Müllverbrennungsanlage

Müllverbrennungsanlage ...
... dargestellt mit Geräuschen
Die SchülerInnen lernen, Vermutungen zu
formulieren und zu begründen. Die Schüler
und Schülerinnen lernen, Fragen zu
formulieren, um mehr Informationen zu
erhalten.
Insbesondere sollte darauf
geachtet werden, dass die
SchülerInnen Vermutungen
als solche erkennen und
entsprechend
formulieren.
Ihre Vermutungen und die
sich
daraus
ergebenden
Fragen, die im Laufe der 2.
Projektphase
beantwortet
werden,
sollen
die
SchülerInnen
auf
Packpapierbögen
übersichtlich und möglichst
anschaulich darstellen.
Kassette
Beilage:
Hörbeispielen
mit
• Kennst du Heizkraftwerke?
• Welche Müllverbrennungsanlagen kennst du?
• Wo befinden sie sich?
Auf der Kassette sind Geräusche, die mit der
Entsorgung von Müll zu tun haben. Außerdem
hörst du Erklärungen einiger Fachbegriffe.
• Kannst du die Geräusche zuordnen?
• Kannst du einige Fachbegriffe der
Müllverbrennungsanlage mit eigenen Worten
erklären?
• Woraus sollte deiner Meinung nach eine
Müllverbrennungsanlage bestehen?
Auf der Kassette stehen mehrere Geräusche und sprachliche Erklärungen zur Verfügung:
Track 1
Entladen eines Müllautos
Track 2
Geräusche in der Müllhalde
Track 3
Geräusche und Gespräch in der Leitzentrale (Warte)
Track 4
Kesselraum, Heizgeräusche
Track 5
Gespräche in der Warte, Protokolldrucker
Track 6
Erklärung: Emissions-Messung
Track 7
Erklärung: Verschiedene Arten von Müllbunkern
Track 8
Erklärungen zu Messwerten in der Warte
Track 9
Erklärung: Emissionswert-Anzeige
Track 10
Erklärung: Abwasserreinigung, Rauchgaswäsche
Fernwärme: Abwärme nützen
Lehrerinformation L1
Müllverbrennungsanlage ...
... dargestellt mit Bildern
Die SchülerInnen sollen ihre Vorkenntnisse
und Vermutungen über den Aufbau einer
Müllverbrennungsanlage darstellen.
Es gibt 2 Bilderreihen. Die Bilder mit der
Numerierung 1L, 2L, ... sind Auflösungen zu
den Detailaufnahmen der Bilderreihe mit den
Beschriftungen 1, 2, ...
Die SchülerInnen sollen die
Bilder beschreiben können.
Sie sollen versuchen, eine
richtige Reihenfolge der
Bilder zu finden.
Beilage: 2 Bilderreihen
Kurze Beschreibung der Bilder, danach die
zusammengehörigen Bild nebeneinanderkleben.
Der Lehrer kann als Hilfe das Auflösungsfoto
vorzeigen.
Nach der Begriffszuordnung sollen die Bilder
so gereiht werden, wie es möglicherweise für
eine Müllverbrennung erforderlich ist (auf
Packpapierbogen kleben).
Nach der inhaltlichen Besprechung der
Müllverbrennungsanlage in der zweiten
Projektphase sollen die SchülerInnen die
Reihung überprüfen und richtigstellen.
Fotonummer
Fotonummer
Erklärung
Erklärung
1 ....................... Einwurf des Glascontainers
1L .................... Deckel von Müllcontainer
2 ....................... Maskottchen auf Müllauto
2L .................... Maskottchen auf Müllauto
3 ....................... Registrierung der Müllautos
3L .................... Müllauto
des
4 ....................... Hand
Steuerhebel
am 4L .................... Kranführerkabine
Kranführers
5 ....................... Zähne des Greifers im Müllbunker
5L .................... Greifer
6 ....................... Brennkammerfenster
6L .................... Brennkammerfenster
zum 7L .................... Fernwärmelogo
7 ....................... Fernwärmeleitung
Wilhelminenspital
8 ....................... Schrott nach Müllverbrennung
mit
9 ....................... Kanister
Rauchgaswäsche
Salzsäure
8L .................... Schrott nach Müllverbrennung
für 9L .................... Beschriftung der Rauchgaswäscher
10 ..................... Messeinrichtungen für Rauchgas
10L .................. Kontroll- und Steuerwarte
11 ..................... Drucker für Messwerte
11L .................. Bildschirmanzeige für Messwerte
12 ..................... Rauch
12L .................. Schlot mit Rauch
13 ..................... Verpackung für Filterkuchen
13L .................. Verpackung für Filterkuchen
Fernwärme: Abwärme nützen
Lehrerinformation L2
Woher nehmen die Menschen die Energie?
