiv geladen p-dotiert. Dadurch wird in der Grenzschicht 

dazwischen ein Magnetfeld aufgebaut, das den Austausch weiterer Elektronen unterbricht. Gelangen nun Photonen 

des Sonnenlichts auf die Zelle, werden in der n-Schicht und in der Grenzschicht viele Elektronen aus den Paarbindungen 

gelöst. Oben entsteht ein Elektronenüberschuss (negative Ladung), unten ein Mangel ( positive Ladung). 

Feine Metallzungen oben und eine Metallplatte unten leiten die ungleichen Ladungen ab. Über einen Stromkreis mit 

zwischengeschaltetem Widerstand (Lampe o. Ä.) fliesst nun Strom. Die in Serie geschalteten Solar-Module liefern 

dann den Gleichstrom in der gewünschten Spannung. 

Legende 

1. Grenzschicht (elektrisches Feld), 2. n-Schicht (Silizium mit Phosphor-Atomen), 3. p-Schicht, 4. Licht, 5. Positive 

Teilchen (wandern nach unten), 6. Negative Teilchen (wandern nach oben), 7. Kontaktfinger, 8. Rückseitenkontakt, 

9. Stromkreis, 10. Verbraucher 

Wichtig!! 

Bei dieser Art der Stromerzeugung (Photovoltaik) wird ohne mechanische Abnützungsprozesse 

und Reibungsverluste (in Druckleitung, Turbinen, Generatorachsen …) auf direktem 

Weg Sonnenlicht in Strom umgewandelt. 


AB 19 Lö 


Komponenten einer Solaranlage 

Wir unterscheiden zwischen Inselanlagen und Netzgekoppelten Anlagen 

Ordne die untenstehenden Komponenten den richtigen Feldern in dem Anlageplan (netzgekoppelt) zu: 

Komponenten: 

1. Solarmodule, 2. Gleichstromleitung, 3. Wechselrichter, 4. Einspeisezähler, 5. Hausanschlusskasten (mit Hauptsicherungen), 

6. Verbraucherzähler, 7. Hausverteilerkasten, 8. + 9. Verbrauchergeräte, 10. Verteilerbuffet im Quartier, 

11. Transformator (Hochspannung z. B. 16 000 Volt 230 Volt), 12. öffentliches Netz 

Wechselrichter 

Foto: r.marti, Anlage in Erlenbach 

Bei der reinen Inselanlage kommen noch Laderegler und Batterie(n) dazu. 


AB 20a Lö 


Solarzellen im Quartier! 

Wer sammelt am meisten Punkte? (Gruppen- oder Einzelarbeit) 

Ausgangslage: 

Für die fünf Häuser im Quartier stehen sechs Solarblöcke zur Verfügung. Die Dachflächen sind unterschiedlich günstig 

zur Sonne hin ausgerichtet. Sie weisen auch unterschiedliche Dachneigungen auf. Verteilt die Flächen A–F (oder 

nur einige davon) so auf die Hausdächer, dass ihr am meisten Sonnenpunkte erreicht. Bedingung: Die Solarfläche 

darf nicht über die Dachfläche hinausragen! 

Pro Haus, das mit einer Anlage bestückt wird, fallen 

Kosten von Fr. 10 000.– an. (Unabhängig davon, 

ob beide Dachschilde überbaut werden oder 

nur einer.) 

Spielidee: Wer die optimalsten Dachflächen 

mit den besten Solarblöcken überbaut, 

wird am meisten Punkte erreichen. 

Die Lehrperson wird das Projekt auswerten. 

Solarzellen zum Ausschneiden: 

A B 

C 

Haus III 

7 × 13 

7 × 13 

30° 

–1 

Haus IV 

3 × 12 

7 × 12 

25° 

–1 

D 

Haus II 

6 × 13 

6 × 13 

20° 

Haus V 

8 × 13 

8 × 13 

12° 

Haus I 

9 × 13 

9 × 13 

30° 

A 6 x 8 m B 6 x 4 m C 2 x 12 m D 5 x 12 m E 7 x 12 m F 8 x 12 m 

48 m 2 24 m 2 24 m 2 60 m 2 84 m 2 96 m 2 

+6 

135 | schulEnergie AB 20a Lö 

+2 

+4 

+1 

E 

Süd 

+1 

+2 

F 

+3 

+2

AB 20b Lö 






à 250.– –1 +1 +2 +3 +4 +6 

A 6 x 8 m 48 m 2 12 000.– –12 +12 +24 +36 +48 +72 

B 6 x 4 m 24 m 2 6 000.– –6 +6 +12 +18 +24 +36 

C 1 x 12 m 24 m 2 6 000.– –6 +6 +12 +18 +24 +36 

D 5 x 12 m 60 m 2 15 000.– –15 +15 +30 +45 +60 +90 

E 7 x 12 m 84 m 2 21 000.– –21 +21 +42 +63 +84 +125 

F 8 x 12 m 96 m 2 24 000.– –24 +24 +48 +72 +96 +144 

Maximum 336 m 2 84 000.– 

Investition Solarzellen: 84 000.– 42 90 60 108 


pro Haus 10 000.– 30 000.– 


136 | schulEnergie AB 20b Lö 

300 

Total: 114 000.– minus Investitionspunkte: –228 

Total / 1000 x 2 = 

Investitionspunkte: 228 


oder Verlust 

72 Pt. 

Rang:

AB 21 Lö 


Recherche im Internet: Adresse: www.swissolar.ch SolardachRechner 

Unser Haus / unsere Wohnung 

Name: .......................................................... Klasse: ...................................................................... 

Ort: ............................................................... PLZ: .......................................................................... 

Dach Exposition: ........................................... Dachwinkel: ............................................................... 

Heizsystem: .................................................. Anzahl Bewohner: ...................................................... 

Bedarf bisher: .................. _____ (Einheit) Material: .................................................................... 

Empfohlene Fläche Solardach: .................................................. m 2 

Jahresverbrauch ohne Solaranlage: .................................................. _____ 

Jahresverbrauch mit Solaranlage: .................................................. _____ 

CO 2 -Emission ohne Solaranlage: .................................................. 

CO 2 -Emission mit Solaranlage: .................................................. 

Finanzierung 

Gesamtkosten für die Neueinrichtung: .................................................. 

Beitrag Bund: .................................................. 

Beitrag Kanton: .................................................. 

Beitrag Gemeinde: .................................................. 

Steuererleichterung: .................................................. 

Restkosten: .................................................. 

Einsparung an bisherigem Heizmaterial pro Jahr: .................................................. 

In fünf Jahren .................................................. 

1 m 2 Paneels ca. 43 kWh Strom pro Jahr Wert: ( bei –.25 Marktpreis) 10.75 Fr. pro Jahr 

……… m 2 Paneels ……… kWh Strom Wert: ………Fr. pro Jahr 

Bsp. MZH Niedergösgen 

370m 2 ca. 16 000 kWh im 1. Jahr 43 kWh/m 2 


AB 22 Lö 


Mein täglicher Stromverbrauch 

Aufwachen: 

Toilette 

Schulweg 

Unterricht 

Pause 

Mittag 

Nachmittag 

Hobby 

Nachtessen 

Abend 

Meine Wäsche 

Das warme Zuhause 

Zeit Watt (Verbrauch) kWh Preis 

Wie viele Geräte habe ich selber verwendet? …………… 

Wie viele Geräte wurden im Hintergrund für mich benutzt? …………… 

Gesamte verbrauchte Strommenge? …………… 


AB 23 Lö 


Strom, der sich rechnet: 

Die Organisation www.solarfirmen-vergleichen.ch meint u. a. Folgendes zur Situation: 

Unsere Umwelt wird uns unsere Umweltsünden nicht mehr allzu lange vergeben. Es wird Zeit, dass wir unsere Erde 

schützen. Erneuerbare Energiequellen sind unsere Zukunft, investieren Sie heute in Ihre sichere und gesunde Zukunft. 

Um die Solarenergie für Verbraucher interessanter zu machen, gibt es besondere Förderungen von Kreditinstituten 

sowie umweltorientierten Banken. Ausserdem wird der Bau einer Solaranlage in allen Kantonen der Schweiz 

zusätzlich gefördert. 

Zur Berechnung der Wirtschaftlichkeit sind verschiedene Faktoren massgebend: 

a) Preis für ein Paneel / Nominalleistung / Fläche 

b) Einspeisevergütung (sofern das Gesuch berücksichtigt werden konnte) 

c) Montagekosten 

d) Lage, Sonnenscheindauer (Mitteleuropa) 

Unsere Annahmen: 

Fläche: 9 x 8 m = ................................ 

Exposition: durchschnittliche Südlage 

Sonnenscheindauer: normal 

Dachneigung: 30 o 

Qualität der Zelle: mittel 

Anlagekategorie: integriert 

Modell: Sanyo HIT 250 W (Nominalleistung) Mono 86 cm x 161 cm 

Preis bei 20 St. Fr. 668.–/St. Preis und Leistung pro m 2 ? 

