T9 E - Energieversorgung nachhaltig bewerten
T9 E - Energieversorgung nachhaltig bewerten
T9 E - Energieversorgung nachhaltig bewerten
Einleitung
In diesem aiMOOC untersuchst Du, wie eine nachhaltige Energieversorgung technisch bewertet werden kann. Du arbeitest auf E-Niveau der Klasse 9 im Fach Technik in Baden-Württemberg.
Im Mittelpunkt steht nicht die Frage „Welche Energiequelle ist die beste?“. Technische Systeme haben unterschiedliche Stärken und Grenzen. Du vergleichst deshalb mehrere Kriterien und formulierst am Ende ein begründetes Urteil.
Der Bildungsplan Technik für die Klassen 7/8/9 fordert im Bereich „Versorgung und Entsorgung“, verschiedene Energieversorgungssysteme zu erläutern und auf E-Niveau zu beurteilen. Dabei spielen technische, ökologische, ökonomische und gesellschaftliche Faktoren zusammen.
Deine Leitfrage lautet: Wie kann eine Energieversorgung gleichzeitig sicher, emissionsarm, bezahlbar, regelbar und flächensparend sein?
Sicherheitsrahmen
Praktische Arbeiten finden nur nach schulischer Unterweisung statt.
Praxisversuche erfolgen nur unter Aufsicht der Lehrkraft und mit der erforderlichen Schutzausrüstung. Gefährliche Maschinen werden nicht eigenständig benutzt. Versuche mit elektrischen Schaltungen erfolgen ausschließlich mit freigegebenen Komponenten und sicherer Kleinspannung. Arbeiten an Netzspannung sind kein Schülerexperiment.
Fachbegriffe direkt erklärt
| Fachbegriff | Kurze Erklärung | Leitfrage |
|---|---|---|
| Versorgungssicherheit | Elektrische Energie steht dann und dort zur Verfügung, wenn sie benötigt wird. | Kann das Gesamtsystem die Nachfrage jederzeit decken? |
| Emission | Bei Bau, Betrieb, Brennstoffbereitstellung und Entsorgung können Treibhausgase und Schadstoffe entstehen. | Wie hoch sind die Emissionen über den Lebensweg? |
| Speicherbarkeit | Energie kann je nach Form unterschiedlich gut gespeichert werden. | Kann Energie von einem Zeitpunkt auf einen anderen verschoben werden? |
| Regelbarkeit | Die Leistung einer Anlage kann mehr oder weniger gezielt erhöht oder verringert werden. | Kann die Stromerzeugung schnell an den Bedarf angepasst werden? |
| Kosten | Kosten entstehen unter anderem für Bau, Betrieb, Brennstoffe, Wartung, Speicher und Netze. | Welche Kosten werden betrachtet und welche fehlen? |
| Flächenbedarf | Energieanlagen, Brennstoffgewinnung, Leitungen und Speicher beanspruchen Fläche. | Wie viel Fläche wird benötigt und kann sie gleichzeitig anders genutzt werden? |
Merksatz: Ein einzelnes Kraftwerk besitzt keine vollständige Versorgungssicherheit. Versorgungssicherheit ist eine Eigenschaft des gesamten Energiesystems aus Erzeugung, Netz, Speichern, Reserven, Importen und flexiblem Verbrauch.
Technische Fakten und Bewertung unterscheiden
| Aussage | Art | Begründung |
|---|---|---|
| Eine Photovoltaikanlage erzeugt nachts keinen Strom. | Technischer Fakt | Die Anlage benötigt Sonnenstrahlung. |
| Ein Batteriespeicher kann Energie zeitlich verschieben. | Technischer Fakt | Laden und Entladen verändern den Zeitpunkt der Nutzung. |
| Versorgungssicherheit ist wichtiger als niedrige Kosten. | Bewertung | Die Aussage gewichtet ein Kriterium stärker. |
| Ein hoher Flächenbedarf ist grundsätzlich nicht akzeptabel. | Bewertung | Dafür muss ein Maßstab festgelegt werden. |
| 2025 lag der Anteil erneuerbarer Energien an der öffentlichen Nettostromerzeugung in Deutschland nach Fraunhofer ISE bei 55,9 Prozent. | Technischer Datenbefund | Die Aussage bezieht sich auf einen bestimmten Datenstand und eine definierte Bilanzgrenze. |
Prüfungsregel: Erst Fakten nennen. Dann Kriterien gewichten. Danach bewerten.
Energieversorgung als technisches System
Bildlegende: Vereinfachtes Stromnetz von der Erzeugung über Übertragungs- und Verteilnetze bis zu Verbraucherinnen und Verbrauchern. Das Bild ist ein Modell. Reale Netze sind stärker vermascht.
Beobachten: Suche im Bild Erzeuger, Transformatoren, Übertragungsnetz, Verteilnetz und Verbraucher.
Markieren: Zeichne auf einem Ausdruck drei Energieflüsse ein: Kraftwerk → Haushalt, Solarpark → Industrie und Speicher → Netz.
Selbstkontrolle: Zwischen Erzeugern und Verbrauchern liegen mehrere Spannungsebenen. Transformatoren verbinden diese Ebenen. Speicher können je nach Betriebszustand Verbraucher oder Erzeuger sein.
Warum das Netz wichtig ist
Ein Stromnetz verbindet viele Erzeuger und Verbraucher. Dadurch können regionale Überschüsse und Defizite ausgeglichen werden.