Was sind Energieträger?
Die Schüler sollen die Bedeutung von
Energieträgern erkennen. Sie sollen die
verschiedenen Energiearten aufzählen und
nach erneuerbaren und nicht erneuerbaren
Energien ordnen können.
Bilder und Namenskarten
von Energieträgern
Bilder und Namen verschiedener Energieträger werden
an die Tafel geheftet. Die
Begriffe sollen von den
Schülern
den
Bildern
eindeutig zugeordnet werden.
• Welche Begriffe gehören zu welcher
Primäre Energieträger:
Zeichnung?
• Woher kommen diese Energieträger?
Deshalb werden sie primäre Energieträger
genannt.
Die SchülerInnen sollten
Unterscheidungsmöglichkeiten
für primäre Energieträger
formulieren
und
sie
dementsprechend auf der
Tafel ordnen können. Es sind
verschiedene
Ordnungskriterien zulässig.
An der Tafel und auf einem
Papierbogen
sollen
die
Energieträger
nach
erneuerbaren
und
nicht
erneuerbaren sortiert sein.
Wind
feste Brennstoffe
flüssige Brennstoffe
gasförmige Brennstoffe
Wasser
Erdwärme, Biomasse
Sonne
Kernenergie
Gezeitenenergie
• Welche Kriterien waren für eure Ordnung
wichtig?
Im Lauf der Zeit haben
Ordnungskriterien geändert.
sich
die
Heute ist die wichtigste Einteilung nach
erneuerbaren und nicht erneuerbaren
Energieträgern.
Wir unterscheiden
zwischen erneuerbaren
und nicht erneuerbaren
Energieträgern.
AB: Primäre Energiequellen
Ziel des Blattes: Die Schüler
und Schülerinnen sollen den
Begriff der Primärenergie
erklären
können,
sowie
primäre Energieträger nennen
können
und
zwischen
erneuerbaren
und
nicht
erneuerbaren Energieträgern
unterscheiden können.
Nun versuchen die Schüler,
jene
Energieträger
herauszufinden,
die
für
Heizzwecke genutzt werden können.
Fernwärme: Abwärme nützen
Danach
sollen
die
Schüler Gründe angeben,
warum
sie
einen
Lehrerinformation L3
bestimmten
bevorzugen.
Es gibt bei den Zeichnungen Energieträger, die
unter einen bestimmten Oberbegriff eingeteilt
werden können: Brennstoffe.
Es müssen die
Abgase
Umweltbelastung
werden.
Begriffe
und
genannt
• Welchen der abgebildeten Brennstoffe
Brennstoff
Brennstoffe sind feste,
flüssige oder gasförmige
Stoffe, bei deren
Verbrennung
Wärmeenergie frei wird.
würdest du in deiner Wohnung verwenden
und warum?
• Was „gefällt“ und was „missfällt“ dir an
einem bestimmten Brennstoff?
Fernwärme: Abwärme nützen
Lehrerinformation L4
Auch Mist ist wertvoll!
Im Müll steckt ebenso Energie
Die SchülerInnen sollen bemerken, dass Müll
ebenfalls als „Brennstoff“ verwendet wird, und
somit
die
Aufgabe
des
Mülls
als
Energieträger erkennen. Sie sollen erkennen,
dass es wichtig ist, Müll richtig zu trennen.
Die SchülerInnen sollen in
der Lage sein, die Aufgabe
von
Müll
(Mist)
als
Energieträger zu erkennen.
AB, Folie: Was passiert mit
dem Müll?
