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Seite 1 Energie-Rallye ZuunseremTeamgehören: Treffpunkt: Uhrzeit: Geht mit uns auf eine Entdeckungsreise! Bei der Energie-Rallye des Europa-Park und GAZPROM könnt ihr mit Spaß lernen und viel erleben! Willkommen zur Energie-Rallye im

Willkommen zur Energie-Rallye - europapark.de · Energie ist ein wichtiger Strukturbegriff der Physik. Daher kann diese Rallye sehr gut mit dem Physik unterricht der Daher kann diese

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� Seite 1 Energie-Rallye

Zu�unserem�Team�gehören:

Treffpunkt:�

Uhrzeit:

Geht mit uns auf eine Entdeckungsreise!

Bei der Energie-Rallye des Europa-Park und

GAZPROM könnt ihr mit Spaß lernen und viel erleben!

Willkommen zur

Energie-Rallyeim

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� Seite 2 Energie-Rallye

1. Etwa�100�m�vom�Haupteingang�entfernt,�findet�ihr�auf�der�linken�Seite�das�Schwarzwaldhaus.��Es�heißt�„Gotisches�Vogthaus“�-�die�„Vogtstube“�ist�nur�die�obere�Etage.�

� a)� Warum�sind�die�Fenster�des�Schwarzwaldhauses�so�klein?�(mehrere�Nennungen�möglich)� � � Die�Bewohner�waren�sehr�lichtscheu.� � � Damit�die�Sonne�im�Sommer�das�Haus�nicht�zu�sehr�aufheizt.� � � Damit�man�den�Leuten�nicht�so�leicht�in�die�Stube�schauen�konnte.� � � Damit�im�Winter�wenig�Wärmeenergie�verloren�geht.

� b)�Aus�welchem�Grund�können�heutzutage�größere�Fenster�eingebaut�werden,�ohne�dass��� � viel�Energie�verloren�geht?�� � � Die�Menschen�lüften�heute�nicht�mehr�so�viel.� � � Moderne�Fenster�vermindern�Wärmeverluste�viel�besser,�weil�sie�aus�mehreren��� � � Scheiben�bestehen�und�mit�einem�Gas�gefüllt�sind.� � � Weil�die�Häuser�heute�alle�eine�sehr�gute�Heizung�haben.

2. Nun�geht�es�rechts�ums�Eck.�Bevor�ihr�im�Italienischen Themenbereich�angekommen�seid,�findet�ihr�auf�der�rechten�Seite�ein�Haus�(„Sööte�Deern“)�mit�einem�ganz�besonderen�Dach.�Heute�werden��Hausdächer�überwiegend�mit�Mineralwolle�und�mit�Schaumstoffen�gedämmt.��

� a)�Wie�wurde�im�Vergleich�dazu�dieses�Haus�vor�Wärmeverlust�geschützt?���

� b)�Warum�ist�der�Dachaufbau�heutiger�Häuser�nicht�mehr�so�dick?��� � (mehrere�Nennungen�möglich)� � �Der�Schutz�vor�Regen�wird�heute�von�Ziegeln�gewährleistet.� � �Es�wird�im�Winter�nicht�mehr�so�kalt�wie�früher.� � �Heutige�Dämmstoffe�isolieren�die�Gebäude�besser.

3. Weiter�geht’s�in�den�Französischen Themenbereich�zum�75�m�hohen�„Eurotower“.�Die�Gondel�des�� großen�Turms�hat�vollbesetzt�eine�Masse�von�ca.�6�Tonnen.�Sie�wird�um�ca.�65�m�angehoben.�

� Was�schätzt�ihr?�Wie�viel�Liter�Benzin�würde�man�für�ein�Anheben�benötigen,�wenn�man�� die�Gondel�von�einem�normalen�Automotor�hochziehen�würde?��� (In�Wirklichkeit�ist�ein�Elektromotor�dafür�eingebaut!)

� � � � � � � � � Liter

4. Nutzt�nun�die�Gelegenheit�für�eine�Fahrt�mit�dem�„Eurotower“�oder�geht�direkt�über�die�Brücke.��� Wenn�ihr�mit�Blick�auf�die�„Eurosat�CanCan�Coaster“�auf�der�Brücke�steht,�seht�ihr�links�kleine�Läden��� und�ein�Café.�An�den�Fenstern�dieser�Häuser�sind�große�Fensterläden�zu�sehen.�Was�haben�die�� großen�Fensterläden�mit�Energiesparen�zu�tun?

5. Elektrische�Energie�wird�in�kWh�(Kilowattstunden)�abgerechnet.�Eine�kWh�sind�1000�Wattstunden.�� Wie�lange�muss�eine�Glühlampe�mit�100�W�Leistung�leuchten,�bis�1�kWh�verbraucht�ist?