Bildlegende: Karte oberirdischer Hochspannungsleitungen in Deutschland, Datenstand der Karte 2022. Eine Karte zeigt Strukturen, aber nicht automatisch aktuelle Auslastungen.
Untersuchen: Vergleiche Nord-, Süd-, Ost- und Westdeutschland. Formuliere zwei Beobachtungen. Trenne Beobachtung und Erklärung.
Fehlerfalle: Aus einer Leitungskarte allein kannst Du nicht ablesen, wie viel Strom gerade fließt.
Bildlegende: Hochspannungsfreileitung in Deutschland. Leitungen benötigen Korridore, ermöglichen aber den räumlichen Ausgleich zwischen Erzeugung und Verbrauch.
Versorgungssicherheit aktuell einordnen
Die Bundesnetzagentur untersucht regelmäßig die Versorgungssicherheit. Der Bericht 2025 betrachtet Szenarien bis 2035.
Ein wichtiges Ergebnis lautet: Versorgungssicherheit hängt nicht nur von der installierten Kraftwerksleistung ab. Zusätzliche steuerbare Kapazitäten, flexible Verbraucher, Netze und weitere Systemelemente können notwendig sein.
Technischer Schluss: Schwankende Erzeugung und sichere Versorgung sind kein Widerspruch, wenn das Gesamtsystem passend ausgelegt wird.
Bewertungsfrage: Wie viel Reserve, Speicher, Netz und Flexibilität wirtschaftlich und gesellschaftlich sinnvoll sind, ist eine Abwägung.
Datendiagramm 1: Stromerzeugung in Deutschland
Bildlegende: Entwicklung der Anteile verschiedener Stromquellen in Deutschland. Die Grafik wurde 2026 auf Wikimedia Commons veröffentlicht und basiert auf Daten des Ember Electricity Data Explorer.
Beobachten statt raten: Suche drei langfristige Veränderungen. Formuliere nur, was die Grafik tatsächlich zeigt.
Aktueller Jahresdatensatz 2025
Fraunhofer ISE veröffentlichte Anfang 2026 die Auswertung der öffentlichen Nettostromerzeugung für das Jahr 2025.
Öffentliche bzw. netzbezogene Strommengen 2025, Deutschland 1 Block ≈ 5 TWh Wind gesamt 132,0 TWh | ██████████████████████████ Photovoltaik Netz 71,0 TWh | ██████████████ Braunkohle 67,2 TWh | █████████████ Erdgas Netz 52,4 TWh | ██████████ Biomasse Netz 36,0 TWh | ███████ Steinkohle 26,7 TWh | █████ Wasserkraft 17,8 TWh | ████
Datenhinweis: Photovoltaik erzeugte insgesamt etwa 87 TWh. Davon wurden rund 71 TWh ins öffentliche Netz eingespeist und rund 16,9 TWh selbst verbraucht. Bei Erdgas kamen zusätzlich rund 26,1 TWh industrielle Eigenerzeugung hinzu. Deshalb musst Du bei Datendiagrammen immer die Bilanzgrenze prüfen.
Messen: Miss mit einem Lineal die Balkenlänge von Wind und Braunkohle. Vergleiche das Längenverhältnis mit dem Verhältnis der Zahlenwerte.
Lösungsweg: 132 geteilt durch 67,2 ergibt ungefähr 1,96. Der Wind-Balken sollte daher ungefähr doppelt so lang sein.
Was bedeutet 55,9 Prozent?
2025 stammten nach Fraunhofer ISE 55,9 Prozent der öffentlichen Nettostromerzeugung aus erneuerbaren Energien.
Das bedeutet nicht, dass zu jeder Minute 55,9 Prozent erneuerbarer Strom im Netz waren. Wind- und Solarleistung ändern sich mit Wetter und Tageszeit.
Transfer: Ein Jahresmittel ist keine Momentaufnahme.
Datendiagramm 2: Emissionen vergleichen
Bildlegende: Vergleich von Treibhausgasemissionen verschiedener Stromerzeugungstechnologien über den Lebensweg. Die Grafik nutzt Medianwerte aus einer IPCC-Auswertung. Sie eignet sich für Größenordnungen, nicht für die exakte Emission einer einzelnen Anlage.
Fachbegriff: Lebenszyklusemissionen berücksichtigen mehr als den Betrieb. Dazu können Rohstoffe, Bau, Brennstoffbereitstellung, Wartung und Rückbau gehören.
Vergleichen: Ordne die dargestellten Technologien von niedrigen zu hohen Lebenszyklusemissionen.
Fehler finden: Die Aussage „Windenergie hat im Betrieb keine Verbrennung, also entstehen über den gesamten Lebensweg exakt null Emissionen“ ist falsch.
Lösung: Auch Herstellung, Transport, Fundament, Wartung und Rückbau verursachen Emissionen. Sie liegen jedoch deutlich unter denen fossiler Stromerzeugung.
Direkte Emission und Lebenszyklus nicht verwechseln
Bei fossilen Kraftwerken entsteht beim Verbrennen direkt CO₂.
Beim Vergleich verschiedener Technologien ist deshalb wichtig, dieselbe Methode zu verwenden. Ein direkter Emissionsfaktor eines Brennstoffs ist nicht dasselbe wie eine vollständige Lebenszyklusbilanz.