Die SchülerInnen sollen
erkennen, dass der Restmüll,
d. h.
der
nicht
wiederverwertbare Müll, auf
einer Deponie gelagert oder
in
einer
Müllverbrennungsanlage
(MVA) verbrannt werden
kann.
Die SchülerInnen sollen den
Begriff Heizwert erarbeiten
und verstehen.
• Was gehört alles zum Müll?
• Was passiert mit dem Müll?
• Wie kann Müll getrennt werden?
• Wohin kommt der getrennte Müll?
Jeder bearbeitet sein AB alleine, danach
Kontrolle durch Aufschreiben auf der
Overheadfolie.
• Welche Möglichkeiten gibt es in Wien, um
den Restmüll zu „beseitigen“?
• Was ist eine Deponie?
(Nur Klärung des Begriffes)
• Was verstehen wir unter dem Begriff
Heizwert?
• Wie wird der Heizwert noch angegeben?
Experiment: Heizwert
Nur getrennter Müll
kann sinnvoll verwertet
werden!
kWh: Umrechnungsmöglichkeit:
1 kWh = 3,6 MJ
Unter Heizwert versteht
man die Wärmeenergie,
die 1 kg eines
Brennstoffes beim
Verbrennen abgibt. Diese
wird in MJ angegeben.
MJ = Megajoule
(Joule ist die Maßeinheit
der Energie.)
Mega = 1 Million
Fernwärme: Abwärme nützen
Lehrerinformation L5
Sondermüll - Müll bleibt doch Müll
Was ist denn das?
Die SchülerInnen sollen erkennen, dass es
Abfälle gibt, die zum Sondermüll gehören. Sie
sollen erfahren, warum Sondermüll nicht in
andere Müllcontainer geworfen werden darf.
Die SchülerInnen sollen
erkennen, dass viele Stoffe,
die
in
den
Hausmüll
gelangen, kein Restmüll,
sondern Sondermüll sind und
speziell entsorgt werden
müssen.
Unterstreiche auf deinem Arbeitsblatt, welcher
Abfall zum Sondermüll gehört.
AB: Was ist Sondermüll?
• Was ist Sondermüll?
Versuche die Frage zu klären, warum es
Sondermüll ist.
Zähle noch andere Stoffe auf, die zum
Sondermüll gehören.
Sondermüll (=
Sonderabfall): Stoffe, die
wegen ihrer toxischen
oder umweltbelastenden
Wirkungen gesondert
beseitigt oder behandelt
werden müssen.
• Was passiert mit dem Sondermüll?
Die SchülerInnen sollen
wissen, dass Sondermüll in
einer
besonderen
Müllverbrennungsanlage
(MVA) behandelt werden
muss.
Sondermüll wird in Wien in der EBS verbrannt.
EBS = Entsorgungsbetriebe Simmering.
Fernwärme: Abwärme nützen
Zum Sondermüll
gehören z. B.:
Putzmittel, Spitalmüll,
Altöle, Altmedikamente,
Laborabfälle, Lackreste,
Batterien, ...
Lehrerinformation L6
Wir brauchen warmes Wasser
und ein warmes Zimmer!
Wie geht das?
Die SchülerInnen sollen erkennen, welche
Möglichkeiten es gibt, um Wärme in die
Wohnung zu bekommen. Sie sollen
erkennen, dass es nicht gleichgültig ist,
welcher Brennstoff verbrannt wird und dass
die
verschiedenen
Energieträger
unterschiedliche Vor- und Nachteile haben.
Schülergespräch
• Wie wird bei dir zu Hause geheizt und
Warmwasser erzeugt?
• Welche Energieträger werden bei dir
eingesetzt?
AB: Energieträger - Vorund Nachteile
Die SchülerInnen sollen
erkennen, dass Energieträger
eingesetzt werden sollten, die
wirtschaftlich, kostengünstig
und leicht verfügbar sind.
Die SchülerInnen sollen
erkennen, dass es nicht
vorteilhaft ist, wenn jeder
seine eigene Heizung und
Warmwasserzubereitung hat.
Ausfüllen des AB, nach eigenen Überlegungen
der SchülerInnen.
Vor- und Nachteile von
Energieträgern
Danach gemeinsame Besprechung.
