Clever & Co - Strom sparen mit moderner Technik (Kl. 9/10)

Ziele

Technische Optionen zum Energiesparen kennen und verstehen lernen. Verbindung zur Lebens- und Konsumwelt von Jugendlichen finden. Wirtschaftliches Denken im Umweltschutz erlernen.

Fachbezug

Sozialkunde (Spannungsverhältnis Ökonomie - Ökologie),
AWT (Energie und Umwelt sowie Steuern und Regeln von technischen Abläufen),
Physik (Energie und Umwelt)
Naturwissenschaftlicher Unterricht (Energie und Umwelt)

Vorbereitungs- und Durchführungsaufwand

I (gering)

Zeitbedarf

1-2 Unterrichtsstunden

Voraussetzungen und Vorbereitung

Für diese Unterrichtseinheit benötigen Sie Katalogmaterial von Technik-Kaufhäusern, ein bis zwei Energiekostenmessgeräte (ab ca. 20,- bis 50,- Euro im Fachhandel bzw. im Baumarkt erhältlich) sowie den Zugang zu elektrischen Geräten in Ihrer Schule. Informieren Sie sich zudem über Ihre Stromtarife (Wirkleistung, Preis pro kWh incl. MWST). Ihr Arbeitsraum sollte bewegliches Mobiliar aufweisen, damit Ihre Schüler sich Tische für die Gruppenarbeit einrichten können.

Durchführung

Lassen Sie Ihre Schüler in drei Schritten arbeiten:

Informationen sammeln

Aus den Katalogen sollen Geräte herausgesucht werden, mit denen Energie gespart werden kann. Die Kataloge können über die Inhaltsgliederung oder über das Produktregister erschlossen werden. Lassen Sie Ihre Schüler möglichst selbstständig suchen! Notfalls können Sie auch Geräte vorgeben, insbesondere:

Energiesparlampen,
Dimmer,
Schaltuhren,
Stand-by-Schalter,
schaltbare Steckdosenleisten (eventuell mit Master-Slave-Funktion, d.h. automatische Schaltung der Steckdosenleiste bei Inbetriebnahme eines angeschlossenen Gerätes).

Erörtern Sie mit der Klasse, wie diese Geräte funktionieren und wo sie zum Einsatz kommen können. Lassen Sie Ihre Schüler beurteilen, wie gut die Kataloge hierüber Auskunft geben.

Modellanwendungen untersuchen

In einem zweiten Schritt wird abgeschätzt, welchen ökologischen und ökonomischen Nutzen diese Geräte erbringen. Entwickeln Sie dafür mit Ihren Schülern konkrete Modellanwendungen mit Bezug zu Ihrer Schule oder zum Privatleben der Schüler! Jedes dieser Modelle besteht aus einer Energieverschwendungs- und einer Energiesparvariante. Beide Varianten müssen so konkret sein, dass Stromverbrauch und Anschaffungskosten untersucht werden können und dass die Schüler nachfolgend in Kleingruppen die Wirtschaftlichkeit abschätzen können.

Verwenden Sie die nachfolgenden Beispiele oder - noch besser - erarbeiten Sie eigene konkrete Szenarien (welche Geräte unter welchen Einsatzbedingungen sollen untersucht werden) als Energieverschwendungs- und Energiesparvariante. Nutzen Sie dafür die nachfolgend pauschal angegebenen Werte für die Leistung oder - noch besser - führen Sie eigenen Messungen durch.

Beleuchtung I

Ein Arbeitsplatz wird mit einer 60-W-Glühlampe beleuchtet.
Diese wird durch eine Energiesparlampe gleicher Helligkeit ersetzt. Eine Energiesparlampe ist wesentlich teurer als eine Glühlampe - sie hält aber länger (dies muss unbedingt berücksichtigt werden) und sie verbraucht weniger Energie. Wie viele kWh und wie viel Geld können während der Lebensdauer einer Energiesparlampe eingespart werden? (Diese Lebensdauer wird in Betriebsstunden angegeben.)

