Bildung für nachhaltige Entwicklung: Bezahlbare und saubere Energie

Energie ist eines der zentralen Grundelemente der modernen Gesellschaft und bildet die Grundlage für Bereiche wie Mobilität, Kommunikation, Industrie und den privaten Alltag. In der Vergangenheit wurde Energie vor allem aus fossilen Energieträgern wie Kohle, Erdöl und Erdgas sowie aus Atomenergie gewonnen. Diese Formen der Energieerzeugung haben zwar wirtschaftliches Wachstum ermöglicht, sind jedoch mit erheblichen Problemen verbunden, darunter Umweltverschmutzung, Treibhausgasemissionen, endliche Ressourcen sowie Risiken für Mensch und Natur. Vor diesem Hintergrund formulierten die Vereinten Nationen im Rahmen der Nachhaltigen Entwicklungsziele das Ziel 7: „Bezahlbare und saubere Energie“. Dieses Ziel verfolgt das Anliegen, eine nachhaltige und umweltverträgliche Energieversorgung für alle zu fördern. Erneuerbare Energien wie Solar-, Wind- und Wasserkraft bieten hierfür große Chancen, bringen jedoch ebenfalls Herausforderungen mit sich. Dieser Lernplan zielt darauf ab, die Vor- und Nachteile fossiler und erneuerbarer Energiegewinnung gegenüberzustellen. Die Schülerinnen und Schüler sollen ökologische, ökonomische und gesellschaftliche Aspekte analysieren und auf dieser Grundlage eine begründete Bewertung der unterschiedlichen Energieformen vornehmen.

Ablauf der Einheit:

Die Bedeutung der Fossilen-Energie in der Vergangenheit

Kohlekraft

Kohle war in Deutschland über viele Jahrhunderte hinweg einer der bedeutendsten Energieträger. Bereits seit dem Mittelalter wurde Kohle genutzt, um Wärme und damit Energie zu gewinnen. Besonders während der Industrialisierung und der Blütezeit der Stahlindustrie spielte sie eine entscheidende Rolle für das wirtschaftliche Wachstum Deutschlands, da sie als zentrale Energiequelle für Produktion, Verkehr und Haushalte diente. Auch nach dem Zweiten Weltkrieg blieb Kohle der wichtigste Energielieferant des Landes und bildete die Grundlage für den Wiederaufbau und die wirtschaftliche Stabilisierung.

Dies war unter anderem darauf zurückzuführen, dass Deutschland über große Vorkommen an Braun- und Steinkohle verfügt. Obwohl ab den 1950er-Jahren zunehmend andere Energieträger wie Erdgas zur Energiegewinnung genutzt wurden, behielt Kohle zunächst weiterhin eine zentrale Bedeutung im deutschen Energiemix. Mit der Zeit sank jedoch die Nachfrage nach deutscher Kohle, da alternative Energieträger wie Gas und später auch die Atomkraft kostengünstiger Energie liefern konnten.

Um den Kohleabbau und die damit verbundenen Arbeitsplätze dennoch zu erhalten, wurde die deutsche Kohleindustrie über viele Jahre staatlich subventioniert, also finanziell unterstützt. Diese Förderung lief erst im Jahr 2018 aus und markierte damit das Ende des subventionierten Steinkohlebergbaus in Deutschland.

Öffnet die das Projekt Tagebau 360 und Startet eure Tour durch den Tagebau Garzweiler beantwortet dabei folgende Fragen:

Tagebau 360

Was ist ein Tagebau? Erkläre es so, wie Donya es in der Sendung erklärt hat.

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Wie viele Badewannen passen in eine Schaufel des Baggers?

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Was kannst du beobachten, wenn du dir den Tagebau im Video von oben anschaust?

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Wie wird aus Kohle Strom erzeugt? Erkläre den Vorgang kurz in 2–3 Sätzen.

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Wie lang sind die Förderbänder im Tagebau insgesamt?

