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Klimawandel auf der Erde - unumgänglich?
Konstruktion unterschiedlicher Szenarien für einen Ausweg aus der Klimakatastrophe

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Ohne CO2: Windenergie
 
Energie aus der Sonne
 
Energie aus dem Wasser
 

Mögliche Anforderungen für die 9. bis 11. (12.)Klasse

!! Entscheidet euch in eurer Kleingruppe für eine der drei folgenden Modellierungen, bearbeitet sie arbeitsteilig und diskutiert sie anschließend in der Klasse! Aber Achtung: Die Anforderungen fordern euch zunehmend heraus.
       

 



Konstruktion und Simulation eines einfachen Grundmodells zu dynamischen Wechselwirkungen
zwischen Bevölkerung, Energieumsatz und Kohlendioxid

  Umwandlungen von fossilen Energieträgern haben immer einen CO2-Ausstoß zur Folge. Wahrscheinlich erhöht sich u.a. über den Anstieg von CO2 die mittlere Temperatur auf der Erde mit katastrophalen Folgen für Menschen, Tiere und Pflanzen.
  • Konstruiert und simuliert in einem ersten einfachen Modell dynamische Wechselwirkungen zwischen Bevölkerungswachstum, fossiler Energieumwandlung und Ausstoß von Kohlendioxid auf der Erde.
  • Zeichnet dazu zunächst ein Wirkungsdiagramm.
  • Diskutiert sodann in eurer Kleingruppe mögliche Zustandsgrößen, Flussgrößen, Parameter und Konstante in diesem Modell.
  • Zeichnet ein Flussdiagramm und beschreibt die Wechselwirkungen in Zustands- und Modellgleichungen.
  • Programmiert die Modellgleichungen und simuliert das konstruierte Modell.
  • Beschreibt das Verhalten dieses einfachen Modells, interpretiert es und beschreibt den Zweck und die Grenzen dieses Modells.
  • Verschriftlicht eure Ergebnisse und erstellt eine Präsentation.
Konstruktion und Simulation eines Modells zu dynamischen Wechselwirkungen
zwischen Bevölkerung, Energieumsatz und Kohlendioxid, wenn immer mehr fossile Energie durch erneuerbare ersetzt wird.
 
  • Konstruiert und simuliert in einem Modell dynamische Wechselwirkungen zwischen Bevölkerungswachstum, fossiler Energieumwandlung und Ausstoß von Kohlendioxid auf der Erde, unter der Annahme, dass immer mehr fossile Energie durch erneuerbare ersetzt wird.
  • Zeichnet zunächst ein Wirkungsdiagramm.
  • Diskutiert sodann in eurer Kleingruppe mögliche Zustandsgrößen, Flussgrößen, Parameter und Konstante in diesem Modell.
  • Zeichnet ein Flussdiagramm und beschreibt die Wechselwirkungen in Zustands- und Modellgleichungen.
  • Programmiert die Modellgleichungen und simuliert das konstruierte Modell.
  • Beschreibt das Verhalten des Modells, interpretiert es und beschreibt den Zweck und die Grenzen dieses Modells.
  • Verschriftlicht eure Ergebnisse und erstellt eine Präsentation.
Konstruktion und Simulation unterschiedlicher Szenarien auf dem Hintergrund energie- und klimapolitischer Diskussionen
  In den Industrie-, Schwellen- und Entwicklungsländern gibt es ganz unterschiedliche Diskussionen zur Nachhaltigkeits-, Energie- und Klimapolitik sowie Szenarien zur Energieentwicklung und zu Klimaschutzzielen.
  • Konstruiert und simuliert auf diesem politischen Hintergrund unterschiedliche Szenarien für das "Klima":
    a) Nehmt z.B. für die nächsten 50 Jahre kleiner werdende Anteile von fossiler Energie gegenüber erneuerbaren Energien an.
    b) Nehmt z.B. an, dass es Verfahren gibt, den bisher produzierten Überschuss an CO2 aus der Atmosphäre wieder abzubauen.
    c) Nehmt z.B. unterschiedliche Wachstumsraten für den Abbau von Kohlendioxid an, weil z.B. etwa mehr Wälder gepflanzt werden.
    d) Nehmt z.B. an, dass sich das Verhalten der Menschen ändert und dass z.B. immer weniger Rindfleisch gegessen wird.
    e) ......
  • Diskutiert in eurer Kleingruppe miteinander, warum die Ökonomie häufig noch immer "Vorfahrt" vor der Ökologie hat und auch, welchen Einfluss der Emissionshandel auf eine Klimaverbesserung haben könnte.
  • Verschriftlicht eure Ergebnisse und erstellt eine Präsentation.
 
Weitere dynamische Modellierungen zur humanverträglichen Energieproduktion
  Siehe hierzu die Modellierungen zu den realen Problemen "Energiehunger: Stillbar mit welchen Kosten und Folgen " sowie "Glaspaläste: Energieeffizienz u.a. im/am "intelligenten" Haus und in der Industrie":

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Hilfen zur Lösung

 
Energie aus Uran
 
 
 
 
 
 
Zur Bearbeitung der Anforderungen (Aufgaben)
gibt es für euch die folgenden mathematischen Hilfen
(blau unterlegt)
und Werkzeughilfen
(grün unterlegt):
 

Mögliche Hilfen für die
Klassenstufen 9 bis 11

 
 
 
 
Anmerkung: Auch hoch bezahlte Experten haben große Schwierigkeiten, gültige Modelle zu entwickeln. Siehe etwa den Streit um eine Kurve. Darum kann es hier also nicht gehen. Es soll lediglich in einfachen Modellen versucht werden, einige in der Analyse erkannte Zusammenhänge in Wechselwirkung zu bringen.
 
 
System-Archetypen als Verhaltensmuster:
Kurzdarstellung und Links