Beleuchtung II

Ein größerer Raum (z.B. ein Flur oder Umkleideräume der Turnhalle) wird acht Stunden pro Tag mit 20 Glühlampen von je 100 W Leistung beleuchtet. Für einige Stunden kommt aber auch etwas Tageslicht durch die Fenster.
Nach Einbau eines Dimmers kann daher die Beleuchtung für drei Stunden am Tage auf insgesamt 1000 W reduziert werden, während der übrigen 5 Stunden sind nach wie vor 2000 W erforderlich. Wie lange dauert es, bis sich der Dimmer amortisiert hat? Wie viele kWh und wie viel Geld können innerhalb von 5 Jahren eingespart werden?
Welchen Effekt bringt als Alternativvariante der Einbau von Energiesparlampen, die nicht gedimmt werden können?
Welchen Effekt bringt eine bedarfsorientierte Steuerung über Bewegungsmelder, mit dessen Hilfe die Beleuchtung bei unveränderter Leistung nur noch 3 Stunden pro Tag, z. B. nur während der Pausen, betrieben wird?
Welche Alternativen gibt es sonst noch?

Computerarbeitsplatz

Ein Computerarbeitsplatz ist mit mehreren Peripheriegeräten ausgerüstet, die jeweils über externe Netzteile mit Strom versorgt werden (z.B. Drucker, Scanner, Joystic und Aktivboxen). Alle diese Geräte werden an 200 Schultagen jeweils 6 Stunden lang genutzt, die gesamte übrige Zeit des Jahres sind sie ausgeschaltet. Die externen Netzteile bleiben jedoch am Netz und verbrauchen auch im Leerlauf Energie (erkennbar am leisen Brummen bzw. einer leichten Erwärmung), und zwar zusammen 20 W.
Als Energiesparvariante wird in den Ruhezeiten die Stromzufuhr für alle Geräte manuell mittels einer schaltbaren Steckdosenleiste unterbrochen. Wie lange dauert es, bis sich die Energiesparvariante amortisiert hat? Wie viele kWh und wie viel Geld können innerhalb von 5 Jahren eingespart werden?
Als Alternative wird eine schaltbare Steckdosenleiste mit Master-Slave-Funktion eingesetzt. Diese übernimmt den Schaltvorgang für die Peripheriegeräte automatisch, sobald der Computer als Master-Gerät ein- bzw. ausgeschaltet wird. Diese Variante ist teurer aber sicherer, weil das Ausschalten nicht vergessen werden kann. Wie lange dauert es, bis sich diese Variante amortisiert hat?

TV-Anlage

Eine TV-Anlage (Receiver, Fernseher) wird jeden Tag 4 Stunden lang genutzt. Nach Gebrauch werden die Geräte per Fernbedienung in den Stand-by-Zustand versetzt. Sie verbrauchen damit noch zusammen 10 W.
Als Energiesparvariante wird ein Stand-by-Schalter eingesetzt, der einen Eigenverbrauch von nur 0,5 W hat. Wie lange dauert es, bis er sich amortisiert? Wie viele kWh und wie viel Geld können innerhalb von 5 Jahren eingespart werden?

Beispiele für Leerlaufverluste
Gerät	Leerlaufverlust (Beispiel; in W)	Leerlaufverlust (gemessen, in W)	Kosten pro Jahr*
DVD-Spieler	15
PC-Lautsprecher	10
Tintenstrahldrucker	12
Farblaserdrucker	103
Lautsprecher	57
Festplattenrecorder	63
Quelle: Umweltbundesamt (2008): Energiesparen im Haushalt. Tipps und Informationen zum richtigen Umgang mit Energie. Download unter www.umweltdaten.de/publikationen/fpdf-l/188.pdf Das Umweltbundesamt berechnet die Kosten pro Jahr für Deutschland mit 1,46 € pro Watt Dauerbetrieb. Die Schüler können das auch anhand aktueller Strompreise selber ausrechnen. (P=Wt also Stromverbrauch im Jahr = Leerlaufverlust * Stunden im Jahr; aktuellen Strompreis verwenden.)