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Wie viele Förderbänder kommen in der Sortierstation (Bandsammelpunkt) zusammen?

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Wie viel Material schafft der Absetzer an einem einzigen Tag? (Rechne die Menge aus.)

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Meinung:

Klimaschutz gegen Arbeitsplätze: Um das Klima zu schützen, soll in Deutschland bald kein Strom mehr aus Kohle gewonnen werden (Kohleausstieg). Das bedeutet aber auch, dass viele Menschen ihre Arbeit im Tagebau verlieren. Diskutiert in der Gruppe: Was ist in diesem Fall wichtiger – der Schutz der Umwelt oder die Sicherheit der Arbeitsplätze in der Region?

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Heimat oder Stromversorgung? Für den Tagebau werden oft ganze Dörfer abgerissen und die Menschen müssen in neue Orte umziehen. Findest du es gerechtfertigt, dass Menschen ihre Heimat verlassen müssen, damit wir in Deutschland genug günstigen Strom haben? Begründe deine Meinung.

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Atomkraft:

In den 1960er-Jahren verbreiteten sich weltweit immer mehr Atomkraftwerke zur Energiegewinnung. Zunächst galt die Atomkraft als sichere, saubere und nahezu unerschöpfliche Energiequelle, besonders da sie im Vergleich zu fossilen Energieträgern deutlich weniger CO₂ ausstößt. Mit der Zeit wurde jedoch deutlich, dass die Nutzung der Atomenergie mit erheblichen Risiken verbunden ist. Vor allem die Entsorgung des bei der Energieproduktion entstehenden radioaktiven Mülls stellte und stellt bis heute ein großes Problem dar. Zudem entstehen bei der Nutzung von Atomkraft radioaktive Strahlungen, die für Mensch und Umwelt gefährlich sind. Reaktorunfälle wie 1986 in Tschernobyl und 2011 in Fukushima haben gezeigt, welche schweren Folgen Atomkraft haben kann: Viele Menschen wurden verstrahlt, große Gebiete wurden langfristig unbewohnbar. Auch im normalen Betrieb von Atomkraftwerken bestehen gesundheitliche Risiken, etwa ein erhöhtes Krebsrisiko für Menschen, die in der Nähe solcher Anlagen leben. Außerdem gibt es bis heute kein sicheres Endlager für den radioaktiven Müll. Aus diesen Gründen haben sich viele Länder, darunter auch Deutschland, für den Ausstieg aus der Atomenergie entschieden. Dennoch wird bis heute diskutiert, ob die Risiken der Atomenergie und die ungelöste Entsorgung des radioaktiven Mülls in Kauf genommen werden sollten, da Atomkraftwerke nur sehr geringe CO₂-Emissionen verursachen und somit zum Klimaschutz beitragen können. Zudem liefern sie unabhängig von Wetterbedingungen kontinuierlich Strom und gelten bei modernem technischen Standard als vergleichsweise zuverlässig.

Tschernobyl

Erneuerbare Energie

Photovoltaik – Strom aus Sonnenlicht

Photovoltaik oder Solarenergie bezeichnet die Gewinnung von elektrischem Strom aus Sonnenlicht. Dies Geschieht entweder in großen Anlagen auf freien Flächen oder auch an Privathäusern. Das Herzstück einer Photovoltaik Anlage ist die Solarzelle. Sie besteht aus dem Halbleiter Silizium.

Aufgabe: In dem Video unten sollst du nun lernen, was Physikalisch in einer Solarzelle passiert.

Gruppenpuzzle <Diskussion

Einteilen in vier Gruppen:

Diskussion Solarenergie

Moderator:

Variante 1: Realistische gesellschaftliche Akteure (sehr empfehlenswert)

Jürgen Meffert Politiker

Jürgen Meffert ist Politiker. Er gilt als Sprecher für Familien mit Eigenheimen. Zwar befürwortet er moderne Energieformen, wichtiger ist ihm jedoch, dass die Stromkosten für Haushalte möglichst gering bleiben. Außerdem ist er der Meinung, dass sich Investitionen lohnen müssen.