Das Umweltbundesamt berechnet Emissionsbilanzen erneuerbarer Energieträger unter Einbezug von Vorketten. Für 2024 weist der Bericht eine Netto-Vermeidung von rund 259 Millionen Tonnen CO₂-Äquivalenten durch erneuerbare Energien aus.
Datendiagramm 3: Kosten
Stromgestehungskosten sind durchschnittliche Kosten der Stromerzeugung über die Lebensdauer einer Anlage. Sie sind nicht identisch mit dem Strompreis auf Deiner Rechnung.
Fraunhofer ISE veröffentlichte 2024 einen Kostenvergleich für neue Anlagen in Deutschland.
| Technik | Kostenangabe aus der Fraunhofer-ISE-Studie | Was Du beachten musst |
|---|---|---|
| PV-Freifläche und Wind Onshore | Im untersuchten Bereich insgesamt etwa 4,1 bis 9,2 ct/kWh | Standort und Finanzierung verändern die Kosten. |
| PV mit Batteriespeicher | Etwa 6,0 bis 22,5 ct/kWh | Speichergröße und Batteriekosten sind entscheidend. |
| Biogas flexibel | Etwa 20,2 bis 32,5 ct/kWh | Wenige Volllaststunden erhöhen die Kosten je kWh. |
| Feste Biomasse flexibel | Etwa 11,5 bis 23,5 ct/kWh | Brennstoff und Betriebsweise wirken stark. |
Technischer Fakt: Stromgestehungskosten vergleichen Erzeugungskosten nach einer festgelegten Rechenmethode.
Bewertung: Ob niedrige Stromgestehungskosten wichtiger sind als Regelbarkeit oder Flächenbedarf, hängt von der Aufgabenstellung ab.
Fehlerfalle: Günstige Erzeugungskosten bedeuten nicht automatisch geringe Systemkosten. Netze, Speicher, Reserven und Flexibilität müssen zusätzlich betrachtet werden.
Flächenbedarf untersuchen
Bildlegende: Vergleich des Flächenbedarfs verschiedener Energiequellen je erzeugter Strommenge. Quelle der Commons-Grafik: Our World in Data. Solche Vergleiche hängen stark von Methode und Flächendefinition ab.
Beobachten: Welche Technologien liegen im Diagramm weit auseinander?
Prüfen: Wird bei Windenergie die gesamte Fläche zwischen den Anlagen gezählt oder nur die direkt versiegelte Fläche? Diese Frage verändert das Ergebnis.
Flächenbild Windenergie
Bildlegende: Luftaufnahme eines Windparks in Deutschland.
Untersuchen: Markiere gedanklich die direkt versiegelten Bereiche. Markiere anschließend Flächen, die weiterhin landwirtschaftlich genutzt werden können.
Zielkonflikt: Große Abstände zwischen Windrädern bedeuten viel Anlagenfläche im Landschaftsraum, aber nur ein Teil davon ist dauerhaft versiegelt.
Flächenbild Photovoltaik
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Bildlegende: Luftaufnahme eines Solarparks auf einer ehemaligen Kieswerksfläche.
Vergleichen: Welche Fläche ist direkt mit Modulen belegt? Welche Nutzungsmöglichkeiten bleiben zwischen den Reihen?
Transfer: Ein Solarpark auf einer bereits vorbelasteten Fläche kann anders bewertet werden als eine Anlage auf hochwertiger Ackerfläche.
Flächennutzung doppelt: Agri-Photovoltaik
Bildlegende: Agri-Photovoltaik-Versuchsanlage des Fraunhofer ISE in Heggelbach, Baden-Württemberg. Landwirtschaft und Stromerzeugung nutzen dieselbe Fläche.
Bildlegende: Vertikale bifaziale Agri-PV-Module nahe Donaueschingen in Baden-Württemberg.
Vergleichen: Nenne zwei Unterschiede zwischen klassischer Freiflächen-PV und Agri-PV.
Mögliche Lösung: Agri-PV ermöglicht eine landwirtschaftliche Mitnutzung. Dafür können Konstruktion, Abstände und Kosten aufwendiger sein. Die Bewertung hängt vom Standort und Nutzungskonzept ab.
Flächenbild Braunkohle
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Bildlegende: Luftaufnahme eines Braunkohletagebaus. Beim Flächenkriterium muss nicht nur das Kraftwerksgelände, sondern auch die Brennstoffgewinnung betrachtet werden.
Bildlegende: Braunkohlekraftwerk Weisweiler aus der Luft.
Fehler finden: „Das Kraftwerksgelände ist die gesamte Fläche, die für Braunkohlestrom benötigt wird.“ Warum ist diese Aussage unvollständig?
Lösung: Zusätzlich gehören Flächen für Tagebau, Transport, Infrastruktur und teilweise Rekultivierung zur Gesamtbetrachtung.
Speicherbarkeit und Regelbarkeit
Speicherbarkeit und Regelbarkeit sind nicht dasselbe.
Ein Batteriespeicher kann sehr schnell regeln und Energie für eine begrenzte Zeit speichern.
Ein Brennstoff wie Erdgas ist gut speicherbar. Ein Gaskraftwerk kann seine Leistung gezielt verändern.
Sonnenstrahlung und Wind sind als Primärenergiefluss nicht speicherbar. Der daraus erzeugte Strom kann aber in einem getrennten Speicher gespeichert werden.
Pumpspeicher in Baden-Württemberg
Bildlegende: Hornbergbecken des Pumpspeicherkraftwerks Wehr in Baden-Württemberg.