Aus den soeben besprochenen Überlegungen
ergeben sich Probleme mit der „Wärme“.
(Umweltbelastung, Kosten, Entsorgung, ...)
• Welche Maßnahmen kannst du dir vorstellen,
um dieses Problem in den Griff zu
bekommen?
Es
sollten
die
Begriffe
Müllverbrennungsanlage oder Heizkraftwerk
genannt werden.
Fernwärme: Abwärme nützen
Lehrerinformation L7
Deshalb steht die Heizung nicht in der Wohnung!
Welche Konzepte für Heizkraftwerke sind vorstellbar?
Die SchülerInnen sollen erkennen, dass
Heizkraftwerke die Umwelt entlasten und
durch den Einsatz anderer Brennstoffe die
Ressourcen der Primärenergien zu erhalten
versuchen.
Die SchülerInnen sollen
anhand einer Folie das
Prinzip
eines
Fernheizkraftwerks verstehen.
Versuche, die angeführten Begriffe an die
richtigen Stellen zu setzen.
Folie: Fernheizkraftwerk
Heizkraftwerke wurden
mit Primärenergieträgern
betrieben. Dies ist aber
unwirtschaftlich und
belastet zudem auch noch
unsere Umwelt.
AB: Fernheizkraftwerk
• Welche Möglichkeiten gibt es, um in
Fernheizkraftwerken Wärme zu erzeugen?
Gas, Dampf, Wasser, Müll, Erdöl
Fernheizwerke können
Wärme mit Hilfe von
Wasser, Gas, Kohle,
Erdöl oder Müll
erzeugen.
Vorteile eines Heizkraftwerkes:
Abgasreinigung, möglichst geringer Einsatz
von primären Energieträgern, Müllverbrennung
Fernwärme: Abwärme nützen
Lehrerinformation L8
Die Müllverbrennung - ein Ofen für alle!
Die Fernwärmeerzeugung
Die SchülerInnen sollen erkennen, dass
Müllverbrennungsanlagen, kurz MVA, die
Energie, die im Restmüll steckt, in Strom und
Wärme umwandeln. Sie sollen die Vorteile
einer MVA erkennen, aber trotzdem nicht
außer acht lassen, dass es sinnvoller ist, Müll
zu vermeiden.
Die SchülerInnen sollen die
Funktion der MVA erkennen.
• Wozu gibt es Müllverbrennungsanlagen und
Die SchülerInnen sollten die
Problematik
der
Abgaserzeugung bei der
Verbrennung
erfassen
können.
• Welche Stoffe entstehen bei der Verbrennung
Die SchülerInnen sollen die
Wirkungsweise der MVA´s
unterscheiden
und
vergleichen können.
• Welche Arten der Müllverbrennung gibt es in
was wird in ihnen verbrannt?
von Restmüll (Hausmüll)?
Bei der Verbrennung in
einer MVA entstehen
folgende Reststoffe:
NOx, CO, CO2, SO2,
SO3, H2O, CxHy
Wien? (Restmüll- und
Sondermüllverbrennung)
SPITTELAU
Die SchülerInnen sollen
versuchen,
eine
Grafik
anzufertigen, um zu klären,
welches
die
wichtigsten
Bestandteile der Spittelau
sind.
Ihr sollt nun eine Zeichnung anfertigen, bei der
ihr all jene Teile einarbeitet, die eurer Meinung
nach
für
eine
Müllverbrennungsanlage
erforderlich sind.
DANACH WENN MÖGLICH:
EXKURSION ZUR MVA
Fernwärme: Abwärme nützen
Lehrerinformation L9
Die SchülerInnen sollen in
der
Lage
sein,
eine
Anzeigetafel
mit
Emissionswerten richtig zu
deuten.
Folie
Emissionswerte
Flötzersteig
Nach der Besichtigung der MVA sollten die
SchülerInnen entweder eine Anzeigetafel mit
den Emissionswerten besichtigen oder ein Foto
davon sehen.
(Foto):
MVA
AB: Emissionswerte MVA
Flötzersteig
Sie sollen die Grafik aus der
Werksbeschreibung der MVA
Spittelau interpretieren und
vereinfachen.