In der aktuellen Debatte fragt er sich daher, ob sich Solaranlagen für einzelne Haushalte finanziell rentieren. Familien, die eine Anlage auf ihr Dach setzen, investieren zunächst einen größeren Geldbetrag. Für ihn stellt sich deshalb die zentrale Frage, ob diese Investition langfristig zu günstigeren Stromkosten führt. Daraus ergibt sich für ihn vor allem eine entscheidende Überlegung wie lange es dauert bis sich eine Solaranlage lohnt

Für die TV-Sendung hat er von seinem Büro folgenden Textlohnt zum Vorlesen erhalten:

Photovoltaik ist die Gewinnung von Energie aus Sonnenlicht. Nach der Windenergie ist sie die zweithäufigste Form der erneuerbaren Stromerzeugung. Einzelne Einfamilienhäuser verursachen für eine Anlage Anschaffungskosten von 12.000 Euro. Während des Betriebs über 25 Jahre fallen jährlich 150 Euro Betriebskosten an. Überschüssige Energie kann ins Stromnetz eingespeist werden. Haushalte erhalten dafür eine Einspeisevergütung von 450 Euro pro Jahr sowie Einsparungen bei den Stromkosten von 500 Euro pro Jahr. Nach 15 ist die Anlage zwar häufig amortisiert (sie hat soviel gebracht wie gekostet) , doch Beträge in Höhe von 10.000 Euro sind für viele Familien – gerade in der aktuellen wirtschaftlichen Lage – schwer aufzubringen. Daher ist es wichtig, dass staatliche Förderungen langfristig bestehen oder sogar ausgeweitet werden, um den Einstieg zu erleichtern. Teure Reparaturen oder unerwartete technische Probleme können zu hohen Kosten führen, weshalb Hausbesitzer Planungssicherheit benötigen. Auch die Speicherung von selbst erzeugter Energie ist oft sehr kostspielig. Da die Stromproduktion stark von der Sonneneinstrahlung abhängt, ergibt sich aktuell ein weiteres Problem: An sonnigen Tagen produzieren Haushalte häufig mehr Energie, als sie selbst verbrauchen, und müssen den Überschuss zu oft niedrigen Preisen ins Netz verkaufen. An Tagen mit wenig Sonne müssen sie dagegen Strom teuer nachkaufen.

Atomkraft ist für Haushalte eine legitime Quelle wenn sie wirtschaftlich Sinnvoll ist, einige der Hausbesitzer befürchten jedoch bei der Windkraft, dass Windräder sie stören würden und ihre Immobilienpreise senken würden.

Berechnet selber nach wie vielen Jahren die Anlagen amortisiert ist:

🏭 2. Energieunternehmen „RheinPower“

Marie Trochowski ist als Sprecherin des Energiekonzerns RheinPower zu einer öffentlichen Diskussion eingeladen worden. Der Konzern baut seine Konzepte im Bereich der erneuerbaren Energien zwar kontinuierlich aus, hat in der Vergangenheit jedoch lange Zeit stark in konventionelle Energieerzeugung investiert. Solange diese Investitionen noch Gewinne abwerfen, möchte das Unternehmen die entsprechenden Anlagen weiter betreiben. Dies wird auch damit begründet, dass fossile Energieträger in einem ausgewogenen Energiemix weiterhin benötigt werden, da sie eine stabilere und verlässlichere Energieversorgung ermöglichen.

RheinPower verfolgt grundsätzlich das Ziel, die Klimaziele zu erreichen, möchte dabei jedoch wirtschaftlich und gewinnorientiert handeln. Das Unternehmen steht überambitionierten politischen Zielvorgaben kritisch gegenüber, da diese aus seiner Sicht unter realen Marktbedingungen nur schwer umsetzbar sind.