Zusammenfassung und Diskussion

Ihre Schüler tragen die in den Gruppen erarbeiteten Ergebnisse zusammen. Sie diskutieren folgende Fragen:

Welche Modelle führen zu besonders wirtschaftlichen Einsparungen (also kurzen Amortisationszeiten)? Wie würde sich ein Unternehmer, der möglichst hohe Gewinne realisieren will, hierzu verhalten?
Welchen Einfluss haben die Energiepreise auf die Wirtschaftlichkeit der Modelle? Welche Chancen hat ihre Realisierung, wenn die Energiepreise durch die Ökosteuer steigen oder wenn sie durch die Liberalisierung der Strommärkte fallen?
Mit welchen Maßnahmen kann sonst noch Strom gespart werden?
Welche konkreten Schritte sind für die Schule sinnvoll?

Erfahrungen und Ergebnisse

Nach Angaben des Umweltbundesamtes (2008) bezahlt ein durchschnittlich ausgestatteter Haushalt für die im Stand-by laufenden Geräte etwa 100,- Euro an Stromkosten pro Jahr, bei einem anspruchsvoll ausgestatteten Haushalt ist das noch mehr. Die gesamten jährlichen Leerlaufverluste in Deutschland sind 4 Milliarden Euro wert. Auch wenn dies nur pauschale Schätzwerte / Durchschnittswerte sind, zeigen sie doch, dass es sich lohnt, Stromverschwender zu stoppen.

Spezielle Tipps

Wenn Sie keine eigenen Messgeräte haben bzw. kaufen können, wenden Sie sich an die Aktion No-Energy (www.no-e.de/ > Rubrik Schulen). Dort können Sie kostenlos einen Koffer mit Messgeräten ausleihen; Sie müssen lediglich die portokosten für die Rücksendung des Koffers tragen.

Achten Sie vor allem darauf, dass plausible und realistische Modelle für die Abschätzung der Wirtschaftlichkeit gefunden werden!

Versuchen Sie, einige wirtschaftliche Maßnahmen gemeinsam mit Ihren Schülern umzusetzen! Hierbei sind der Computer- oder Videoraum leichter zugänglich, der größere Stromverbrauch und somit die größeren Einspar-Potentiale dürften jedoch bei der Beleuchtung zu finden sein.

Literatur und Kontakte

Hintergrundinformationen (für Erwachsene)

Weizsäcker, Ernst Ulrich von / Lovins, A. B.: Faktor Vier. Doppelter Wohlstand – halbierter Naturverbrauch. Der neue Bericht an den Club of Rome. Knaur-Verlag, München 1996 (Standardwerk zur Philosophie und Praxis des Energiesparens)
www.rmi.org/ Das Rocky Mountain Institute (RMI), eine Nonprofit-Einrichtung, ist in Forschung und Entwicklung zu verschiedenen Fragen einer nachhaltigen Entwicklung aktiv. Es wurde 1982 von L. Hunter Lovins und Amory B. Lovins (Autoren des o.g. Buches) gegründet.
Englische Website.
www.wupperinst.org/de/home/: Das Wuppertal Institut erforscht und entwickelt Leitbilder, Strategien und Instrumente für eine nachhaltige Entwicklung. Sein Leiter, Prof. Ernst Ulrich von Weizsäcker, ist Mitautor des oben genannten Buches.

Praxistipps für jedermann (auch für Schüler geeignet)

Umweltbundesamt (2008): Energiesparen im Haushalt. Tipps und Informationen zum richtigen Umgang mit Energie. Download unter www.umweltdaten.de/publikationen/fpdf-l/188.pdf
www.no-e.de/: Die Aktion No-Energy wendet sich gegen den „Stromklau“ durch Geräte, die auch dann Strom verbrauchen, wenn sie nicht benötigt werden.

Bitte nutzen Sie auch folgende Informationen auf diesem Server:

Profitipps zum Energiesparen in Schulen
Finanzielle Instrumente zum sparsamen Umgang mit Ressourcen
Mit dem Projekt Dezem hat das Geschwister-Scholl-Gymnasium den Stromverbrauch sehr detailliert erfasst.
Links zu Energie, Atmosphäre, Klima, auch zum Energiesparen
Umweltbibliothek: Beratung, bundesweite Fernleihe
Bildungsatlas Umwelt & Entwicklung: außerschulische Partner finden (nur für Mecklenburg-Vorpommern)

Diese Unterrichtseinheit wurde zuerst publiziert in: Tilman Langner: Die Fundgrube für den Umweltschutz in der Sekundarstufe I. Berlin: Cornelsen Scriptor, 2000

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