� � � � � Stunden

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6. Die�Energieverluste�eines�Gebäudes�hängen�davon�ab,�wie�groß�die�Wärme�abgebende��� Oberfläche�im�Verhältnis�zum�Volumen�des�Gebäudes�ist.�Nehmen�wir�an,�die�folgenden��� Gebäudeformen�haben�alle�das�gleiche�Volumen.�Welche�Gebäudeform�gibt�am�wenigsten�� �� Energie�ab,�welche�am�meisten?�Gebt�eine�Rangfolge�an.�

7. Lauft�an�der�„Eurosat�-�CanCan�Coaster�(Dunkelachterbahn�in�der�Kugel)�vorbei.�Dann�kommt�ihr�zur�Stahlachterbahn�„Silver�Star“.�Hier�wartet�eine�spannende�Austellung�zum�Thema�Automobil�auf�euch.�Beim�Verlassen�des�„Silver�Star“�Bahnhofes�durch�den�Hinterausgang�könnt�ihr�links�oben�die�Schie-nen�des�EP-Express�sehen.�Folgt�Ihnen.�

� a)� Schaut�euch�die�grüne�Schiene�von�unten�an�und�wartet,�bis�der�Express�vorbeikommt.��� � Wie�wird�die�elektrische�Energie�auf�den�EP-Express�übertragen?

� b)� �Unterquert�nun�die�Schiene.�Direkt�vor�euch�seht�ihr�die�Wasserachterbahn�„Poseidon“.�Durch�das�Hochziehen�der�„Poseidon“�auf�den�höchsten�Punkt�werden�die�Boote�mit�Höhenenergie�„aufgeladen“.�Beim�Herunterfahren�wird�diese�Höhenenergie�in�Bewegungsenergie�umgewandelt.�Wann�ist�die�Bewegungsenergie�am�größten�und�das�Boot�am�schnellsten?

� �� � � kurz�nach�dem�Losfahren�� � in�der�Mitte�� � beim�Eintritt�in�das�Wasser�

2Punkte

(1)�geringste�Energieabgabe…..

(4)�höchste�Energieabgabe

Gebäudeform Kugel Haus�mit�Gaube� Quader Würfel

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8. Geht�durch�das�Tor�hinter�euch�und�links�die�Treppe�hinauf.�Folgt�dem�hölzernen�Weg.�Ihr�seid�jetzt�im�Griechischen Themenbereich angekommen.�Dort�gilt�es�die�folgende�Frage�zu�beantworten:�

� a)�Welche�Energie�nutzte�man�früher�zum�Antreiben�großer�Segel,�um�Korn�zu�mahlen?

b)�Wie�nennt�man�das�große�Gebäude�mit�mehreren�Flügeln�zu�eurer�linken�Seite�im�Griechischen��� � Themenbereich?

9. Ist�euch�schon�aufgefallen,�dass�die�Häuser�in�südlichen�Ländern�zumeist�weiß�gestrichen�sind?�� Woran�mag�das�liegen?��

10. Durchquert�das�griechische�Dorf�und�schaut�euch�um.�Dann�geht�es�weiter�in�den�Russischen Themenbereich�zur�Raumstation�MIR:

� a)�Die�Raumstation�MIR�benötigte�für�die�Kosmonauten�und�die�Experimente�an�Bord�viel�elektrische��� � Energie.�Woher�bekam�die�Station�diese�Energie?�(mehrere�Nennungen�möglich)� � � Batterien� � � Solarzellenflächen�� � � Atomreaktor� � � Gasturbine� � � Benzinmotor�mit�Generator

� b)�Die�Raumstation�MIR�war�insgesamt�5.511�Tage�(ca.�15�Jahre)�im�Weltall.�Was�schätzt�ihr,�wie�viele��� � Male�sie�in�dieser�Zeit�die�Erde�umkreiste�bzw.�wie�viele�Kilometer�sie�zurücklegte,�wenn�der��� � Erdumfang�40.075�km�beträgt�und�die�MIR-Station�eine�Geschwindigkeit�von�27.600�km/h�hat?

� � � � � Erdumkreisungen

� � � � � zurückgelegte�Kilometer

� �Nachdem�ihr�euch�in�Ruhe�in�der�Raumstation�MIR�umgeschaut�habt,�geht�direkt�zum�Historama�–�das�ist�die�blau-goldene�Pyramide,�die�ihr�von�der�„Euro-Mir“�aus�sehen�könnt.�Ihr�könnt�euch�gerne�im�Historama�umschauen,�bevor�ihr�nach�oben�geht�und�in�die�„Monorail“�einsteigt.�Genießt�den�Ausblick�über�den�Park�und�vergesst�nicht,�am�Bahnhof Island�auszusteigen,�denn�dort�geht�es�weiter�mit�unserer�Rallye!�

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11. Verlasst�den�Bahnhof�und�geht�rechts�in�Richtung�GAZPROM�Erlebniswelt�„Abenteuer�Energie“.�In�der�Halle�gibt�es�viel�zu�entdecken!�Erlebt�hautnah,�wie�der�Energieträger�Erdgas�gefördert,�transportiert�und�genutzt�wird.�Spürt�die�Energie�bei�einer�rasanten�Fahrt�mit�dem�Pipe�Race�durch�die�Pipelines�von�Sibirien�nach�Rust!�Noch�nie�war�Energiegewinnung�so�spannend!�Wenn�ihr�euch�in�Ruhe�umgeschaut�habt,�könnt�ihr�bestimmt�folgende�Fragen�beantworten:

� a)�Wo�lagert�Erdgas�in�der�Natur�und�bei�welchen�durchschnittlichen�Temperaturen�fördern�die�� � GAZPROM-Mitarbeiter�den�Energieträger�im�eiskalten�Sibirien?