Marie Trochowski erhielt von ihrem Büro folgendes Briefing für die Diskussion:

Der Energiekonzern RheinPower investiert heute stärker als je zuvor in erneuerbare Energien. Bereits über die Hälfte der von RheinPower erzeugten Energie stammt aus erneuerbaren Quellen. Dafür waren Investitionen in Höhe von mehreren Milliarden Euro notwendig. Dieser starke Ausbau erfolgte auch vor dem Hintergrund, dass das Unternehmen in der Vergangenheit zu lange in fossile Energieträger investiert hatte.

Dass dennoch ältere Kraftwerke weiterhin betrieben werden und teilweise noch Flächen für den Braunkohleabbau in Anspruch genommen werden, liegt an den hohen Investitionen, die das Unternehmen in diese Anlagen getätigt hat. Ein wirtschaftlich handelnder Konzern, der im globalen Wettbewerb bestehen möchte, ist darauf angewiesen, bestehende Investitionen auch zu nutzen. Zudem können erneuerbare Energien derzeit noch keine dauerhaft stabile und vollständig zuverlässige Energieversorgung gewährleisten. Deshalb wird ein Backup durch fossile Energieträger weiterhin als notwendig angesehen.

Die Politik setzt aus Sicht des Unternehmens sehr ambitionierte Klimaziele, deren wirtschaftliche Umsetzung jedoch große Herausforderungen mit sich bringt. Um den Ausbau der erneuerbaren Energien zu beschleunigen, fordert RheinPower vor allem den Abbau von Bürokratie und deutlich schnellere Genehmigungsverfahren. Der Bau von Windkraftanlagen dauert teilweise über fünf Jahre, unter anderem aufgrund komplexer Verwaltungsprozesse, Klagen von Anwohnerinnen und Anwohnern sowie umfangreicher Artenschutzauflagen.

Ein weiteres zentrales Hindernis stellt der schleppende Netzausbau dar, der die Energiewende erheblich behindert. Für langfristige Investitionen benötigt das Unternehmen zudem Planungssicherheit sowie gegebenenfalls staatliche Fördermaßnahmen, um im internationalen Wettbewerb bestehen zu können. Die aktuell hohen Strompreise werden ebenfalls kritisch gesehen, da sie sowohl Industrie als auch private Haushalte belasten und die Akzeptanz der Energiewende gefährden.

Eine Rückkehr zur Atomkraft hält RheinPower hingegen für kaum sinnvoll, da Neubauten mit extrem hohen Kosten, langen Bauzeiten und erheblichen wirtschaftlichen Risiken verbunden wären.

🌍 3. Umweltorganisation „Future for Earth“

Luis Rosenberg ist Vorsitzender der Umweltorganisation Future for Earth. Die Organisation setzt sich intensiv für den Klimaschutz und eine schnelle Energiewende ein. Ihr zentrales Ziel ist die Reduktion von CO₂-Emissionen, insbesondere jene, die durch Kohle- und Gaskraftwerke entstehen. Future for Earth hält die Klimaziele der Bundesregierung für zu niedrig und fordert, dass Deutschland bereits bis 2035 klimaneutral wird. Die Organisation kritisiert, dass politische Entscheidungen häufig stärker die wirtschaftlichen Interessen großer Energieunternehmen berücksichtigen als den Schutz von Umwelt und Klima.

Future for Earth hat folgendes Briefing für die Diskussion erhalten:

Future for Earth setzt sich für einen schnellen und konsequenten Ausbau erneuerbarer Energien ein. Besonders wichtig ist dabei der Einsatz von Photovoltaik auf privaten Hausdächern, um die Bürgerinnen und Bürger aktiv in die Stromerzeugung einzubeziehen. Staatliche Förderprogramme und finanzielle Anreize sollen Haushalte motivieren, selbst klimafreundlichen Strom zu produzieren. Gleichzeitig spricht sich die Organisation für den Ausbau großflächiger Solaranlagen aus, beispielsweise auf Industrieflächen, ehemaligen Militärgeländen oder Parkplätzen. Dabei ist es der Organisation wichtig, Natur- und landwirtschaftliche Flächen zu schützen, um ökologische Schäden zu vermeiden.