Bildlegende: Prinzipschema eines Pumpspeicherkraftwerks.
Technikprinzip: Bei Stromüberschuss wird Wasser nach oben gepumpt. Bei Strombedarf fließt Wasser durch eine Turbine nach unten und treibt einen Generator an.
Energiekette beim Laden: elektrisch → mechanisch → Lageenergie.
Energiekette beim Entladen: Lageenergie → mechanisch → elektrisch.
Fehlerfalle: Ein Pumpspeicher erzeugt keine zusätzliche Energie. Durch Verluste kommt weniger elektrische Energie zurück, als zum Hochpumpen eingesetzt wurde.
Batteriespeicher
Bildlegende: Batteriespeicher mit 2 MWh Speicherkapazität in Containern.
Bildlegende: Batteriespeicherpark in Föhren, Aufnahme von 2025.
Fraunhofer ISE meldete für Deutschland 2025 ein starkes Wachstum der Batteriespeicher.
Großbatteriespeicher 2025 Jahresanfang 2,3 GWh | ███████████ Jahresende 3,7 GWh | ██████████████████ Zunahme: etwa 60 % Installierte Batteriekapazität insgesamt: knapp 25 GWh davon Heimspeicher: knapp 20 GWh
Datenstand: Jahresauswertung 2025, veröffentlicht Januar 2026.
Bewerten: Eine steigende Speicherkapazität verbessert die Flexibilität. Sie ersetzt aber nicht automatisch Netze, regelbare Erzeuger und Verbrauchsflexibilität.
Energiefluss mit Speicher lesen
Bildlegende: Vereinfachtes Tagesmodell eines Stromsystems mit Speicher.
Beobachten: Suche Zeiträume mit Überschuss und Defizit.
Markieren: Kennzeichne Ladephase und Entladephase.
Erklären: Warum kann ein Speicher Leistungsspitzen glätten?
Lösung: Bei Überschuss nimmt der Speicher elektrische Energie auf. Bei späterem Defizit gibt er Energie zurück. So muss die Erzeugung weniger stark der momentanen Last folgen.
Simulation: Reicht ein Speicher für einen Tag?
Ein Modellnetz wird in vier Zeitblöcken betrachtet. Die Einheit „E“ steht für eine beliebige Energiemenge.
Der Speicher hat maximal 12 E Kapazität. Er startet mit 5 E. Pro Zeitblock kann er höchstens 8 E laden oder entladen.
| Zeit | Verbrauch | Erneuerbare Erzeugung | Differenz |
|---|---|---|---|
| 00–06 Uhr | 30 E | 18 E | −12 E |
| 06–12 Uhr | 35 E | 42 E | +7 E |
| 12–18 Uhr | 45 E | 55 E | +10 E |
| 18–24 Uhr | 40 E | 20 E | −20 E |
Auftrag: Berechne nacheinander Speicherstand, Laden, Entladen, Abregelung und notwendige Zusatzversorgung.
Hilfe 1: Prüfe zuerst, ob Überschuss oder Defizit vorliegt.
Hilfe 2: Prüfe danach zwei Grenzen: maximale Speicherkapazität 12 E und maximale Lade-/Entlademenge 8 E pro Zeitblock.
Lösungsweg: 00–06 Uhr: Speicher enthält nur 5 E. Er gibt 5 E ab. 7 E müssen zusätzlich bereitgestellt werden. Speicherstand 0 E. 06–12 Uhr: 7 E Überschuss werden gespeichert. Stand 7 E. 12–18 Uhr: Es gibt 10 E Überschuss. Wegen der Kapazitätsgrenze können nur 5 E gespeichert werden. 5 E müssen abgeregelt oder anders genutzt werden. Stand 12 E. 18–24 Uhr: Maximal 8 E können abgegeben werden. 12 E müssen zusätzlich bereitgestellt werden. Speicherstand danach 4 E.
Transferfrage: Warum sind Speicherkapazität in kWh und Speicherleistung in kW zwei verschiedene Angaben?
Regelbare Kraftwerke
Bildlegende: Vereinfachtes Schema eines Gas-und-Dampf-Kombikraftwerks.
Ein Gas-und-Dampf-Kraftwerk nutzt eine Gasturbine und zusätzlich die heißen Abgase zur Dampferzeugung. Dadurch kann der Brennstoff effizienter genutzt werden als in einer einfachen Gasturbine.
Stärke: Gaskraftwerke sind technisch gut regelbar.
Schwäche: Beim Einsatz von Erdgas entstehen direkte CO₂-Emissionen. Zusätzlich können Emissionen in der Brennstoffkette entstehen.
Zielkonflikt: Hohe Regelbarkeit kann mit höheren Emissionen verbunden sein.
Zielkonflikte erkennen
| Ziel 1 | Ziel 2 | Typischer Konflikt | Denkbare technische Antwort |
|---|---|---|---|
| Niedrige Emissionen | Hohe Regelbarkeit | Wind und Solar sind emissionsarm, aber wetterabhängig. | Netze, Speicher, flexible Lasten und steuerbare Reserven kombinieren. |
| Geringer Flächenbedarf | Hohe erneuerbare Strommenge | Freiflächenanlagen beanspruchen Raum. | Dächer, Parkplätze, Agri-PV und Mehrfachnutzung prüfen. |
| Niedrige Erzeugungskosten | Hohe Versorgungssicherheit | Eine billige Einzeltechnologie bildet noch kein vollständiges System. | Systemkosten und Reserve mitbewerten. |
| Große Speicherkapazität | Geringe Kosten und geringer Materialbedarf | Speicher verursachen Investitionen und benötigen Material. | Speicher passend zur Aufgabe dimensionieren. |
| Wenig Netzausbau | Räumlicher Ausgleich | Erzeugung und Verbrauch liegen oft nicht am selben Ort. | Lokale Erzeugung, Netzausbau, Speicher und flexible Lasten kombinieren. |
Merksatz: Nachhaltige Technikbewertung heißt, Zielkonflikte sichtbar zu machen statt sie zu verstecken.
Bewertungsmatrix für ein begründetes Urteil
In Prüfungsaufgaben reicht eine Liste von Vor- und Nachteilen nicht. Du musst Kriterien gewichten.
Schritt 1: Kriterien festlegen
| Kriterium | Gewichtung | Begründung für die Gewichtung |
|---|---|---|
| Versorgungssicherheit | ____ % | __________________________________ |
| Emission | ____ % | __________________________________ |
| Speicherbarkeit | ____ % | __________________________________ |
| Regelbarkeit | ____ % | __________________________________ |
| Kosten | ____ % | __________________________________ |
| Flächenbedarf | ____ % | __________________________________ |
| Summe | 100 % |
Prüfungstipp: Die Summe muss 100 Prozent ergeben.
Schritt 2: Technische Daten sammeln
Trage nur belegte oder in der Aufgabe vorgegebene Fakten ein.
| Technik | Versorgungssicherheit im System | Emission | Speicherbarkeit | Regelbarkeit | Kosten | Flächenbedarf |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Wind Onshore | vom Netz und Ausgleich abhängig | niedrige Lebenszyklusemission | Wind selbst nicht speicherbar | Erzeugung wetterabhängig | niedrige Stromgestehungskosten an guten Standorten | große Abstandsfläche, geringe direkte Versiegelung |
| Photovoltaik | vom Netz und Ausgleich abhängig | niedrige Lebenszyklusemission | Sonnenstrahlung selbst nicht speicherbar | tages- und wetterabhängig | niedrige Stromgestehungskosten | Freifläche relevant, Dach-PV kaum zusätzliche Bodenfläche |
| Batteriespeicher | erhöht kurzfristige Flexibilität | keine Stromerzeugung | elektrische Energie zeitlich verschiebbar | sehr schnell regelbar | zusätzliche Investitionskosten | kompakt, Standortfläche erforderlich |
| Pumpspeicher | erhöht Flexibilität und Reserve | keine Primärstromquelle | große Energiemengen speicherbar | schnell regelbar | hohe Bauinvestition | große standortabhängige Wasser- und Bauflächen |
| Erdgas-GuD | steuerbare Erzeugung | deutlich höhere Emissionen als Wind und PV | Brennstoff gut speicherbar | gut regelbar | Brennstoff- und CO₂-Kosten relevant | Kraftwerksfläche relativ kompakt, Brennstoffkette zusätzlich beachten |
Schritt 3: Bewerten
Verwende zum Beispiel diese Skala:
| Punkte | Bedeutung |
|---|---|
| 5 | Kriterium sehr gut erfüllt |
| 4 | gut erfüllt |
| 3 | teilweise erfüllt |
| 2 | eher schwach erfüllt |
| 1 | schwach erfüllt |
| 0 | nicht erfüllt oder für die Aufgabe ungeeignet |
Wichtig: Die Punktzahl ist eine Bewertung. Sie muss mit technischen Fakten begründet werden.
Schritt 4: Gewichtete Punkte berechnen
Beispiel für ein einzelnes Kriterium:
Gewichtung Versorgungssicherheit = 30 Prozent.
Eine Lösung erhält 4 von 5 Punkten.
Rechnung: 0,30 × 4 = 1,20 gewichtete Punkte.
Wiederhole die Rechnung für alle Kriterien. Vergleiche danach die Gesamtergebnisse. Prüfe zusätzlich, ob ein Kriterium eine Mindestanforderung darstellt.
Prüfungsstarkes Urteil: „Unter meiner Gewichtung von ... ist Lösung A günstiger bewertet, weil ... . Gegen A spricht jedoch ... . Wenn das Kriterium ... stärker gewichtet würde, könnte sich die Reihenfolge ändern.“
Prüfungsnahes Fallbeispiel
Eine Gemeinde möchte die elektrische Versorgung eines neuen Technikzentrums ergänzen. Drei Varianten sollen untersucht werden.
Variante A: PV auf Dach und Parkplatz + Batteriespeicher + Netzanschluss.
Variante B: Beteiligung an einem Windpark + Batteriespeicher + Netzanschluss.
Variante C: Regelbares Gaskraftwerk als lokale Zusatzversorgung + Netzanschluss.
Aufgabe: Formuliere ein begründetes Urteil mit den sechs Kriterien Versorgungssicherheit, Emission, Speicherbarkeit, Regelbarkeit, Kosten und Flächenbedarf.
Anforderung E-Niveau: Verwende mindestens vier Kriterien, gewichte sie nachvollziehbar, unterscheide Fakten und Bewertung und nenne mindestens einen Zielkonflikt.
Hilfestruktur: 1. Ziel nennen. 2. Fakten je Variante ordnen. 3. Kriterien gewichten. 4. Bewertungen begründen. 5. Zielkonflikt nennen. 6. Urteil formulieren. 7. Bedingung nennen, unter der sich Dein Urteil ändern würde.
Fehleranalyse: Sechs typische Denkfehler
| Aussage | Deine Prüfung |
|---|---|
| „100 GW installierte PV-Leistung liefern immer 100 GW.“ | Fehler finden und korrigieren. |
| „Ein Speicher erzeugt zusätzliche Energie.“ | Fehler finden und korrigieren. |
| „Regelbarkeit und Speicherbarkeit bedeuten dasselbe.“ | Fehler finden und korrigieren. |
| „Keine Abgase im Betrieb bedeutet null Lebenszyklusemissionen.“ | Fehler finden und korrigieren. |
| „Ein einzelnes Kraftwerk garantiert Versorgungssicherheit.“ | Fehler finden und korrigieren. |
| „Stromgestehungskosten sind dasselbe wie der Haushaltsstrompreis.“ | Fehler finden und korrigieren. |
Selbstkontrolle: Alle sechs Aussagen sind zu stark vereinfacht oder falsch. Installierte Leistung ist nicht gleich Dauerleistung. Speicher verschieben Energie. Regelbarkeit beschreibt Leistungssteuerung. Lebenszyklusemissionen umfassen mehr als den Betrieb. Versorgungssicherheit entsteht im System. Stromgestehungskosten sind nur ein Teil der Gesamtkosten.
Video: Aktuelle Stromdaten 2025
Medienauftrag: Das Video des Fraunhofer ISE erläutert die öffentliche Nettostromerzeugung 2025. Notiere drei Datenangaben und ordne jede Angabe einem Kriterium zu: Emission, Kosten, Versorgungssicherheit, Speicherbarkeit, Regelbarkeit oder Flächenbedarf.
Quellenkritik: Prüfe immer Veröffentlichungsdatum, Datenjahr und Bilanzgrenze.
Video: Batteriespeicher und Dunkelflaute untersuchen
Medienauftrag: Beobachte den Abschnitt zu Speichertechnologien. Erstelle eine Vergleichstabelle zu Pumpspeicher, Batterie und Power-to-Gas.
Prüfe: Welche Aussagen sind technische Fakten? Welche Aussagen enthalten eine Bewertung oder Prognose?
Video-Transfer: Eine andere Form der Windenergienutzung
Medienauftrag: Vergleiche die gezeigte Flugwindkraftanlage mit einer klassischen Windenergieanlage. Nutze die Kriterien Regelbarkeit, Flächenbedarf und technische Komplexität.
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Was beschreibt Versorgungssicherheit am besten? (Energie steht bei Bedarf zuverlässig zur Verfügung) (!Ein Kraftwerk läuft immer mit maximaler Leistung) (!Strom ist immer besonders billig) (!Jede Region erzeugt nur ihren eigenen Strom)
Was bedeutet Regelbarkeit bei einem Kraftwerk? (Die Leistung kann gezielt verändert werden) (!Der Brennstoff ist kostenlos) (!Die Anlage benötigt keine Wartung) (!Der Strom kann ohne Netz übertragen werden)
Was beschreibt Speicherbarkeit? (Energie kann zeitlich verschoben werden) (!Jede Energiequelle liefert ständig dieselbe Leistung) (!Eine Leitung erzeugt neue Energie) (!Emissionen verschwinden vollständig)
Warum sind Stromgestehungskosten nicht gleich Haushaltsstrompreis? (Weitere Kosten für Netze Vertrieb Abgaben und Systembetrieb können hinzukommen) (!Haushaltsstrom wird nur aus Batterien erzeugt) (!Stromgestehungskosten enthalten nie Baukosten) (!Haushalte bezahlen nur Brennstoffkosten)
Welche Aussage zu Photovoltaik ist technisch korrekt? (Die Leistung hängt unter anderem von der Sonneneinstrahlung ab) (!Photovoltaik liefert nachts immer Nennleistung) (!Photovoltaik ist beliebig regelbar wie ein Brennstoffkraftwerk) (!Photovoltaik benötigt grundsätzlich einen Generator mit Turbine)
Warum kann ein Batteriespeicher Versorgungssicherheit unterstützen? (Er kann Energie zu einem späteren Zeitpunkt wieder abgeben) (!Er erzeugt ohne Energiezufuhr dauerhaft Strom) (!Er ersetzt jedes Stromnetz) (!Er verhindert jede technische Störung)
Welche Aussage zu Lebenszyklusemissionen ist richtig? (Sie betrachten mehr als nur den Betrieb einer Anlage) (!Sie zählen nur sichtbare Abgase) (!Sie sind bei jeder Technik exakt null) (!Sie entsprechen immer dem Strompreis)
Warum ist Flächenbedarf ein Bewertungskriterium? (Energieanlagen und Infrastruktur beanspruchen Raum unterschiedlich) (!Flächenbedarf ist bei allen Techniken gleich) (!Nur Kraftwerke mit Schornstein brauchen Fläche) (!Netze und Speicher benötigen keinen Raum)
Was ist ein Zielkonflikt? (Zwei wichtige Ziele lassen sich nicht gleichzeitig vollständig erfüllen) (!Eine Messung ohne Einheit) (!Ein Kraftwerk mit zwei Turbinen) (!Eine Energiequelle ohne Kosten)
Wie entsteht ein begründetes technisches Urteil? (Durch Fakten Kriterien Gewichtung und nachvollziehbare Begründung) (!Durch die längste Liste von Vorteilen) (!Durch eine spontane persönliche Meinung) (!Durch nur ein einziges Kriterium)
Memory
| Versorgungssicherheit | Energie bei Bedarf zuverlässig verfügbar |
| Emission | Freisetzung von Treibhausgasen oder Schadstoffen |
| Speicherbarkeit | Energie zeitlich verschieben |
| Regelbarkeit | Leistung gezielt anpassen |
| Stromgestehungskosten | durchschnittliche Erzeugungskosten je Kilowattstunde |
| Flächenbedarf | beanspruchter Raum für Technik und Infrastruktur |
| Lebenszyklus | Herstellung Betrieb und weitere Lebensphasen gemeinsam betrachten |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Thema |
|---|---|
| Versorgungssicherheit | Bedarf jederzeit decken |
| Emission | Klimawirkung und Schadstoffe betrachten |
| Regelbarkeit | Leistung gezielt verändern |
| Speicherbarkeit | Energie zeitlich verschieben |
| Flächenbedarf | Raumanspruch einer technischen Lösung |
Kreuzworträtsel
| Speicher | Wie heißt eine technische Einrichtung die Energie zeitlich verschiebt? |
| Emission | Wie heißt die Freisetzung von Treibhausgasen oder Schadstoffen? |
| Regelung | Wie heißt die gezielte Anpassung einer technischen Größe? |
| Stromnetz | Wie heißt das System aus Leitungen und Knoten zur elektrischen Übertragung? |
| Windpark | Wie nennt man mehrere Windenergieanlagen an einem Standort? |
| Solarpark | Wie nennt man eine größere Freiflächenanlage mit Photovoltaik? |
LearningApps
Lückentext
Medienlabor: Beobachten, markieren, vergleichen, messen, simulieren
| Methode | Medium | Auftrag | Selbstkontrolle |
|---|---|---|---|
| Beobachten | Stromerzeugungsdiagramm | Nenne drei sichtbare Veränderungen der Anteile. | Nur Aussagen machen, die aus Achsen und Flächen ableitbar sind. |
| Markieren | Stromnetz-Schema | Markiere Erzeuger Netz Speicher Verbraucher. | Prüfe die Energieflussrichtung. |
| Vergleichen | Windpark Solarpark Agri-PV Tagebau | Vergleiche direkte Flächennutzung und Mitnutzung. | Gleiche Flächendefinition verwenden. |
| Messen | TWh-Balkendiagramm 2025 | Miss Balkenlängen und vergleiche mit Zahlenverhältnissen. | Maßstab 1 Block ungefähr 5 TWh. |
| Simulieren | 24-Stunden-Modell | Berechne Lade- und Entladevorgänge. | Kapazität und Leistung getrennt prüfen. |
| Fehler finden | Sechs Denkfehler | Korrigiere jede falsche Aussage fachsprachlich. | Nutze mindestens einen Fachbegriff pro Korrektur. |
Offene Aufgaben
Leicht
- Energie-Steckbrief: Erstelle einen Steckbrief zu Windenergie oder Photovoltaik mit den sechs Kriterien Versorgungssicherheit, Emission, Speicherbarkeit, Regelbarkeit, Kosten und Flächenbedarf.
- Diagramm lesen: Wähle ein Datendiagramm aus diesem aiMOOC. Formuliere drei Beobachtungen und eine Frage, die das Diagramm nicht beantworten kann.
- Flächenvergleich: Vergleiche Windpark, Solarpark und Agri-PV anhand der Bilder. Kennzeichne direkte Flächennutzung und mögliche Mehrfachnutzung.
- Fehlerkarte: Gestalte eine Karte mit einem typischen Denkfehler zur Energieversorgung auf der Vorderseite und der fachlich richtigen Erklärung auf der Rückseite.
Standard
- Speicher-Simulation: Verändere im 24-Stunden-Modell die Speicherkapazität von 12 E auf 20 E. Berechne neu und erkläre, welche Probleme trotzdem bleiben.
- Kostenvergleich: Erkläre den Unterschied zwischen Stromgestehungskosten und Systemkosten anhand eines selbst gewählten Beispiels.
- Netzmodell: Zeichne ein vereinfachtes Stromnetz mit mindestens zwei Erzeugern, einem Speicher, einem Transformator und drei Verbrauchern. Kennzeichne mögliche Engpässe.
- Interview Energietechnik: Führe ein Interview mit einer fachkundigen Person aus Schule, Kommune, Handwerk oder Energiebranche. Frage nach einem realen Zielkonflikt. Kläre Durchführung und Kontakt vorher mit der Lehrkraft.
Schwer
- Bewertungsmatrix Energieversorgung: Entwickle eine Bewertungsmatrix mit 100 Prozent Gesamtgewichtung. Bewerte drei technische Varianten und begründe jede Punktzahl.
- Sensitivitätsanalyse: Verändere in Deiner Bewertungsmatrix die Gewichtung eines Kriteriums deutlich. Zeige, ob und warum sich das Ergebnis verändert.
- Standortentscheidung: Entwickle für einen fiktiven Standort eine Energieversorgung aus Erzeugung, Netz und Speicher. Begründe die technische Entscheidung mit mindestens fünf Kriterien und zwei Zielkonflikten.
- Datencheck Energie: Suche einen aktuellen Datensatz einer seriösen Institution. Prüfe Jahr, Einheit, Bilanzgrenze, Quelle und mögliche Fehlinterpretationen. Präsentiere das Ergebnis als kommentiertes Diagramm.
|
|
Lernkontrolle
- Systemdenken Energieversorgung: Erkläre, warum Versorgungssicherheit nicht allein durch die Nennleistung aller Kraftwerke beurteilt werden kann. Beziehe Netze, Speicher und zeitliche Schwankungen ein.
- Zielkonflikt analysieren: Eine Variante hat niedrige Emissionen, aber geringe Regelbarkeit. Entwickle zwei technische Maßnahmen, die den Zielkonflikt abschwächen, und nenne jeweils eine neue Folge.
- Bewertung prüfen: Zwei Gruppen erhalten mit denselben technischen Daten unterschiedliche Urteile. Erkläre, wie unterschiedliche Gewichtungen zu verschiedenen Ergebnissen führen können, ohne dass eine Gruppe die Fakten falsch verwendet.
- Speicher übertragen: Ein Speicher hat sehr große Kapazität, aber geringe maximale Leistung. Erkläre an einem Beispiel, warum er trotzdem eine kurze Lastspitze nicht vollständig abdecken kann.
- Flächenbegriff prüfen: Vergleiche einen Windpark und einen Braunkohletagebau. Erkläre, warum die Begriffe Gesamtfläche, versiegelte Fläche und mitgenutzte Fläche für eine faire Bewertung unterschieden werden müssen.
- Kosten transferieren: Eine Technik hat niedrige Stromgestehungskosten, benötigt aber zusätzliche Speicher und Netzausbau. Erkläre, warum ein Urteil nur mit dem Kriterium Stromgestehungskosten unvollständig wäre.
Prüfungsformat: Begründetes Urteil
Mögliche Prüfungsfrage:
„Bewerte zwei Energieversorgungskonzepte für einen Standort. Berücksichtige Versorgungssicherheit, Emission, Speicherbarkeit, Regelbarkeit, Kosten und Flächenbedarf. Gewichte mindestens vier Kriterien und formuliere ein begründetes Urteil.“
Erwarteter Lösungsweg:
- Sachanalyse: Relevante technische Fakten aus Material und Diagrammen entnehmen.
- Kriterienwahl: Mindestens vier Kriterien auswählen.
- Gewichtung: Kriterien mit nachvollziehbarer Begründung gewichten.
- Bewertung: Jede Variante kriterienspezifisch und datenbezogen beurteilen.
- Zielkonflikt: Mindestens einen Konflikt zwischen zwei Zielen erklären.
- Urteil: Ergebnis unter Bezug auf die eigene Gewichtung formulieren.
- Reflexion: Nennen, welche andere Gewichtung zu einem anderen Urteil führen könnte.
Lernnachweis
Für einen Lernnachweis zu diesem Thema ist wichtig, dass Du:
- Fachbegriffe Energieversorgung: Versorgungssicherheit, Emission, Speicherbarkeit, Regelbarkeit, Kosten und Flächenbedarf korrekt erklärst.
- Fakten und Bewertung: technische Daten von Werturteilen trennst.
- Diagrammkompetenz: Achsen, Einheiten, Datenstand und Bilanzgrenze eines Diagramms prüfst.
- Systemverständnis: Erzeugung, Netz, Speicher, Reserve und Verbrauch gemeinsam betrachtest.
- Zielkonflikte: mindestens zwei Zielkonflikte fachlich erklärst.
- Gewichtung: mehrere Kriterien zu insgesamt 100 Prozent gewichtest.
- Begründetes Urteil: ein technisches Urteil aus Daten, Kriterien und Gewichtung ableitest.
- Reflexion: erklärst, unter welchen Bedingungen sich Dein Urteil ändern könnte.
Daten- und Quellenstand
- Bildungsplan Technik Baden-Württemberg: Bildungsplan Sekundarstufe I, Technik Wahlpflichtfach, Klassen 7/8/9, Bereich Versorgung und Entsorgung: https://www.bildungsplaene-bw.de/%2CLde/BP2016BW_ALLG_SEK1_T_IK_7-8-9_03_02
- Fraunhofer ISE Energy-Charts: Jahresauswertung öffentliche Stromerzeugung 2025, veröffentlicht am 1. Januar 2026: https://www.ise.fraunhofer.de/de/presse-und-medien/presseinformationen/2026/oeffentliche-stromerzeugung-2025-wind-und-solar-erstmals-als-doppelspitze.html
- Bundesnetzagentur Versorgungssicherheit: Monitoring der Versorgungssicherheit, Bericht 2025: https://www.bundesnetzagentur.de/DE/Fachthemen/ElektrizitaetundGas/Versorgungssicherheit/Monitoring_Strom/start.html
- Umweltbundesamt Emissionsbilanz: Emissionsbilanz erneuerbarer Energieträger 2024, veröffentlicht 2026: https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/emissionsbilanz-erneuerbarer-energietrager-2024
- Fraunhofer ISE Stromgestehungskosten: Studie Stromgestehungskosten erneuerbare Energien, Stand 2024: https://www.ise.fraunhofer.de/de/veroeffentlichungen/studien/studie-stromgestehungskosten-erneuerbare-energien.html
- Wikimedia Commons: Die eingebundenen Bilder stammen aus Wikimedia Commons. Lizenz und Urheberangaben stehen jeweils auf der Dateiseite.
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