� b)�Das�Fernleitungsnetz�von�GAZPROM�hat�eine�Länge�von�rund�170.000�km�und�ist�weltweit�das��� � Größte.�Wie�oft�könnte�man�das�Pipelinenetz�um�die�Erde�legen?

� � � � � Mal�

c)� �Mit�der�Inbetriebnahme�der�Nord�Stream�Pipeline�investiert�GAZPROM�in�die�sichere�Energieversor-gung�Deutschlands�und�Europas.�Mit�einer�Transportkapazität�von�rund�55�Milliarden�Kubikmeter�Erd-gas�lassen�sich�jährlich�rund�26�Millionen�Haushalte�mit�Energie�versorgen.�Und�mit�1.224�Kilometern�Länge�ist�die�Nord�Stream�fast�so�lang�wie�der�Rhein.

� � Was�schätzt�ihr,�wie�viele�Rohre�wurden�für�die�Nord�Stream�Pipeline�verwendet?

� � a)�199.755

� � b)�98.423

�� d)�Russland�ist�eines�der�erdgasreichsten�Länder�der�Welt.�Die�Erdgasreserven�von�GAZPROM���� � be�trugen�2015�17�%�der�weltweiten�Erdgasreserven�und�beliefen�sich�auf�rund�36�Billionen�Kubik-�� � meter.�Wie�hoch�waren�demzufolge�die�weltweiten�Erdgasreserven�2015?�

12. Verlasst�die�GAZPROM�Erlebniswelt�„Abenteuer�Energie“.�Zu�eurer�Rechten�sehr�ihr�den�„blue�fire��� Megacoaster�powered�by�GAZPROM“�mit�einer�Spitzengeschwindigkeit�von�100km/h�und�einer��� Schienenlänge�von�1.056�m.�Die�Fahrt�mit�dem�„blue�fire�Megacoaster�powered�by�GAZPROM“�dauert��� 3�Minuten�und�20�Sekunden,�in�einem�Zug�können�20�Personen�mitfahren.�Wenn�alle�5�Züge��� eingesetzt�werden,�und�man�die�Umsteigezeit�bei�dieser�Rechnung�außer�Acht�lässt,�wie�viele��� Personen�können�dann�in�einer�Stunde�mit�dem�„blue�fire�Megacoaster�powered�by�GAZPROM“��� mitfahren?

� �Personen��

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So, jetzt habt ihr es geschafft! Hoffentlich hat euch diese Energie-Rallye viel Spaß gemacht! Hättet ihr gewusst, dass man im Europa-Park nebenher so viel lernen kann?

Geht nun zum Treffpunkt, wo eure Lehrerin oder euer Lehrer auf euch wartet.

Auf dem Weg dorthin könnt ihr Ausschau nach weiteren Dingen rund um das Thema Energie halten. Gerne könnt ihr uns Tipps zusenden, was wir ergänzend in die Energie-Rallye aufnehmen könnten. Vielen Dank.

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Energie-RallyeKommentar

Vorbemerkung:Diese�Energie-Rallye�ist�gedacht�für�die�Klassenstufe�5�bis�7.�

EinführungDie�anhaltende�gesellschaftliche�Diskussion�über�die�Energieversorgung�der�Gegenwart�und�Zukunft�macht�deutlich:�Die�globale�Erderwärmung�und�der�damit�verbundene�Klimawandel�stellen�die�Menschen�vor�große�Herausforderungen.�Der�Mensch�des�21.�Jahrhunderts�ist�in�hohem�Maße�von�einer�emissionsarmen�Energieversorgung�sowie�der�technischen�Bereitstellung�von�Energie�abhängig.�Noch�nie�war�der�Pro-Kopf-Verbrauch�an�Energie�so�groß�wie�zu�dieser�Zeit.�Somit�zeichnet�sich�immer�klarer�ab,�dass�unser�durch�Kohle�und�Erdöl�beherrschtes�Energiezeitalter�von�einer�emissionsärmeren�Energieversorgung�mit�Erdgas�und�erneuerbaren�Energien�abgelöst�werden�muss.

Vor�diesem�Hintergrund�gewinnt�eine�nachhaltige�Energieversorgung�und�ein�sparsamer�Energieeinsatz�zunehmend�an�Bedeutung.�Energieträger�der�Zukunft�werden�primär�aus�kohlenstoffarmen�und�regenerativen�Quellen�kommen�müssen.�Insbesondere�der�kohlenstoffarme�Rohstoff�Erdgas�kann�als�Brücke�zu�den�regenerativen�Energien�zu�einer�erheblichen�Einsparung�von�CO2-Emissionen�beizutragen.