Montagekosten: ca. Fr. 43 150.– 

Jahresertrag: 1 kW Nominalleistung liefert in Mitteleuropa ca. 1000 kWh pro Jahr 

(im Mittelmeerraum ca. 1,65-mal mehr) 

Einspeisevergütung: 48,80 Rp./kWh (bei Kleinanlagen um 10 kW) 

Lebensdauer: 20–25 Jahre 

Bankzinsen: Hypothek 3% Guthaben 2% 

Aufgabe: 

1. Berechnung der Wirtschaftlichkeit der Anlage: 

Hinweis: Berechne zuerst die Investitionskosten, dann die jährlichen Einnahmen. Daraus lässt sich berechnen, 

nach wie vielen Jahren die Anlage amortisiert ist; wie viel Gewinn unter Umständen nach einer gewissen Anzahl 

Jahren erzielt werden kann. (Benütze eine Excel Tabelle) 

2. Diskutiert die Frage: 

Welches sind die wichtigsten Faktoren, welche die Rentabilität beeinflussen können? 

Foto r.marti, Haus in Erlenbach 


AB 24 Lö 


Beispiel Fragebogen für die KatasterErhebung in einer Gemeinde 

SolarProjekttag(e) Schule ................................................................................................................................. 

Aufnahmebogen PhotovoltaikAnlagen 

Objekt: .............................................................. Name: ................................................................. 

Besitzer, Mieter: .............................................................. 

Adresse: .............................................................. 

Ort: .............................................................. 

Gebäude: Wohnhaus Scheune Gewerbe 

Dach: Länge Höhe Neigung Ausrichtung 

Eindeckung: Ziegel Eternit Welleternit Wellblech 

Hindernisse: Dachaufbau Nachbarhaus Bäume Kamin 

Haben sie evtl. Interesse an einer Realisierung? ....................................................................................................... 

................................................................................................................................................................................. 

Haben sie evtl. Interesse an einer Dachvermietung? ................................................................................................. 

................................................................................................................................................................................. 

Voraussichtlicher Ertrag pro Jahr: (Richtwert ca. 150 kWh pro m 2 ) ..................................................................... Fr. 

Foto Dach: Nr.: .................. Nr.: ................... vom Dach weg (Richtung Sonne): Nr.: .................. 

Foto Seite: Nr.: .................. Nr.: ................... 

Foto Umgebung: Nr.: .................. 

Spezielle Bemerkungen: ......................................................................................................................................... 

................................................................................................................................................................................ 

................................................................................................................................................................................ 

................................................................................................................................................................................ 

................................................................................................................................................................................ 

................................................................................................................................................................................ 

Aufgenommen durch: ............................................................................................................................................. 


AB 25 Lö 


Lernzielkontrolle der ICVersion 

Name: ................................................................................... Kl. ........................... Note: ....................... 

1 Beschreibe, was beim Bren- 

nen einer Kerze abläuft 

Stearin (fosssiles Erdölprodukt, das Mio. Jahre in erdtiefer Finsternis 

gelagert hat, spendet in der Flamme Licht und Wärme. (Rückver- 

wandlung von Masse in Wärme- und Lichtstrahlen-Energie) 

2 Nenne zu den folgenden Bereichen im Zusammenhang mit der Sonne ein Stichwort und erläutere es. 

beispielhaft 

A) Mensch – Gesundheit ! Sonnenbrand (UV Haut) Vitamin D Mangel Rachismus. 2 

B) Mensch – Technik Nutzbarmachung mit Photovoltaik. 2 

C) In und an der Sonne Sonnenflecken, Protuberanzen, Kernfusion 2 

D) Kultur – Religion Sonnenkulte (Persien, Ägypten: Ra, Griechen: Helios …) 2 

3 Wie lange ist ein Schnellzug 

unterwegs, wenn er zur 

Sonne fahren würde? 

4 Nehmen wir an, die Sonne 

wäre so gross wie ein 

Handball in der Turnhalle. 

Wie gross wäre die Erde 

massstablich? Wie weit wäre 

sie vom Handball entfernt? 

5 Wie gross sind die Durch- 

messer der Sonne und der 

Erde in Wirklichkeit? 

6 Zeichne die Sonne mit einem 

Ausschnitt des Inneren und 

beschrifte mit 6 Begriffen 

7 Was versteht man unter 

dem Begriff «Kernfusions- 

prozess» auf der Sonne? 

Erkläre (4 Pt), zeichne (1 Pt) 

170 Jahre 1 

2,2 mm 

26,75 m 

1 390 000 km 

12 756 km 

(auf leerer Seite) s. Lösungen AB 5 7 

4 Wasserstoff-Atomkerne werden zu 1 Heliumkern verschmolzen. 

Dabei gehen winzige Strahlenteilchen «verloren». Dieser Bruchteil 

hat aufgehört, Materie zu sein, und hat sich in Strahlenenergie um- 

gewandelt. Pro Sekunde gehen so 4000 t Materie (Sonnensubstanz) 

verloren. (bisher 1 Zweitausendstel ihrer Masse) 

Es ist Wärme, Licht und radioaktive Strahlung entstanden. 