Future for Earth betrachtet die großen Energiekonzerne kritisch, da diese über Jahrzehnte hinweg von fossilen Energieträgern profitiert haben und den Ausbau erneuerbarer Energien verzögert haben. Die Nutzung der Atomenergie lehnt Future for Earth ab, da ungelöste Endlagerprobleme, mögliche Störfälle und hohe Kosten bestehen. Stattdessen fordert die Organisation eine klare Fokussierung auf erneuerbare Energien. Um die Energiewende zu beschleunigen, fordert Future for Earth politische Rahmenbedingungen, die den Ausbau von Wind- und Solarenergie erleichtern, Bürokratie abbauen und Genehmigungsverfahren deutlich verkürzen.

🏛 4. Regierungsmitglied

Marie-Sophie Königsdörfer ist Mitglied der Bundesregierung und für Energie- und Klimapolitik zuständig. Die Regierung verfolgt das Ziel, Deutschland langfristig klimaneutral zu machen und die Ziele des Pariser Klimaabkommens umzusetzen. Dabei müssen die politischen Entscheidungen jedoch sowohl ökologische als auch wirtschaftliche Aspekte berücksichtigen. Die Bundesregierung sieht die Energiewende als komplexes Projekt, das einen ausgewogenen Energiemix erfordert, um Versorgungssicherheit und bezahlbare Energiepreise zu gewährleisten.

Für die anstehende Diskussion hat Marie-Sophie Königsdörfer folgendes Briefing erhalten:

Die Bundesregierung setzt auf einen schrittweisen Ausbau erneuerbarer Energien, kombiniert mit einem Übergang aus fossilen Energieträgern. Der Kohleausstieg soll bis 2030 erfolgen, während Gas weiterhin als stabile Übergangstechnologie genutzt wird. Atomkraftwerke werden nach geltendem Plan auslaufen, da Neubauten politisch und wirtschaftlich nicht umgesetzt werden.

Die Politik verfolgt grundsätzlich das Ziel, Klimaziele ambitioniert, aber realistisch umzusetzen. Überambitionierte Vorgaben können unter realen Markt- und Infrastrukturbedingungen nur schwer umgesetzt werden. Um den Ausbau der erneuerbaren Energien zu fördern, setzt die Regierung auf vereinfachte Genehmigungsverfahren, Bürokratieabbau und gezielte Förderprogramme für Unternehmen und private Haushalte.

Ein weiteres zentrales Anliegen ist die Versorgungssicherheit. Die Regierung betont, dass erneuerbare Energien zwar stark ausgebaut werden, sie jedoch kurzfristig noch nicht die volle Stabilität im Stromnetz garantieren können. Daher werden fossile Energieträger und Energiespeicherlösungen weiterhin benötigt, um Schwankungen auszugleichen und Versorgungssicherheit zu gewährleisten.

Die Bundesregierung beobachtet die Entwicklung der Strompreise genau und strebt an, dass die Energiewende so sozial ausgewogen wie möglich gestaltet wird, um die Akzeptanz in der Bevölkerung zu sichern. Insgesamt soll die Politik klimafreundliche Maßnahmen vorantreiben, ohne die wirtschaftliche Stabilität oder die Versorgungssicherheit zu gefährden.

👷 5. Solartechniker / Handwerksbetrieb

Interessen:

Aufträge
technische Umsetzbarkeit
Fachkräftesicherung

Leitfragen:

Wie funktionieren Solaranlagen?
Welche Dächer eignen sich?
Welche technischen Grenzen gibt es?

AM Ende Photovoltaik Boxen im Physikunterricht