Ziel�dieser�Energie-Rallye�ist�es,�den�Schülerinnen�und�Schülern�ein�noch�stärkeres�Bewusstsein�für�die�Verwendung�von�Energie�zu�vermitteln.�

Unterstützt�wird�diese�Rallye�vom�Wirtschaftsministerium�Baden-Württemberg,� fesa�e.V.,�dem�solar� info�center�und�dem�Energieunternehmen�GAZPROM,�die�ihr�umfangreiches�Wissen�im�Bereich�Energie�zur�Verfügung�gestellt�haben.

Relevanz für den UnterrichtEnergie� ist� ein�wichtiger�Strukturbegriff� der�Physik.�Daher�kann�diese�Rallye� sehr�gut�mit�dem�Physik�unterricht�der�allgemeinbildenden�Schulen�verknüpft�werden.�Dennoch�ist�diese�Energie-Rallye�sehr�interdisziplinär�angelegt.�So�sind�darin�inhaltliche�Anknüpfungspunkte�an�die�folgenden�Fächer�zu�finden:•� Geschichte�(Leben�im�Schwarzwaldhaus)•� Technik,�NwT�(Architektur,�Bautechnik,�Wärmedämmung,�Turbinen,�Wärmetauscher)•� Mathematik�(Berechnen�und�Schätzen�von�Energie�und�Leistung,�Oberfläche/Volumen�von�Körpern)•� Deutsch/Gemeinschaftskunde�(Mobilität�in�der�Zukunft)•� Physik�(Energieträger,�Energieübertragung,�Energieformen,�Einheiten�der�Energie,�Lichtreflexion,�� Wärmetransport�etc.)

Methodisch-didaktischer Kommentar zur Energie-Rallye:

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Energie-RallyeKommentar

Diese�Energie-Rallye�soll�Sie�unterstützen,�die�Methodenkompetenz�der�Schülerinnen�und�Schüler�weiterzuentwickeln.�So�z. B.�in�den�Bereichen:•� Technische�Strukturen�beobachten,�vergleichen�und�analysieren•� Kenntnisse�über�Energieträger�und�Energieformen�erlangen•� Funktionszusammenhänge�erkennen�und�beschreiben•� Messwertanzeigen�aus-�und�bewerten�können•� Erkennen�der�gesellschaftlichen�Relevanz�des�Themas�Energie•� usw.

OrganisationDie�Schülerinnen�und�Schüler�bilden�Gruppen�von�bis�zu�vier�Personen.�Bei�der�Energie-Rallye�sollen�die�Jugendlichen�lernen,�kooperativ�miteinander�zu�arbeiten.�In�den�Teams�entwickeln�sich�soziale�Bindungen�und�das�Gemeinschafts-gefühl� wird� gestärkt.� Selbstbehauptung� und� Anpassung� innerhalb� der� Gruppe� müssen� in� Einklang� gebracht� und�Absprachen�getroffen�werden.

Die�Jugendlichen�erfahren,�dass�die�gestellten�Aufgaben�gemeinsam�leichter�und�schneller�gelöst�werden�können,�wenn�das�Team�gut�zusammen�arbeitet.�

Die�einzelnen�Teams�werden�in�einem�gewissen�zeitlichen�Abstand�auf�die�Strecke�geschickt.�Für�den�Zeitpunkt�nach�Durchlaufen�der�Energie-Rallye�wird�ein�Treffpunkt�vereinbart,�an�dem�sich�dann�die�Lehrkraft�aufhält.�Hier�kann�auch�die�Auswertung�stattfinden.

AuswertungDie�Auswertung�und�Besprechung�können�entweder�gleich�nach�dem�Eintreffen�der�einzelnen�Teams�am�Treffpunkt�stattfinden�oder�später�im�Unterricht.

WürdigungJede�Schülerin,�jeder�Schüler�bekommt�nach�erfolgreichem�Durchlaufen�der�Energie-Rallye�eine�Urkunde�ausgehändigt.

Hinweise und LösungenIm�Folgenden�werden�einige�didaktische�Hinweise�–�auch�für�„Nicht-Physiker“�gegeben�und�Lösungsvorschläge�angeboten.

Die�Energie-Rallye� ist�so�gestaltet,�dass�den�Schülern�die�Aufgabenstellungen�und�die�Wegführung�klar�sind.�Zur�Orientierung�im�Park�sollten�die�Gruppen�jeweils�noch�den�Parkplan�am�Haupteingang�mit�nehmen.