2 

2 

2

AB 25 Lö 


8 Wie lautet die Einstein- 

Formel? 

9 Wie stehen Masse und 

Energie in Beziehung zu 

einander? (nicht Einstein- 

Formel!) 

10 Nenne 3 mechanische Ener- 

gieformen 

11 Welche 3 Energieformen 

stecken z. T. schon seit Jahr- 

millionen in Energieträgern? 

12 Beschreibe anhand eines 

Gegenstandes eine Ener- 

giekette mit mindestens 3 

Schritten 

E = m × c 2 5 

Energie ist «verflüssigte» Masse. Masse ist «verfestigte» Energie. 1 

Höhenenergie, Bewegungsenergie, Spannenergie 2 

Wärmeenergie, Strahlungsenergie, chemische Energie, Kernenergie 3 

Beispiel Steinschleuder (auf ein höher gelegenes Ziel gerichtet): 

Gestaute Spannenergie wird auf einen Stein übertragen. Daraus 

entsteht Bewegungsenergie. Oben angekommen, verfügt er über 

Höhenenergie. 

13 Nenne 5 Energiequellen Wind, Wasser, Sonne, Gezeiten, Erdwärme 3 

14 Was wird als Ursprung 

dieser Energiequellen ange- 

sehen? 

15 Die Energieträger werden in 

zwei Gruppen eingeteilt. A) 

Wie heissen die? 

B) Zu welchen Gruppen ge- 

hören: Erdöl; Biomasse? 

16 Nenne 8 unterschiedliche 

Stromquellen 

17 Erkläre am Beispiel des 

Dynamos, wie Strom erzeugt 

wird 

18 Nenne 6 Komponenten eines 

Wasserkraftwerkes: 

Die Sonne 5 

Erneuerbare, nicht erneuerbare 1 

Flusskraftwerke, Speicherseekraftwerke, Pumpspeicherkraftwer- 

ke, Gezeitenkraftwerke, ölthermische Kraftwerke, geothermische 

Kraftwerke, Windkraftwerke, Kohlekraftwerke, Kernkraftwerke, Pa- 

rabol- oder photovoltaische Solarkraftwerke, Diesel-, Benzin- oder 

Biogasaggregate 

Ein Dauermagnet wird an einer fixen Spule (Anker) vorbeigedreht. 

Dadurch entreisst er der Spule Elektronen, welche an ihren Ur- 

sprungsort zurückdrängen Spannung 

Staubecken, Druckleitung, Düse, Turbine, Regler, Generator, Strom- 

abnehmer, Verteileranlage, Stromnetz 


3 

4 

4 

4

AB 25 Lö 


19 Die Sonnenenergie, die 

jährlich auf die Erde strahlt, 

macht das Wievielfache des- 

sen aus, was wir im Moment 

pro Jahr verbrauchen? 

20 Erkläre den Unterschied 

zwischen Photovoltaik und 


21 Woraus besteht eine 

Solarzelle hauptsächlich? 

(Material und elektrische 

Eigenschaft) 

22 Zeichne eine Solarzelle im 

Querschnitt und benenne die 

Bestandteile (mind. 6) 

2012 das 10 000-fache 

1985 das 17 000-fache 

Sonnenkollektor: sammelt Sonnenwärme, übergibt diese an Medium 

(Wasser) 

Photovoltaik: Sonnenlicht wird direkt in Strom umgewandelt. 

2 Siliziumplatten = Halbleiter 2 

Halbleiter, Grenzschicht (elektrisches Feld) n-Schicht (Silizium mit 

Phosphor-Atomen) p-Schicht (Silizium mit Bor-Atomen), Kontaktfin- 

ger, Rückseitenkontakt, Stromkreis, Sonnenstrahlen, Verbraucher 

23 Setze in der Abbildung Nummern in die Sechseck-Kästchen und erstelle in der Spalte daneben eine 

Legende 

Mögliche Notenskala: 

1. Solarmodule 

2. Gleichstromleitung 

3. Wechselrichter 

4. Einspeisezähler 

5. Hausanschlusskasten 

(mit Hauptsicherungen) 

6. Verbraucherzähler 

7. Hausverteiler Kasten 

8. + 9. Verbrauchergeräte 

10. Verteilerbuffet im Quartier 

11. Transformator 

(Hochspannung z. B. 

16 000 Volt 230 Volt) 

12. öffentliches Netz 

69–74 63–68 56–62 50–55 43–49 36–42 29–35 22–28 15–21 8–14 1–7 

6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 


3 

1 

2 

3 

4

Photovoltaik - Lehrerinnen und Lehrer Bern LEBE

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