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3.9 Unterrichtsvorschlag zu Laufwasserkraftwerken 3.9 Unterrichtsvorschlag zu Laufwasserkraftwerken Der im Folgenden ausgeführte Unterrichtsvorschlag ist für eine 8. Klasse geplant. Die Stunde lässt sich sehr gut in den Themenkomplex „Die Energie <strong>als</strong> Erhaltungsgröße“ einbetten. Es geht dabei hauptsächlich um die potentielle Energie und ihre Umwandlung in andere Energieformen. 3.9.1 Allgemeines zum Thema Die im folgenden Abschnitt beschriebene Unterrichtsstunde setzt voraus, dass die Schüler bereits verschiedene Energieformen kennen, mit der Formel für die potentielle Energie vertraut sind und über Leistung und Wirkungsgrad Bescheid wissen. Die Schüler sollen am Inhalt „Funktionsweise von Laufwasserkraftwerken“ Anwendungen der potentiellen Energie, der Leistung und von Energieumwandlungen kennen lernen und so zu einem vertieften Verständnis gelangen. Als Medien dient ein Versuch und ein Bild vom Aufbau eines Laufwasserkraftwerks. Außerdem kommt hier vor allem die Methode des fragend-entwickelnden Unterrichtsgesprächs zum Einsatz. 3.9.2 Vorschlag für einen Stundenverlauf Als Einstieg in die Stunde ist die Frage „Welche regenerativen Energiequellen gibt es?“ denkbar. Neben einigen anderen, ist die Wasserkraft naheliegend und wird von den Schülern sicher sehr schnell genannt. Damit kann das Stundenthema bekannt gegeben werden: die Funktionsweise von Laufwasserkraftwerken. Anschließend folgt ein kurzer Lehrervortrag, der über die Situation in der Region informiert. Dazu können die Hinweise, die in den Abschnitten 1.3 , 2.3.16 und 2.5.1 gegeben wurden, verwendet werden. Dieser Teil der Unterrichtsstunde würde etwa 5 bis 10 Minuten in Anspruch nehmen. Für die Erarbeitung der Funktionsweise ist es hilfreich, ein Bild vom Aufbau eines Laufwasserkraftwerks bei der Hand zu haben. Ein Beispiel dafür ist mit Abbildung 39 gegeben. Bei Wasserkraftwerken ist es sehr wahrscheinlich, dass die Schüler bereits etwas Vorwissen mitbringen, weil sie beispielsweise in ihrer Freizeit schon mit Stauseen in Berührung gekommen sind. Daher ist davon auszugehen, dass die Bestandteile eines Kraftwerks mit dem Vorwissen der Schüler und dem notwendigem Input des Lehrers gemeinsam an einer Abbildung erarbeitet werden können. Eine Sicherung dieser Ergebnisse ist in Form eines stark vereinfachten Skizze an die Tafel und bei den Schülern ins Heft sinnvoll. Ein Beispiel dafür zeigt Abbildung 40. Das Prinzip kann dann noch veranschaulicht und greifbar gemacht werden, indem der im nächsten Abschnitt beschriebene Versuch vorgeführt wird. Anschließend folgt eine kurze Phase der Partnerarbeit. Die Schüler sollen sich überlegen, welche Energieformen im Laufwasserkraftwerk vorkommen und eine Energieumwandlungskette erstellen. Diese würde dann wie folgt aussehen: Potentielle Energie des Oberwassers → kinetische Energie des Wassers im Turbinenzulauf → mechanische Energie der Turbine → elektrische Energie durch Umwandlung durch den Generator 86
3.9.2 Vorschlag für einen Stundenverlauf Abbildung 39: Aufbau eines Laufwasserkraftwerks Abbildung 40: Tafelbild/Skizze ins Heft vom Aufbau eines Laufwasserkraftwerks Nach Besprechen der Aufgabe der Partnerarbeit und Festhalten des Ergebnisses im Heft, werden nun quantitative Betrachtungen angestellt. Zunächst soll die potentielle Energie des Kraftwerks betrachtet werden. Der Zusammenhang E pot = m ⋅ g ⋅ h ist den Schülern bereits bekannt ( m Masse, g = 9,81 m/ s 2 Erdbeschleunigung, h Fallhöhe). Bei einem Laufwasserkraftwerk 87
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Universität Augsburg Institut für
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efeuert werden. Des Weiteren wurde
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