Möglichkeit�zum�Feedback�zu�Ihrer�Klassenfahrt�in�den�Europa-Park:�www.europapark.de/feedback-fuer-lehrer�

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Energie-RallyeLösungen und Erläuterungen

Zu Aufgabe 1Lösung 1a:�Damit�im�Winter�wenig�Wärmeenergie�verloren�geht.�(Hauptkriterium)Damit�die�Sonne�im�Sommer�das�Haus�nicht�zu�sehr�aufheizt.�(Zusatzkriterium)

Lösung 1b:�Moderne� Fenster� vermindern� Wärmeverluste� viel� besser,� weil� sie� aus� mehreren� Scheiben�bestehen�und�mit�einem�Gas�gefüllt�sind.

Erläuterungen zu Aufgabe 1a und 1b:Da�zu�früheren�Zeiten�nicht�die�Transportmöglichkeiten�wie�heute�zur�Verfügung�standen�um�Energieträger�aus�entfernten�Regionen�anzuliefern,�haben�frühere�Generationen�ihren�Energie-hunger�stets�aus�lokalen�Quellen�gestillt.�Die�großen�Waldgebiete�des�Schwarzwaldes�legten�

es�nahe,�Holz�nicht�nur�als�Bau-�und�Werkstoff� zu�nutzen�sondern�auch�als�Brennmaterial.�Die�Schwarzwaldbauern�nutzten�daher�schon�sehr�früh�nachwachsende�Rohstoffe�zur�Energieerzeugung.

Schwarzwaldhäuser�waren�–�nach�damaligem�Stand�der�Technik�–�nach�Energiegesichtspunkten�schon�ziemlich�effektiv�gebaut.�Mensch�und�Tier�waren�unter�einem�Dach�untergebracht.�In�den�langen�und�kalten�Wintern�konnte�somit�die�Eigenwärme� der� Tiere� gut� ausgenutzt� werden.� Den� heutigen� Wohnkomfort� jedoch� erreichten� die� Höfe� kaum� (kalte�Schlafräume).�Um�im�Winter�den�Energieverlust�durch�Konvektion�und�Strahlung�bei�den�Fenstern�zu�verringern,�sind�die�Schwarzwaldhöfe�stets�mit�sehr�kleinen�Fenstern�ausgestattet�worden.�Umgekehrt�haben�die�kleinen�Fenster� im�Sommer�bewirkt,�dass�nicht�zu�viel�Sonnenlicht�ins�Innere�dringen�konnte.

Anfang�der�70er�Jahre�waren�die�meisten�Fenster�in�Deutschland�noch�einfach�verglast.�Ein�Fenster�mit�einer�Fläche�von�ca.�1m²�wies�jährlich�einen�Energieverlust�auf,�der�dem�Energieinhalt�von�ca.�60�Litern�Heizöl�entsprach.Wegen�der�Ölkrise�wurden�vermehrt�doppelt�verglaste�Scheiben�eingesetzt,�die�zu�einer�deutlichen�Reduzierung�der�Wärmeverluste�am�Fenster�führten.�Moderne�Fenster�sind�heute�zusätzlich�mit�einem�wärmeisolierenden�Gas�gefüllt,�so�dass�nur�ein�Bruchteil�der�früheren�Energiemenge�verloren�geht.

Zu Aufgabe 2Lösung 2a:�Man�verwendete�das�aus�Schilfrohr�bestehende�Reet�als�Dämmschicht.

Lösung 2b:�Der�Schutz�vor�Regen�wird�heute�von�Ziegeln�gewährleistet.�Heutige�Dämmstoffe�isolieren�die�Gebäude�viel�besser.

Erläuterungen zu Aufgabe 2a und 2b:�In�Großbritannien�und�an�der�Nordseeküste�ist�noch�heute�das�Reetdach�zu�finden.�Das�verwendete�Schilfrohr�hat�zwei�Funktionen:�1.� Bei�Regen�läuft�das�Wasser�in�Richtung�der�Schilfrohre�nach�außen�weg.�2.� Die�vielen�Hohlräume�zwischen�den�Schilfrohren�bewirken�eine�gute�Isolation.

Die�Lebensdauer�eines�Reetdaches�kann�zwischen�30�und�50�Jahren�betragen.�Allerdings�sind�Reetdächer�sehr�brand-gefährdet.�So�sind�Feuerwerkskörper�und�Silvesterraketen�auf�manchen�nordfriesischen�Inseln�nicht�erlaubt.

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Energie-RallyeLösungen und Erläuterungen

Zu Aufgabe 3Lösung :�0,7�Liter

Bemerkung zur Punktvergabe: Geben�Sie�den�Punkt,�außer�wenn�die�Schätzung�ganz�unrealistisch�ist!

