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Energiegewinnung

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Sachunterricht Grundschulteam
Energiegewinnung
lernst du in der 3. Klasse - 4. Klasse

Grundlagen zum Thema Energiegewinnung

Inhalt

Energie – für die Grundschule einfach erklärt

Energie begegnet uns überall und das in verschiedenen Formen. Bestimmt hast du dich heute schon bewegt und dabei Energie verbraucht oder du hast Strom, also eine andere Energieform, genutzt, weil du ferngesehen hast. Sobald zum Beispiel etwas leuchtet, heiß oder kalt wird oder sich bewegt, wird Energie gebraucht. Deshalb erfährst du in diesem Text einiges über Energie.

Was ist Energie? – Grundschule

Das Wort Energie hat seinen Ursprung im Griechischen und bedeutet so etwas wie wirkende Kraft. Möchte man Energie für die Grundschule einfach erklären, kannst du dir Energie als eine Kraft vorstellen, die etwas bewirkt. So brauchen wir beispielsweise die Energie einer Batterie, um eine Taschenlampe zum Leuchten zu bringen. Du kannst die Energie weder sehen noch anfassen, aber du kannst ihre Wirkung wahrnehmen (z. B. als Licht). Außerdem unterscheiden wir verschiedene Energieformen.

Welche Energieformen gibt es? – Grundschule

Energie kann in Form von Licht, Wärme, Bewegung, elektrischem Strom und als versteckte Energie vorkommen. Du siehst in dieser Übersicht die unterschiedlichen Energieformen und Beispiele, wo die jeweilige Energieform zu finden ist:

Energieformen Beispiele
Licht Sonne, Taschenlampe …
Wärme Sonne …
Bewegung Wind, Wasser, hüpfen…
elektrischer Strom Batterie, Stromnetz …
versteckte Energie Holz, Öl, Gas, Nahrung …

Diese Energieformen können in andere Energieformen umgewandelt werden. Mehr zur Energieumwandlung in der Grundschule erfährst du im zugehörigen Video.

Weil elektrischer Strom zu den Energieformen zählt und Strom im Alltag in der Grundschule oft thematisiert wird, kommt häufig auch die Frage Wo kommt der Strom her? in der Grundschule auf. Denn Strom zählt zu den meistverwendeten Energieformen. Weil Strom Energiequellen braucht, erfährst du im nächsten Abschnitt, welche es gibt.

Wie kann Energie gewonnen werden?

  • Energie kann unter anderem aus fossilen Energien gewonnen werden. Dafür braucht man fossile Brennstoffe, die vor vielen Millionen Jahren aus abgestorbenen Lebewesen entstanden sind. Dazu gehören Erdöl, Erdgas, Braunkohle und Steinkohle. Damit aus fossilen Brennstoffen Energie gewonnen wird, werden die Stoffe in Kraftwerken verbrannt. Die entstehende Hitze wird zur Erzeugung von Wasserdampf genutzt. Dieser treibt große Turbinen an. Turbinen sind Maschinen, die sich drehen. Diese Bewegung wird von Generatoren in elektrische Energie umgewandelt, so wie auch ein Dynamo an deinem Fahrrad funktioniert: Erst durch die Bewegung kann die Fahrradlampe leuchten.

  • Außerdem gibt es Kraftwerke, in denen elektrische Energie durch Atomspaltung gewonnen wird. Das nennt man Atomenergie. In Atomkraftwerken werden Uranatome gespalten. Dadurch entsteht viel Wärme. Mithilfe der Wärme entsteht wieder Wasserdampf, der Turbinen antreibt. Generatoren wandeln die Bewegung auch hier in elektrische Energie um.

Doch bei diesen beiden Formen der Energiegewinnung ist es sehr wichtig zu wissen, dass die Energiequellen Kohle, Erdgas, Erdöl und Uran irgendwann verbraucht sein werden. Das bedeutet, dass es diese Energiequellen nur begrenzt gibt. Hinzu kommt, dass ihre Gewinnung und Nutzung unserer Umwelt sehr schadet. Außerdem ist Uran sehr gefährlich.