AB: Umwelttechnikanlagen
MVA Spittelau
Die SchülerInnen sollen nun
zusammenfassend das AB
über die MVA Spittelau
ausfüllen und die Bilder in
die richtige Reihenfolge
bringen.
Du siehst hier die Grafik eines Technikers. Ist
sie für dich übersichtlich, einfach, oder sollte
man sie verständlicher gestalten?
Versuche,
diese
einfacher zu gestalten.
Funktionsbeschreibung
Versuche nun, das Arbeitsblatt alleine
auszufüllen indem du den Lückentext ausfüllst
und die Bilder in die richtige Reihenfolge
bringst.
AB: Die MVA Spittelau (+
AB:
Bilder
zum
Ausschneiden
und
Aufkleben)
FLÖTZERSTEIG
Die SchülerInnen sollen nun
versuchen, anhand einer
Werksbeschreibung der MVA
Flötzersteig
Gemeinsamkeiten zwischen
Spittelau und
Flötzersteig herauszuarbeiten.
AB:
Müllverbrennungsanlage
Flötzersteig, Schema
Du siehst vor dir eine Grafik, die aus der
Werksbeschreibung der MVA Flötzersteig
stammt. Du hast die Grafik der MVA Spittelau
auch bei dir. Versuche nun, Gemeinsamkeiten
der beiden MVA´s herauszuarbeiten.
Vergleicht die einzelnen Darstellungen, findet
heraus, welche verständlicher gemacht ist.
AB: Flötzersteig - Spittelau
Gegenüberstellung
einiger
Daten von Spittelau und
Flötzersteig.
Die SchülerInnen sollen
Prozentrechnungen
durchführen
und
die
Ergebnisse
in
einem
Balkendiagramm darstellen
darstellen.
Fernwärme: Abwärme nützen
Du siehst Werte aus den
beiden
MVA´s
gegenübergestellt. Nimm
die Werte der MVA
Flötzersteig als 100%
und berechne, um wie
viel % die Werte der
MVA Spittelau höher
oder niedriger sind stelle
diese Unterschiede in einem
Balkendiagramm dar.
Lehrerinformation L10
Wie Kniebeugen Wasser wärmen
Die Abwärme deines Körpers
Die Schüler produzieren Abwärme. Sie
entdecken, dass ein Teil der eingesetzten
Energie als Abwärme verloren geht, nicht
genützt wird. Sie sollen Arbeit und Energie
definieren können. Die SchülerInnen sollen
die Einheit der Energie kennen.
Was
geschieht,
wenn
Kniebeugen gemacht werden?
Um viele Kniebeugen zu machen, braucht man
„Kraft“ in den Beinen.
Die SchülerInnen machen
Kniebeugen, sollen genau
beobachten,
sollen
beschreiben, was passiert,
was zum Kniebeugen machen
notwendig
ist,
welche
Auswirkungen dieser „Sport“
hat.
Beim Kniebeugenmachen wird einem warm.
Die SchülerInnen sollen mit
einem Glas Wasser in der
Hand Kniebeugen machen.
Sie erhalten den Auftrag, die
Wassertemperatur vor und
nach den Kniebeugen zu
messen. Vielleicht wollen
einige die Wassertemperatur
öfter messen und versuchen,
eine Abhängigkeit zwischen
der Anzahl der Kniebeugen
und der Wassertemperatur
herauszufinden.
AB Energie: Mit diesem
Arbeitsblatt soll sprachliche
Sensibilität gefördert werden.
Die SchülerInnen machen Kniebeugen und
messen die Temperatur.
Bei der Zeichnung sollen die
SchülerInnen
den
Energiehaushalt
des
Menschen grafisch darstellen.
Vorsichtig könnte das später
thematisierte
Energieflussdiagramm
vorbereitet werden.
Damit der Körper nicht überhitzt wird, muss er
Wärme abgeben: Abwärme.
Warum muss auch im Winter eine Klasse
regelmäßig gelüftet werden? Wegen der
Abwärme der SchülerInnen und um die
verbrauchte Luft hinauszulassen. Außerdem
soll Sauerstoff in die Klasse gelangen.
• Wem fällt eine vergleichbare Tätigkeit im
Alltag ein?