Erläuterung:Bei�dieser�Aufgabe�sollen�die�Schüler�eine�Schätzung�vornehmen.�Sehr�oft�können�Erwach-sene� und� Jugendliche� die� für� einen� Vorgang� notwendige� Energiemenge� nur� sehr� schlecht�einschätzen.Doch�wer�es�im�Unterricht�noch�einmal�genauer�beschreiben�will:Die�Lageenergie�(potentielle�Energie)�eines�Körpers�ist�abhängig�von�seiner�Masse�und�der�Höhe�über�Grund.�Sie�wird�mit�der�folgenden�Formel�berechnet:

Epot= m * g * h

[m�=�Masse�(in�kg),�g�=�Erdbeschleunigung�9,81�m/s²,�h�=�Höhe�über�Grund�(in�m)]

Wenn�wir�die�vorgegebenen�Werte�in�die�Gleichung�einsetzen,�folgt:�Epot= 6000 kg * 9,81 m/s² * 65 m

Epot=�3.825.900�

Da���������������������������������

ist,�folgt�daraus:��Epot= 3.825.900 Nm

Ein� Nm� ist� jedoch� 1� Ws� (Wattsekunde),� so� dass� für� das� Hochziehen� der� Gondel� um� 65� m� insgesamt��ca.�3.825.000�Ws�benötigt�werden.

Ein�Liter�Normalbenzin�enthält�eine�chemische�Energie�von�ca.�30.960.000�Ws.Die�Menge�an�Normalbenzin�erhalten�wir,�wenn�wir�Epot�durch�diesen�Wert�dividieren:

3.825.900�Ws�:�30.960.000�Ws�=�0,125�(Liter)

Da�ein�Automotor�jedoch�nur�einen�Wirkungsgrad�von�ca.�18�%�hat,�wird�also�nur�ein�Fünftel�bis�ein�Sechstel�der�Energie�auch�ausgenutzt.�Man�würde�also�tatsächlich�durchschnittlich�0,7�Liter�benötigen.

Zu Aufgabe 4Lösung :�Sie�verhindern,�dass�das�Haus�im�Winter�bei�Nacht�auskühlt�oder�im�Sommer�tagsüber�zu�warm�wird.

Erläuterung:Anfang�der�70er�Jahre�waren�die�meisten�Fenster�in�Deutschland�noch�einfach�verglast.�Ein�Fenster�mit�einer�Fläche�von�ca.�1�m²�wies�jährlich�einen�Energieverlust�auf,�der�dem�Energieinhalt�von�ca.�60�Litern�Heizöl�entsprach.Wegen�der�Ölkrise�wurden�vermehrt�doppelt�verglaste�Scheiben�eingesetzt,�die�zu�einer�deutlichen�Reduzierung�der�Wärmeverluste�am�Fenster�führte.�Moderne�Fenster�sind�heute�zusätzlich�mit�einem�wärmeisolierenden�Gas�gefüllt,�so�dass�nur�ein�Bruchteil�der�früheren�Energiemenge�verloren�geht.

kg * m2

s2

1N = 1 kg - m s2

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Energie-RallyeLösungen und Erläuterungen

Zu Aufgabe 5Lösung :�10�Stunden

Erläuterung: 1�kWh�=�1.000�Wh;�1.000�Wh/100�W�=�10�h�

Zu Aufgabe 6Lösung :�(1)�Kugel�–�(2)�Würfel�–�(3)�Quader�–�(4)�Haus�mit�Gaube

Erläuterung: Je�kompakter�ein�Gebäude�ist,�desto�günstiger�ist�seine�Energiebilanz.�Entscheidend�hierfür�ist�das�Verhältnis�der�Außen-wandfläche�zum�beheizten�Wohnraum.�Daher�hat�ein�besonders�verwinkeltes�Haus�oder,�wie�in�diesem�Falle�ein�Haus�mit�Gaube,�einen�höheren�Energieverlust�als�ein�Quader�oder�eine�Kugel�mit�geringerer�Außenwandfläche.�Dies�erklärt�auch,�weshalb�die�Iglus�der�Inuits�eine�runde�Form�haben.

Zu Aufgabe 7Lösung 7a:�Die�Energie�wird�mit�Hilfe�von�Schleifkontakten�übertragen.

Erläuterung zu Aufgabe 7a:Auf� den� Schienen� des� EP-Express� sind� Leitungen� angebracht.� Über� diese� werden� Schleif-kontakte,�die�sich�an�der�Unterseite�des�EP-Express�befinden,�gezogen.�Schleifkontakte�sind�Stromabnehmer,�die�an�beweglichen�Teilen�befestigt�sind.�Um�einen�Kontakt�mit�einer�strom-führenden� Leitung� zu� schließen,� werden� die� Schleifkontakte� durch� eine� Feder� angedrückt.�Dadurch�kann�ein�Stromfluss�erzeugt�werden,�ohne�dass�eine�feste�Verbindung�vorhanden�ist.

