Geographie · Klasse 13 · Ressourcenmanagement und Energiewende · 1. Halbjahr

Geothermie und Kernenergie: Chancen und Risiken

Die Schülerinnen und Schüler vergleichen Geothermie und Kernenergie als alternative Energiequellen hinsichtlich ihrer Potenziale und Risiken.

• KMK Bildungsstandards
• KMK: Sekundarstufe II - Nachhaltige Entwicklung

Über dieses Thema

Geothermie und Kernenergie zählen zu den alternativen Energiequellen, die Schülerinnen und Schüler in Klasse 13 hinsichtlich Potenziale und Risiken vergleichen. Die technischen Grundlagen umfassen bei der Geothermie die Nutzung natürlicher Erdwärme durch tiefe Bohrlöcher und Wärmetauscher, während Kernenergie auf kontrollierter Kernspaltung in Reaktoren basiert. Umweltwirkungen werden analysiert: Beide Quellen emittieren wenig CO2, doch Geothermie hängt von geologischen Bedingungen ab, Kernenergie erzeugt langlebigen radioaktiven Abfall.

Im Rahmen der KMK-Standards zur nachhaltigen Entwicklung bewerten Schüler Sicherheitsrisiken wie mögliche Unfälle in Kernkraftwerken oder induzierte Seismizität bei Geothermie sowie Entsorgungsprobleme. Regionale Potenziale in Deutschland, etwa im Oberrheingraben für Geothermie oder weltweit in Island, fördern das Verständnis für die Energiewende. Systemisches Denken entsteht durch Abwägung von Wirtschaftlichkeit, Verfügbarkeit und Langzeitfolgen.

Aktives Lernen bereichert dieses Thema, weil kontroverse Aspekte durch Gruppenrecherchen, Debatten und Modellsimulationen greifbar werden. Schüler üben faktenbasierte Argumentation und entwickeln Urteilsfähigkeit zu realen gesellschaftlichen Herausforderungen.

Leitfragen

1. Vergleichen Sie die technischen Grundlagen und Umweltwirkungen von Geothermie und Kernenergie.
2. Bewerten Sie die Sicherheitsrisiken und Entsorgungsprobleme der Kernenergie.
3. Analysieren Sie die regionalen Potenziale für Geothermie in Deutschland und weltweit.

Lernziele

• Vergleichen Sie die technischen Prinzipien und Umweltauswirkungen von Geothermie und Kernenergie.
• Bewerten Sie die spezifischen Sicherheitsrisiken und Entsorgungsprobleme der Kernenergie.
• Analysieren Sie die regionalen Potenziale für geothermische Energie in Deutschland und weltweit.
• Entwickeln Sie Argumente für oder gegen den Ausbau einer der beiden Energieformen unter Berücksichtigung von Nachhaltigkeitskriterien.

Bevor es losgeht

Grundlagen der Energiegewinnung

Warum: Ein grundlegendes Verständnis verschiedener Energieformen und ihrer Umwandlung ist notwendig, um alternative Quellen wie Geothermie und Kernenergie einordnen zu können.

Erneuerbare Energien und Klimawandel

Warum: Die Schüler sollten die Bedeutung von CO2-armen Energiequellen im Kontext des Klimawandels kennen, um die Potenziale und Risiken neuer Technologien bewerten zu können.

Schlüsselvokabular

Geothermie	Nutzung der im Erdinneren gespeicherten Wärme zur Energiegewinnung, meist durch Bohrungen und Wärmetauscher.
Kernenergie	Energiegewinnung durch kontrollierte Kernspaltung von spaltbarem Material in einem Kernreaktor.
Radioaktiver Abfall	Abfallprodukte aus Kernkraftwerken, die langlebige, schädliche Strahlung abgeben und sicher gelagert werden müssen.
Induzierte Seismizität	Kleine Erdbeben, die durch menschliche Aktivitäten wie Tiefbohrungen für Geothermie ausgelöst werden können.
Standortfaktoren	Geologische, geografische und wirtschaftliche Bedingungen, die die Eignung eines Ortes für die Energieerzeugung beeinflussen.

Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen

Häufige Fehlvorstellung

Geothermie ist überall und risikofrei einsetzbar.

Was Sie stattdessen lehren sollten

Geothermie erfordert geeignete geologische Formationen und birgt Risiken wie induzierte Seismizität. Aktive Mapping-Aktivitäten helfen Schülern, regionale Limitationen zu erkennen und Vorurteile durch Daten zu korrigieren.

Häufige Fehlvorstellung

Kernenergie ist die einzige CO2-freie Großenergiequelle.

Was Sie stattdessen lehren sollten

Andere Quellen wie Geothermie oder Wind sind ebenfalls emissionsarm, Kernenergie hat Abfallprobleme. Debatten fördern nuanciertes Denken, indem Schüler Argumente austauschen und Fakten abgleichen.

Häufige Fehlvorstellung

Kernenergie-Abfall kann einfach entsorgt werden.

Was Sie stattdessen lehren sollten

Hoch radioaktiver Abfall braucht sichere Lagerung über Tausende Jahre. Simulationsspiele machen die Komplexität spürbar und regen zu Diskussionen über Langzeitrisiken an.

Ideen für aktives Lernen

Vergleichsstationen: Potenziale und Risiken

Richten Sie vier Stationen ein: Technik Geothermie (Modelle mit Wärmequelle), Technik Kernenergie (Reaktor-Simulation), Umweltauswirkungen (Diagramme zu Emissionen), Risiken (Fallstudien wie Fukushima). Gruppen rotieren alle 10 Minuten und notieren Vor- und Nachteile. Abschließend teilen sie Erkenntnisse im Plenum.

45 Min.·Kleingruppen

Debatte: Geothermie vs. Kernenergie

Teilen Sie die Klasse in zwei Teams auf, eines pro Energiequelle. Jede Gruppe bereitet 5-minütige Argumente zu Chancen und Risiken vor, basierend auf Recherche. Die Debatte dauert 20 Minuten mit Zuschauerfragen und Abstimmung am Ende.

50 Min.·Ganze Klasse

Regionales Potenzial-Mapping

Schüler recherchieren in Paaren Geothermie-Potenziale in Deutschland (z.B. via BGR-Karten) und Kernkraft-Standorte. Sie erstellen interaktive Karten mit Tools wie Google Earth und präsentieren regionale Vor- und Nachteile.

30 Min.·Partnerarbeit

Risiko-Simulation: Szenarien bewerten

Gruppen erhalten Karten mit Szenarien (z.B. Geothermie-Erdbeben, Kernunfall). Sie bewerten Wahrscheinlichkeit und Auswirkungen auf einer Skala und diskutieren Maßnahmen. Ergebnisse werden in einer Klassenmatrix zusammengeführt.

40 Min.·Kleingruppen

Bezüge zur Lebenswelt

• Ingenieure des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) arbeiten an der Weiterentwicklung von Geothermie-Kraftwerken, beispielsweise in der Oberrheinischen Tiefebene, um die Wärme effizienter zu nutzen.
• Die Endlagerung von hochradioaktivem Abfall aus Kernkraftwerken ist eine globale Herausforderung; Deutschland sucht seit Jahrzehnten nach einem geeigneten Standort für ein Endlager, wie im aktuellen Standortauswahlgesetz beschrieben.
• In Island wird Geothermie intensiv zur Beheizung von Gebäuden und zur Stromerzeugung genutzt, was die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen reduziert und ein Beispiel für erfolgreiche regionale Energiewende darstellt.

Ideen zur Lernstandserhebung

Diskussionsfrage

Teilen Sie die Klasse in zwei Gruppen: eine pro Geothermie, eine pro Kernenergie. Geben Sie jeder Gruppe 15 Minuten Zeit, Argumente basierend auf den gelernten technischen Grundlagen, Risiken und Potenzialen zu sammeln. Leiten Sie eine anschließende Debatte, in der beide Seiten ihre Position verteidigen und auf Gegenargumente eingehen.

Lernstandskontrolle

Jeder Schüler erhält eine Karte mit einer der beiden Energieformen. Die Aufgabe lautet: Nennen Sie eine konkrete Chance und ein spezifisches Risiko dieser Energieform für Deutschland. Beschreiben Sie kurz, warum diese Chance oder dieses Risiko für die Energiewende relevant ist.

Kurze Überprüfung

Stellen Sie eine Tabelle mit zwei Spalten (Geothermie, Kernenergie) und drei Zeilen (Technische Grundlage, Hauptumweltwirkung, Hauptrisiko) an die Tafel. Bitten Sie Schüler, die Begriffe oder kurzen Sätze in die Felder einzutragen, um das Verständnis der Kernkonzepte zu überprüfen.

Häufig gestellte Fragen

Wie vergleiche ich Geothermie und Kernenergie technisch?

Vergleichen Sie Bohrtiefen und Wärmenutzung bei Geothermie mit Spaltungsprozessen in Reaktoren. Nutzen Sie Tabellen zu Effizienz, Kosten und Skalierbarkeit. Regionale Beispiele wie das Geothermie-Kraftwerk in Landau verdeutlichen Unterschiede und machen den Vergleich praxisnah.

Welche regionalen Potenziale hat Geothermie in Deutschland?

Hohe Potenziale bestehen im Oberrheingraben und Molassebecken durch tiefe Aquifere. Weltweit dominiert Island mit vulkanischer Aktivität. Schüler können BGR-Daten analysieren, um zu verstehen, warum Geothermie in Deutschland nur 0,3 % der Stromerzeugung ausmacht, aber Wachstumspotenzial hat.

Wie hilft aktives Lernen beim Thema Geothermie und Kernenergie?

Aktive Methoden wie Debatten und Stationenrotationen machen abstrakte Risiken greifbar. Schüler argumentieren faktenbasiert, recherchieren selbst und simulieren Szenarien, was kritisches Denken stärkt. Solche Ansätze verbinden Wissen mit gesellschaftlicher Relevanz und verbessern die Retention um bis zu 75 %.

Was sind die größten Risiken der Kernenergie?

Sicherheitsrisiken umfassen Unfälle wie Tschernobyl oder Fukushima mit Freisetzung radioaktiver Stoffe. Entsorgung hoch radioaktiven Abfalls erfordert geologische Endlager. Aktive Bewertungen in Gruppen helfen Schülern, diese Risiken realistisch einzuschätzen und Alternativen abzuwägen.