Vielleicht: Stiegensteigen.
Beim
Kniebeugenmachen
und
beim
Stiegensteigen und ... wird Arbeit verrichtet.
Die Abwärme erhöht die
Temperatur der
Umgebung. In gut
wärmegedämmten
Räumen steigt die
Raumtemperatur durch
die Abwärme der
Menschen, die sich in
diesem Raum befinden.
Physikalische Definition
der mechanischen
Arbeit:
Kraft mal Weg
W=Fys
Die Einheit der Arbeit ist
1 Joule.
• Was ist mechanische Arbeit?
• Was ist Voraussetzung, dass Arbeit verrichtet
werden kann?
Die Nahrung liefert dem Menschen Energie,
die er unter anderem auch in mechanischer
Arbeit verwerten kann.
Energie ist die Fähigkeit,
Arbeit zu verrichten.
• Kannst du das Wort Energie richtig
Durch Wärme wird
Energie von einem
heißen Körper auf einen
kalten Körper übertragen.
verwenden?
• Wodurch nimmt dein Körper Energie auf?
• Wofür braucht dein Körper Energie?
• Welche Energie steckt in Wärme?
[Lösung zum AB: Nur im Satz „Meine Energie
ist völlig verbraucht“ ist der Begriff „Energie“
nicht im physikalischen Sinn verwendet.]
Fernwärme: Abwärme nützen
Lehrerinformation L12
Abwärme nützen
Eine neue Energiequelle
Die SchülerInnen sollen den 2. Hauptsatz der
Wärmelehre kennen. Die SchülerInnen
können einige Beispiele aufzählen, wo
Abwärme entsteht.
Wiederholung:
• Wie kann die Abwärme des menschlichen
Körpers genützt werden?
• Wer wärmt mit seinen Händen die kalten
Hände eines Freundes?
Die Eskimos wärmen sich gegenseitig.
Du spürst ein wichtiges Naturgesetz, das 2.
Hauptsatz der Wärmelehre genannt wird.
Die SchülerInnen sollen eine
Liste erstellen: Wann und wo
tritt Abwärme auf? Die besten
Ideen werden auf einem
Packpapierbogen
zusammengefasst.
• Wo gibt es Abwärme?
• Kannst du Details angeben, darstellen, wie die
AB: Abwärme nützen - aber
wie?
• Welche Schwierigkeiten gilt es bei der
Die SchülerInnen sollen
raten, was gemeint sein
könnte.
2. Hauptsatz der
Wärmelehre:
Wärme fließt von selbst
nur von einem Körper
mit höherer
Temperatur zu einem
Körper mit niedriger
Temperatur.
Abwärme entsteht?
• Wer errät, was dargestellt wird?
Nutzung von Abwärme zu überwinden?
Die Abwärme muss „eingefangen“ werden.
Die Abwärme muss transportiert werden.
Zum Einfangen der Abwärme kann ein
sogenannter Wärmetauscher verwendet werden.
Fernwärme: Abwärme nützen
Um Abwärme nützen zu
können, muss sie zuerst
eingefangen werden.
Dann muss die Wärme
transportiert werden.
Erst dann kann die
Wärme zum Beispiel
zum Heizen genützt
werden.
Lehrerinformation L13
Wärmetauscher
Die SchülerInnen sollen lernen, intuitiv mit
einem Fachbegriff umzugehen und die
Notwendigkeit einer klärenden Definition
begründen können. Die SchülerInnen sollen
das Prinzip eines Wärmetauschers erklären
können.
AB: Abwärme nützen - eine
Idee
Mit der Abwärme kann z. B. Wasser erhitzt
werden.
Zunächst muss der Begriff
„Wärmetauscher“
nicht
erklärt werden. Die Schüler
sollen
intuitiv
damit
umgehen.
Das heiße Wasser kann durch Rohrleitungen
transportiert werden.
Im Wärmetauscher wird
Wasser durch die
Abwärme erhitzt.
Durch ein Rohr wird
Wasser in den
Wärmetauscher geleitet.
Die Wassertemperatur im
Rohr wird durch die
Abwärme erhöht.