Lösung 7b:�Beim�Eintritt�in�das�Wasser

Erläuterung zu Aufgabe 7b:Wie�bei�den�meisten�Achterbahnen�wird�bei�der�Wasserachterbahn�„Poseidon“�nur�zu�Beginn�der�Fahrt�Energie�einge-setzt.�Mit�Hilfe� von�starken�Elektromotoren�werden�die�Boote�auf�den�höchsten�Punkt�der�Bahn�gehoben.�Den�Rest�macht�die�Gravitation�der�Erde!�Durch�das�Anheben�bekommen�die�Boote�Lage�energie�(„potentielle�Energie“),�die�nach�Beginn�der�„Talfahrt“�in�Bewegungsenergie�(„kinetische�Energie“)�umgewandelt�wird.�Der�Reiz�solcher�Fahrten�besteht�natürlich�darin,�dass�man�die�Bewegungsenergie�zwischendurch�wieder�in�Lageenergie�umwandelt,�um�die�Fahrzeuge�wieder�auf�einen�höheren�Punkt�zu�bringen.�Durch�Reibung� (Fahrzeug�mit�Fahrbahn�und�Luftwiderstand)�verliert�das�Fahrzeug�immer�mehr�an�Energie,�so�dass�die�Bahnkurve�immer�flacher�wird.Bei�der�„Poseidon“�ist�die�größte�kinetische�Energie�beim�Eintreten�in�das�Wasser�vorhanden.�Dann�bremst�das�Fahrzeug�ab�und�überträgt�die�Bewegungsenergie�größtenteils�auf�das�Wasser,�das�zur�Freude�der�Insassen�und�Zuschauer,�mit�großer�Gischt�emporspritzt.

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Energie-RallyeLösungen und Erläuterungen

Zu Aufgabe 8Lösung 8a:��Windmühle

Lösung 8b:�Wind�bzw.�Windenergie

Erläuterung zu Aufgabe 8a und 8b:Die� Bereitstellung� von� Energie� war� eine� wichtige� Voraussetzung� für� die� technologische� und�wirtschaftliche�Entwicklung�von�Ländern.�Dies�kann�auch�aus�der�Sicht�des�Faches�Geschichte�einmal� näher� betrachtet� werden.� So� konnten� sich� die� landwirtschaftlich� geprägten� Gesell-schaften�der�letzten�Jahrhunderte�erst�dann�richtig�weiterentwickeln,�als�die�Bereitstellung�von�Energie�in�den�verschiedenen�Formen�möglich�war.�Die�Elektrifizierung�bzw.�die�Gewinnung�von�fossilen�Brennstoffen,�wie�auch�die�Entwicklung�von�Energiemaschinen�(Kraftfahrzeugmotoren,�Elektromotoren�etc.)�waren�unabhängig�voneinander�nicht�möglich.�Dies�kann�z. B.�sehr�deut-

lich�am�Beispiel�der�Landwirtschaft�gezeigt�werden.Die� Nutzung� regenerativer� Energien� ist� jedoch� keine� neuzeitliche� Entwicklung� –� im� Gegenteil.� Frühere� Generationen�nutzen�die�Energie�aus�Wind-�und�Wasserkraft�schon�sehr�früh,�nur�mit�einem�wesentlich�geringeren�Wirkungsgrad.�

Zu Aufgabe 9Lösung:�Weiße�Farbe�reflektiert�das�Licht�besser.�Die�Häuser�heizen�sich�daher�nicht�so�stark�auf.

Erläuterung:In�den�südlichen�Regionen�Europas�ist�im�jährlichen�Mittel�die�Sonneneinstrahlung�sehr�hoch.�Daher�heizen�sich�Gebäude�dort�in�den�warmen�Jahreszeiten�stark�auf.�Weiße�Oberflächen�reflektieren�Licht�erheblich�besser�als�schwarze�oder�farbige.�Die�Absorption�von�Licht�ist�bei�schwarzen� Flächen� am� höchsten.� So� heizen� sich� Autos� mit� schwarzer� Lackierung� bei� Sonneneinstrahlung� sehr�stark�auf�und�wurden�daher�in�der�Vergangenheit�eher�weniger�genutzt.�Erst�seitdem�auch�Autos�mit�Klimaanlagen�ausgestattet�werden�können,�nimmt�der�Anteil�schwarz�lackierter�Fahrzeuge�wieder�zu.�Aus�ökologischer�Sicht�also�eher�ein�Rückschritt!

Zu Aufgabe 10Lösung 10a:�Solarzellen(Wenn�jemand�„Batterien“�angibt,�so�kann�man�das�auch�werten,�weil�sicher�ein�paar�von�ihnen�im�Einsatz�waren.)�

Erläuterung zu 10a:Die�Analyse�von�Anlagen,�Maschinen�und�Geräten�im�Unterricht�ist�sehr�reizvoll,�scheitert�jedoch�oft�am�Fehlen�von�Originalen.�Man�behilft�sich�zumeist�mit�der�bildlichen�Darstellung.� Im�Europa-Park� jedoch�besteht� für�Schulklassen�die�einmalige�Chance,�reale�Raumfahrttechnik�selbst�in�Augenschein�zu�nehmen.�Eine�Trainingsver�sion,�der�vor�einigen�Jahren�verglühten�russischen�Raumstation�MIR,�kann�außen�und�innen�intensiv�begutachtet�werden.Raumfahrzeuge�müssen�energetisch�autark�sein,�weil� sie�nicht�mit�den�auf�der�Erde�vorhandenen�Energiesystemen�verbunden�werden�können.�Bestimmte�Energieträger�schließen�sich�aus,�weil�die�dafür�notwendigen�Umgebungsbedin-gungen�fehlen.�So�können�Verbrennungsmotoren�im�luftleeren�Weltraum�nicht�verwendet�werden,�außer�man�nimmt�den�für�die�Verbrennung�notwendigen�Sauerstoff�in�der�Rakete�mit.�Für�Langzeitmissionen�im�Weltall�werden�chemische�Energieträger�nur�für�den�Antrieb�von�Raketen�verwendet.�

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Energie-RallyeLösungen und Erläuterungen

Elektrische� Energie� wurde� auf� der� MIR� durch� große� Solarzellenflügel�erzeugt.� Im� Europa-Park� sind� die� Flügel� jedoch� aus� Platzgründen� einge-klappt�(siehe�Abb.).

Lösung 10b:� Erdumkreisungen:� rund� 91.091,� zurückgelegte� Strecke:�3.650.486.400�km

Erläuterung zu 10b: Die� Formel� zur� Berechnung� der� Erdumkreisungen�lautet:

Geschwindigkeit�der�MIR�x�5.511�Tage�x�24�Stunden� � ����������������������Erdumfang

Also:

27.600�km/h�x�5.511�x�24�h���=�91.091,36�Erdumkreisungen� ���������40.075�kmDie�Formel�zur�Berechnung�der�Strecke�lautet:Geschwindigkeit�der�MIR�x�5.511�Tage�x�24�Stunden

Also:�27.600�km/h�x�5.511�x�24�h�=�3.650.486.400�km

Zu Aufgabe 11Lösung 11a:�Erdgas�lagert�tief�unter�der�Erde�und�wird�im�eiskalten�Sibirien�von�den�GAZPROM-Mitarbeitern�bei�Temperaturen�gefördert,�die�im�Winter�unter�-40�Grad�Celsius�fallen�können

Lösung 11b: 4�Mal�würde�das�Netz�um�den�40.075�km�langen�Äquator�passen.

Lösung 11c: 199.755�Rohre�wurden�für�die�Nord�Stream�Pipeline�verwendet.

Lösung 11d: rund�212�Billionen�Kubikmeter

Zu Aufgabe 12Lösung: Gesamtkapazität:�1.800�Personen/Stunde.

Erläuterung:Die�Fahrt�dauert�3�Minuten�und�20�Sekunden,�dies�entspricht�200�Sekunden.�Pro�Stunde�kann�ein�Zug�also��18�mal�fahren,�denn:

3.600�sek.���=�18�200�sek.�

Diese�Zahl�wird�nun�mit�den�5�Zügen�und�den�20�Personen,�die�pro�Zug�fahren�können,�multipliziert�(18�x�5�x�20�=�1.800).

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Energie-RallyeAuswertungsbogen

Aufg. Lösung

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1a•�Damit�die�Sonne�nicht�zu�sehr�aufheizt.•�Damit�im�Winter�wenig�Wärmeenergie� verloren�geht.

1

1b Moderne�Fenster�vermindern�Wärme�verluste�viel�besser�… 1

2a Man�verwendete�das�aus�Schilfrohr�bestehende�Reet�als�Dämmschicht. 1

2b

•�Der�Schutz�vor�Regen�wird�heute�von�� Ziegeln�gewährleistet.•�Heutige�Dämmstoffe�isolieren�die�� Gebäude�viel�besser.

1

3 ca.�0,7�Liter 1

4Sie�verhindern,�dass�das�Haus�im�Winter�bei�Nacht�auskühlt�oder�im�Sommer�tagsüber�zu�warm�wird.

2

5 10�Stunden 1

6 (1)�Kugel�–�(2)�Würfel�–�(3)�Quader�–�(4)�Haus�mit�Gaube 2

7a mit�Schleifkontakten 1

7b beim�Eintritt�in�das�Wasser 1

Auswertungsbogen für die Energie-Rallye im Europa-Park

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Energie-RallyeAuswertungsbogen

Aufg. Lösung

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8a Windmühle 1

8b Wind 1

9 Weiße�Farbe�reflektiert�das�Licht�besser.�Die�Häuser�heizen�sich�daher�nicht�so�stark�auf. 2

10a •�Solarzellenflächen•�Batterien 2

10b Erdumkreisungen:� 91.091,36Zurückgelegte�Strecke:� 3.650.486.400�km 2

11aErdgas�lagert�tief�unter�der�Erde�und�wird�bei�Temperaturen�gefördert,�die�im�Winter�unter�-40�Grad�Celsius�fallen�können.

1

11b 4�Mal�würde�das�Netz�um�den��40.075�km�langen�Äquator�passen. 1

11c a)�199.755 1

11d rund�212�Billionen�Kubikmeter 1

12 Gesamtkapazität:�1.800�Personen/Stunde 1

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Siegergruppe: