• Erkundungsaufgaben

1 - Wissenschaftler, die sich mit Energie beschäftigen, nennt man Physiker. Sie haben unter anderem gelernt, Energie zu messen. Dazu verwenden sie manchmal ziemlich komplizierte Verfahren, deshalb beschränken wir uns hier auf Bereiche, die jeder von uns kennt.

2 - Wenn es um unsere Ernährung geht, benutzen wir die Begriffe Kalorien oder Joule. Weil das sehr kleine Einheiten sind, verwenden wir in der Regel Begriffe für das Tausendfache. 1000 Kalorien sind 1 Kilokalorie, abgekürzt kcal. 1000 Joule sind 1 Kilojoule, abgekürzt kJ. Die Physiker haben festgelegt, dass eine Kilokalorie die nötige Menge an Energie ist, um einen Liter Wasser von 14,5 Grad Celsius auf 15,5 Grad Celsius zu erwärmen. Sie haben außerdem festgelegt, dass 1 kcal 4,186 kJ entspricht.

3 - Ein zwölfjähriges Kind benötigt pro Tag ungefähr 1800 bis 2200 kcal oder 7535 bis 9210 kJ. Auf den Verpackungen der meisten Lebensmittel sind die Werte vermerkt, die darin enthalten sind. Wenn wir weniger als die benötigte Tagesmenge zu uns nehmen, dann werden wir dünn oder leiden sogar Hunger. Wenn wir zu viel essen, dann bildet der Körper aus den überschüssigen Kalorien Reserven und wir werden dick.

4 - Elektrische Energie messen wir in der Einheit Watt, die wir meistens als einfaches W abkürzen. 1 Watt gibt an, welche elektrische Arbeit in einer Sekunde verrichtet wird. Auch hier verwenden wir oft die Mengenangabe Kilowatt, abgekürzt kW. 1 Kilowatt entspricht dabei 1000 Watt. Üblich ist auch die Bezeichnung kW/h. Damit wird gemessen, welche elektrische Arbeit in einer Stunde geleistet wird.

5 - Wenn wir Fahrrad fahren, setzen wir die Kraft unserer Muskeln ein, um vorwärts zu kommen. Nehmen wir an, dass wir mit einer Geschwindigkeit von 20 Kilometern pro Stunde fahren. Wenn kein Gegenwind herrscht und das Gelände total flach ist, benötigen wir dazu eine Energiemenge von ungefähr 100 Watt. Wenn wir so 10 Stunden fahren, haben wir 1 kW/h eingesetzt. Dann hätten wir auch die beachtliche Strecke von 200 Kilometern zurückgelegt. Das schaffen die meisten allerdings nicht, es würde sehr lange dauern und wäre sehr anstrengend.

6 - Man könnte sich natürlich auch auf einen Heimtrainer setzen und ihn an einen Dynamo anschließen, der Strom erzeugt. Man hat ausgerechnet, dass in einem Haushalt, in dem 4 Personen leben, pro Jahr ungefähr 2500 bis 5000 kW/h elektrische Energie verbraucht werden, für Herde, Backöfen, Lampen, Waschmaschinen, Fernseher usw. Das sind ungefähr 600 bis 1250 kw/h pro Person und Jahr. Jede Person in einem solchen Haushalt müsste also 6000 Stunden bis 12.500 Stunden Fahrrad fahren, um eine solche Menge an Energie zu erzeugen. Das ist schlicht nicht zu schaffen, denn ein Jahr hat nur 8760 Stunden.

7 - Ein Auto verbraucht ebenfalls viel Energie. Ein Elektroauto kommt mit 1 kW/h etwa 5 Kilometer weit, für 10.000 Kilometer im Jahr werden also ungefähr 2000 kW/h benötigt. Ein Auto, das mit Diesel betrieben wird, verbrennt bei einem Verbrauch von 5 Litern pro 100 Kilometer etwa 500 Liter Diesel im Jahr auf der gleichen Strecke. Dadurch wird eine Energie von 4900 kW/h verbraucht, denn in einem Liter Diesel steckt eine Energie von 9,8 kW/h. Der Verbrauch liegt höher als beim Elektroauto, denn beim Verbrennen von Benzin und Diesel geht viel Energie verloren. Es entsteht nämlich auch viel Wärme, die nicht genutzt werden kann.

8 - Wenn du mit dem Fahrrad so viel Energie verbrauchen würdest wie ein Dieselauto in unserem Beispiel, kämst du 98.000 Kilometer weit. Das dürfte völlig unmöglich sein. Aber eines kann man festhalten: Ein Elektroauto verbraucht ungefähr 10 mal so viel und ein Dieselauto etwa 25 mal so viel Energie wie ein Fahrradfahrer.

Erkundungsaufgaben

1. Wie nennt man Wissenschaftler, die sich mit dem Thema Energie beschäftigen?
2. Mit welchen Begriffen geben wir den Energiegehalt in Lebensmitteln an?
3. Wie viel Kalorien sind in 1 kcal enthalten?
4. Wie viel kcal benötigen 12jährige Kinder?
5. In welchen Einheiten messen wir elektrische Energie?
6. Was bedeutet die Abkürzung kW/h?
7. Wie viel Watt schaffen Radfahrer ungefähr in einer Stunde?
8. Wie viel kW/h benötigt ein Elektroauto für 10.000 Kilometer im Jahr?
9. Wie viel kW/h benötigt ein Dieselauto für 10.000 Kilometer im Jahr?
10. Wie viel mehr verbrauchen Elektroautos und Dieselautos als ein Radfahrer?