Aber es gibt auch Energiequellen, die viel umweltfreundlicher sind und auch noch in weiter Zukunft nicht ausgeschöpft sein werden. Das sind die erneuerbaren Energiequellen.

Was sind erneuerbare Energien? – Grundschule

Diese Energiequellen erneuern sich selbst oder wachsen nach. Im Folgenden findest du aufgelistet, welche Energiequellen dazugehören und wie aus ihnen Energie gewonnen wird:

  • Sonnenenergie:
    Hast du schon einmal Kollektoren und Solaranlagen gesehen? Diese sind zum Beispiel auf manchen Hausdächern oder großen Wiesenflächen angebracht und bestehen aus schwarzen Flächen. Diese Flächen sind deshalb dunkel, weil sich dunkle Sachen schneller erwärmen als helle. Kollektoren nehmen die Wärme der Sonnenstrahlen auf und können Wasser aufheizen, das beispielsweise zum Duschen gebraucht wird. Solarzellen nutzen das Sonnenlicht und erzeugen hieraus elektrischen Strom. Damit viel Strom gewonnen wird, setzt man meist viele Solarzellen zu Solarmodulen zusammen.

  • Windenergie:
    Kennst du Windräder? Diese werden genutzt, um elektrischen Strom zu gewinnen. Der Wind bewegt dabei die Rotoren der Windräder, die einen Generator antreiben. Diese wandeln die Bewegung in elektrische Energie um.

  • Bioenergie aus Biomasse:
    Biomasse besteht zum Beispiel aus Gras, Gülle oder auch Energiepflanzen wie Mais. In Biogasanlagen wird die Biomasse (organische Abfälle) gesammelt. In sogenannten Gärbehältern bauen ganz kleine Lebewesen, die Mikroorganismen, diese Abfälle ab, wodurch Biogas entsteht. Dieses Gas wird dann in einem Blockheizkraftwerk verbrannt und die dadurch gewonnene Energie wird zum Heizen oder auch zur Stromgewinnung genutzt. Reste, die nicht weiter abgebaut werden können, werden als Dünger verwendet.

  • Wasserkraft:
    In Wasserkraftwerken wird mit Wasser vor allem elektrische Energie erzeugt. Dafür nutzen die Kraftwerke aufgestautes Wasser von Talsperren oder auch fließendes Wasser aus Flüssen. Das Wasser strömt dann in den Kraftwerken über Turbinen, die Generatoren antreiben. Diese wandeln die Bewegung dann in elektrische Energie um. Im Video Wasser hat Kraft kannst du dir das noch einmal genauer anschauen. Auf diesem Bild siehst du, wie ein Wasserkraftwerk aussehen kann:

Wasserkraft

Auch wenn immer mehr darauf geachtet wird, auch erneuerbare Energien zu nutzen, ist es wichtig, Energie zu sparen. Deshalb ist auch schon in der Grundschule Energie sparen ein wichtiges Thema.

Energie sparen

Es gibt viele Gründe, warum es wichtig ist, Energie zu sparen. Einige davon sind die folgenden: Wenn wir Energie sparen, können wir dazu beitragen, dass die natürlichen Ressourcen der Erde wie Gas, Kohle und Öl langsamer aufgebraucht werden und wir länger etwas davon haben. Außerdem können durch das Sparen von Energie Lebensräume vor allem von Pflanzen, Tieren, aber auch uns Menschen geschützt und bewahrt werden. Auch klimaschädliche Stoffe gelangen weniger in unsere Umwelt. Das ist wichtig, um die Klimaerwärmung zu verlangsamen.