Die SchülerInnen sollen mit
Hilfe des Packpapierbogens
(ihre Ideen, wo Abwärme
entsteht) herausfinden, wie
am leichtesten in einem
Wärmetauscher in Rohren
fließendes Wasser erhitzt
werden könnte.
Abgase (z. B. Rauchgase) oder Dampf könnten
in
Rohrleitungen
zum
Wärmetauscher
transportiert werden.
AB: Ein Wärmetauscher
• Wer kann den auf der Folie dargestellten
Folie: Ein Wärmetauscher
Wärmetauscher beschreiben?
• Worauf sollte besonders geachtet werden,
wenn ein Wärmetauscher gebaut wird?
Gute Wärmeisolierung nach außen.
Das Material der Rohrleitungen im
Inneren des Wärmetauschers ist ein
guter Wärmeleiter.
• Wie erkennst du leicht gute Wärmeleiter?
Fernwärme: Abwärme nützen
Im Wärmetauscher
kann z. B. Dampf zum
Erhitzen von Wasser
verwendet werden.
Das erhitzte Wasser kann
für Heizung oder
Warmwasser genützt
werden.
Gute Wärmeleiter
empfinden wir beim
Angreifen als kalt.
Lehrerinformation L14
Kraft Wärme Kopplung
Stromerzeugung und Abwärmenutzung
Die SchülerInnen sollen das Prinzip eines
Dampfkraftwerkes mit Kraft Wärme Kopplung
grafisch darstellen können.
Experiment:
Dampfkessel
Experiment:
Druckkochtopf
• Wie wird Dampf erzeugt?
Auch im Druckkochtopf verdampft Wasser. Der
Dampf bleibt im Kochtopf.
• Warum ist die Kochzeit im Druckkochtopf
kürzer?
• Wovon hängt die Energie des Dampfes ab?
Experiment: Dampfdruck
AB: Dampfkessel
• Wieso fliegt der Stoppel erst nach einiger Zeit
weg?
• Wieso kann der Dampf am Stoppel Arbeit
verrichten?
Auf der Tafel wird ein
einfaches
Energieflussdiagramm
gezeichnet.
Der
Begriff
„Energieträger“ wird geklärt.
Wiederholung des Begriffs
„Energieträger“ (behandelt im
Abschnitt
über
die
Müllverbrennungsanlagen).
• Woher kommt die für diese Arbeit
notwendige Energie?
• Wird die gesamte von der Energiequelle
gelieferte Energie zum Erhitzen des Wassers
verwendet?
AB
und
Folie:
Dampfturbinenkraftwerk
• Was wird als Turbine bezeichnet?
Das Prinzip wird dargestellt.
Im Kraftwerk Simmering werden Erdgas und
Öl verbrannt.
Die SchülerInnen markieren
mit einem Farbstift Stellen,
an
denen
Abwärme
abgegeben wird.
Folie (Foto): Dampfturbine
Im Kühler wird der abgearbeitete Wasserdampf
kondensiert. Man spricht daher vom
Kondensator.
Kochendes Wasser
verdampft.
Da beim Druckkochtopf
der Dampf nicht sofort
heraus kann, steigt im
Inneren der Druck. Die
Temperatur des Wassers
und des Dampfes steigt:
Überhitztes Wasser,
überhitzter Dampf.
Die Verbrennung liefert
Energie.
Ein Teil dieser Energie
kann zum Erzeugen von
Dampf verwendet
werden.
Je heißer der Dampf ist,
um so mehr Arbeit kann
er verrichten.
Wichtige Bestandteile
eines
Dampfturbinenkraftwerkes:
Kessel,
Dampfturbine,
Kondensator,
Rauchgasreinigung,
Generator.
Kondensation: Aus Gas
wird Flüssigkeit
Fernwärme: Abwärme nützen
Lehrerinformation L15
AB:
Energiefluss
Kraftwerk
im
Die SchülerInnen sollen mit
Hilfe von Fragen und
Anleitungen versuchen, ein
Energieflussdiagramm eines
Dampfturbinenkraftwerkes zu
zeichnen.
5%
sonstige
(Rohrleitungen,
Verluste)
• Wie viel Energie kommt von der
Energiequelle?
In einem
Flussdiagramm
entspricht die Breite der
Pfeile dem Prozentanteil.
• Wie viel Energie wird durch die
Dampfturbine auf den Generator übertragen?
• Wie viel Energie ist nach der Turbine noch im
8% Kesselverluste
48% Verlust
Kühlung
Die Antworten auf folgende Fragen sollen in
einer Grafik dargestellt werden:
durch
die
Wasserdampf?
• Wie viel Energie wird am Kessel, in den
Rohren usw. ungenützt abgegeben?
Verluste
elektr.
39%
Umwandlung
elektrische Energie
in
Folie:
Energiefluss
Kraftwerk
im
Die SchülerInnen vergleichen
ihr Energieflussdiagramm mit
jenem auf der Folie.
Anhand der Fragen über die
Möglichkeiten der AbwärmeNutzung werden die Begriffe
„Wirkungsgrad“ und „KraftWärme-Kopplung“ (KWK)
erarbeitet.
• Welcher Energieanteil (Abwärme) könnte
genützt werden?
• Wozu kann die Abwärme genützt werden?
• Was ist der Sinn einer Kraft-WärmeKopplung?
• Um wie viel könnte der Wirkungsgrad im
vorliegenden Beispiel erhöht werden, wenn
die Abwärme genützt wird?
(Prozentrechnung)
Fernwärme: Abwärme nützen
Unter dem
Wirkungsgrad versteht
man das Verhältnis von
genutzter Energie zu
eingesetzter Energie
(meist in Prozent
angegeben).
Durch Kraft-WärmeKopplung kann der
Wirkungsgrad erheblich
verbessert werden.
Lehrerinformation L16
Kraftwerk Simmering
Die SchülerInnen sollen am konkreten
Beispiel Kraftwerk Simmering einen Kraftwerksaufbau beschreiben können. Sie sollen
die Vorteile der Kombination von Gas- und
Dampfturbine sowie der Kraft-WärmeKopplung einfach darstellen können.
AB: Ein geschichtlicher
Überblick - Fast ein
Jahrhundert
Kraftwerk
Simmering + AB: Wer viel
liest, ...
Der historische Überblick ist einer Information
über das Kraftwerk Simmering entnommen.
Wiederholung anhand der
• Was sind die wichtigsten Bauteile eines
Folie:
Dampfturbinenkraftwerk
Folie:
Gasturbinenkraftwerk
AB: Gasturbine
Dampfturbinenkraftwerkes mit Kraft-WärmeKopplung?
Das Luft- und Erdgasgemisch wird bei hohem
Druck verbrannt. Die heißen Abgase der
Gasturbine sind Abwärme.
• Kannst du schon technische Erklärungen
Die SchülerInnen erklären
einander die Funktionsweise
der Gasturbine.
lesen?
• Kannst du deine Erkenntnisse anderen
verständlich mitteilen?
Im Dampfturbinenkraftwerk wird
elektrische Energie
erzeugt und mit der
Kraft-Wärme-Kopplung
Fernwärme produziert.
In einer Gasturbine wird
ein Gemisch aus Luft
und Brennstoff unter
hohem Druck verbrannt.
Die heißen Abgase
drehen die
Schaufelkränze der
Gasturbine.
• Wie könnten die heißen Abgase genützt
werden?
AB:
Neue
Konzepte
technische
Die SchülerInnen sollen, falls
sie die Beschreibung der
Gasturbine
lesen,
deren
Funktionsweise auch mit
eigenen Worten erklären.
AB + Folie: Gas- und
Dampfturbinenkraftwerk
(Schema Simmering)
Die SchülerInnen sollen die
Zeichnung beschriften. Die
Folie zeigt die richtige
Beschriftung.
• Wo können heiße, sauerstoffhältige Abgase
gebraucht werden?
Bei jeder
erforderlich.
Verbrennung
ist
Sauerstoff
Die heißen,
sauerstoffhältigen
Abgase der Gasturbine
werden zum
Dampfkessel geleitet und
dort verbrannt.
• Hast du eine Idee?
• Wozu werden die heißen Abgase der
Gasturbine genützt?
• Wo wird die Fernwärme ausgekoppelt?
Fernwärme: Abwärme nützen
Lehrerinformation L17