Wenn über Energie in der Grundschule im Sachunterricht gesprochen wird, ist es also auch wichtig, darüber nachzudenken, wie wir alle Energie sparen können. Dazu gehört zum Beispiel:

  • Licht und andere elektrische Geräte nicht unnötig eingeschaltet lassen
  • Die Kühlschranktür richtig schließen
  • Lebensmittel aus der Region kaufen, um lange Transportwege zu vermeiden

Bestimmt fallen dir noch viele andere Tipps ein. Überleg doch gern mal gemeinsam mit deinen Freundinnen und Freunden, deiner Klasse oder deiner Familie, was ihr machen könnt. Hast du gesehen, dass sofatutor zum Thema Energie für die Grundschule auch ein Video hat? Mit dem Video auf dieser Seite kannst du dein Wissen erweitern. All das, was du dann gelernt hast, kannst du anwenden, wenn du zur Energie in der Grundschule Arbeitsblätter bekommst. Außerdem gibt es zum Thema Strom und Energie in der Grundschule oft spannende Experimente und Entdeckungen, zum Beispiel wie Energie gewonnen oder gespart werden kann.

Transkript Energiegewinnung

Hallo! Schön, dass du da bist. Sicher bist du es gewohnt, dass das Licht angeht und der Fernseher und viele andere Geräte funktionieren. Dafür braucht man Strom. Aber weißt du, wie Strom überhaupt entsteht? Oder hast du schon einmal etwas von erneuerbaren Energien gehört? Antworten auf diese Fragen bekommst du in diesem Video.

„Energie“ bezeichnet eine physikalische Größe. In diesem Video wollen wir im Speziellen die Gewinnung von elektrischer Energie, also Strom, unter die Lupe nehmen.

Große Kraftwerke können heutzutage riesige Mengen von Energie erzeugen. Wie so ein Kraftwerk funktioniert, wollen wir uns im Kleinen ansehen. Das ist ein Fahrraddynamo, ein Minikraftwerk. Der Antrieb funktioniert mit Muskelkraft. Wenn du in die Pedale trittst, dann dreht sich im Inneren des Dynamos ein Magnet. In einer Spule aus dicht gewickeltem Draht entsteht dadurch Strom. Dieser Strom bringt dann dein Fahrradlicht zum Leuchten. Der Teil, wo Strom gewonnen wird, heißt Generator.

Nach dem gleichen Prinzip arbeiten so gut wie alle großen Stromkraftwerke. In Kraftwerken wird Kohle oder Gas verbrannt und damit Wasser erhitzt. Der Wasserdampf wird in eine Turbine geleitet. Das sind Schaufelräder, die durch den Wasserdampf angetrieben werden. Der Rest ist wie beim Dynamo nur eben viel größer: Die Rotation der Turbine erzeugt im Generator Strom. Der Nachteil von Kohlekraftwerken ist, dass bei der Verbrennung von Kohle viele Schadstoffe frei werden. In Deutschland wird immer noch der Großteil des Stroms mit solchen Kraftwerken gewonnen.

Auch bei Atomkraftwerken wird Wasser erhitzt und mit dem Dampf eine Turbine angetrieben. Aber die Energie zum Erhitzen kommt in diesem Fall aus der Spaltung von Atomen. Atome sind die winzigkleinen Bausteine aller Materialien. Es gibt bestimmte Materialen, deren Atome man spalten kann. Dabei wird sehr viel Hitze frei. Der Vorteil von Atomkraftwerken ist, dass sie keine Abgase ausstoßen. Der große Nachteil ist, dass beim Betrieb immer radioaktiver Abfall anfällt. Dieses Material ist hoch giftig, weil es strahlt. Es gibt aber keinen Ort, wo man den radioaktiven Abfall sicher verstauen könnte. Dieser Abfall bleibt nämlich meist über viele Jahrhunderte giftig und ist sehr gefährlich für Menschen. Dieses Problem ist bis heute nicht gelöst.

Ganz anders ist das beim Wasserkraftwerk. Dort fällt überhaupt kein Abfall an. Die Turbine wird mit Wasser angetrieben, das ist sehr umweltfreundlich. Man kann z.B. große Flüsse oder Seen mit einem Damm aufstauen. Dann lässt man das Wasser durch einen Kanal in die Schaufelräder der Turbine fließen. Allerdings geht das natürlich nur dort, wo große Seen oder Flüsse sind. Wasserkraftwerke zählen zu den erneuerbaren Energien, weil etwas verbraucht wird, dass in sehr großen Mengen vorhanden ist und immer wieder verwendet werden kann. Durch den Regen wird immer wieder Wasser in die Seen gelangen - man kann also für immer Strom erzeugen. Bei Kohlekraftwerken, Gaskraftwerken und Atomkraftwerken ist das anders - dort werden Materialien verbraucht - eben Kohle, Gas oder radioaktives Material. Davon gibt es aber nur eine begrenzte Menge auf der Erde. Wenn alles verbraucht ist, dann funktionieren diese Kraftwerke nicht mehr. Darum spricht man hier von nicht-erneuerbaren Energien.

Neben der Wasserkraft zählen auch Windräder zu den erneuerbaren Energien, denn Wind wird es auch immer geben. Beim Windrad wird die Turbine im Inneren vom Windrad, von den so genannten Rotorblättern, angetrieben und damit Strom erzeugt. Der Nachteil von Windrädern ist, dass sie nur dort gebaut werden können, wo viel Wind weht. Auch, dass Vögel von den schnell drehenden Rotorblättern verletzt werden könnten, ist ein Nachteil.

Völlig lautlos funktioniert hingegen die Energiegewinnung bei Solaranlagen. . In den Solarzellen ist ein Material, das Strom erzeugt, wenn es der Sonne ausgesetzt wird. Vielleicht hast du ja einen Taschenrechner, der mit Licht funktioniert. Auch dort wird über ein Mini-Solarzellen Strom erzeugt. Der Nachteil von Solaranlagen ist, dass sie nur Strom erzeugen, wenn die Sonne scheint. Außerdem brauchen sie ziemlich viel Platz. Man kann sie aber z.B. auch auf die Dächer von Häusern und Fabrikhallen montieren - das ist sehr praktisch.

Zur Energiegewinnung gibt es also viele Möglichkeiten. Jede Art der Energiegewinnung hat Vor- und Nachteile. Für unsere Umwelt und uns ist es jedoch besser, wenn wir verstärkt auf die erneuerbaren Energien setzen. Tschüss und bis zum nächsten Mal!

3 Kommentare

3 Kommentare
  1. Kurz und knapp und auf den Punkt gebracht, ist es genau das, was ich brauche. TOLL.

    Von Uli Schmitz, vor 6 Monaten
  2. Es war etwas zu kurz

    Von Westphal Andrea, vor mehr als 6 Jahren
  3. Cool habe mehr verstanden :D ;D

    Von Schnute1608, vor mehr als 6 Jahren

Energiegewinnung Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Energiegewinnung kannst du es wiederholen und üben.
  • Was sind erneuerbare und was sind nicht erneuerbare Energien? Entscheide dich.

    Tipps

    Nicht erneuerbare Energien stammen aus endlichen Rohstoffen. Sie sind also irgendwann aufgebraucht.

    Erneuerbare Energien sind unendlich verfügbar und müssen nicht erst abgebaut werden.

    Lösung

    Erneuerbare Energien stammen aus der Sonne, dem Wind und dem Wasser. Sie stehen in unendlicher Menge zur Verfügung. Die Energie muss nur nutzbar gemacht werden. Das geschieht mit Solaranlagen, großen Windrädern und Wasserkraftwerken.

    Die nicht erneuerbaren Energien beruhen dagegen auf Rohstoffen, die viel Energie enthalten. Diese Rohstoffe müssen erst einmal gefunden und abgebaut werden. Sie werden zu den Kraftwerken transportiert und dort findet die Umwandlung in Strom statt.

  • Wie wird Strom aus Kohle gewonnen? Ordne die Schritte im Prozess.

    Tipps

    Die Kohle wird verbrannt.

    Damit wird Wasser erhitzt. Es bildet sich Dampf.

    Lösung

    Strom lässt sich aus der Verbrennung von Kohle gewinnen. Dieser Prozess läuft in folgenden Schritten ab:

    1. Im Kohlekraftwerk wird Kohle verbrannt.
    2. Mit der entstehenden Wärme wird Wasser erhitzt. Dies geschieht genauso mit der Wärme in Gas- und Atomkraftwerken.
    3. Der entstehende Wasserdampf treibt eine Turbine an. Das ist ein Schaufelrad, das sich durch den Dampf dreht.
    4. Der Generator im Inneren erzeugt dann Strom.
  • Wie funktioniert ein Wasserkraftwerk? Beschreibe die Bestandteile.

    Tipps

    Die Turbine bewegt einen Magneten im Generator.

    Der erzeugte Strom kommt über die Stromleitungen zu dir nach Hause.

    Lösung

    Fließendes Wasser hat sehr viel Kraft. Früher wurden Mühlen am Fluss gebaut und die großen, schweren Mühlsteine mit einem Wasserrad angetrieben.

    Heute baut man große Staudämme, um viel Wasser zu sammeln. Wird dieses durch einen Kanal geleitet, kann es eine Turbine mit einem Generator antreiben. So entsteht aus der Wasserkraft Strom. Über die Stromleitungen kommt der Strom dann bei dir zu Hause an und du kannst das Licht anmachen.

  • Was sind Vorteile und Nachteile der Kohle- und Atomkraftwerke? Nenne sie.

    Tipps

    Die Energie ist in der Kohle und in radioaktivem Material gespeichert.

    Ökostromanlagen sind noch recht teuer.

    Lösung

    Die Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen, wie Kohle, ist in Deutschland immer noch am weitesten verbreitet. Welche Gründe gibt es dafür?

    • Energie ist in der Kohle gespeichert und kann schnell und bei Bedarf in Strom umgewandelt werden.
    • Die Stromversorgung ist unabhängig von Sonne und Wind.
    • Die neuen Technologien zur Gewinnung von Ökostrom sind noch recht teuer.
    Allerdings haben die nicht erneuerbaren Energiequellen auch Nachteile:
    • Bei der Verbrennung von Kohle werden umweltschädliche Gase frei.
    • Durch Atomkraftwerke entsteht radioaktiver Abfall. Dieser ist noch sehr lange giftig für Mensch und Natur. Dieser Abfall muss irgendwo dauerhaft gelagert werden. Für dieses Problem ist immer noch keine Lösung gefunden worden.
    Die erneuerbaren Energien aus Wasser, Wind und Sonne haben diese Nachteile nicht. Allerdings sind sie nicht immer und überall verfügbar. Die Speicherung und Bereitstellung bei Bedarf ist auch noch ein Problem. Mit dem Ausbau der Stromnetze werden diese Probleme aber in Zukunft gelöst werden.

  • Wofür wird Strom benötigt? Entscheide dich.

    Tipps

    Wird der Gegenstand durch Strom oder eine andere Energiequelle angetrieben?

    Im Kamin wird Holz verbrannt, um zu heizen.

    Lösung

    Viele Geräte im Haushalt werden mit Strom betrieben. So findest du in der Küche viele elektrische Geräte, wie den Backofen, die Mikrowelle oder die Kaffeemaschine. Auch der Fernseher und das Handy brauchen Strom. Die Lampen bei dir zu Hause leuchten auch nur durch Strom.

    Früher konnte nur Feuer Licht und Wärme in ein Haus bringen. Und bevor Erdöl gefördert wurde, benutzen die Menschen Pferde und Kutschen, um zu reisen.

  • Wie wird im Dynamo Strom erzeugt?

    Tipps

    Bei der Drehung wechseln die Pole des Magneten immer wieder den Platz. Dadurch ändert sich die Ausrichtung des Magnetfeldes.

    Der Strom entsteht in der Metallspule.

    Lösung

    Wenn ein Magnet dichter an eine Spule gebracht wird, kann man eine Spannung messen. Es fließt also ein Strom. Dieser Vorgang wird Induktion genannt. Er beruht auf der Bewegung der Elektronen im Metall durch das sich ändernde Magnetfeld.

    Dieses Phänomen macht man sich beim Dynamo und in Kraftwerken zur Stromerzeugung zunutze.

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