Eine Exkursion zum Grimsel-Staudamm

Johannes unternahm mit seinem Physikkurs eine Exkursion zum Grimsel-Staudamm, um Physik in der Praxis zu erleben!

Johannes Ernst unterrichtet Physik in unserem Schweizer System und ist ein leidenschaftlicher Pädagoge und engagierter Verfechter einer ganzheitlichen Bildung. In seinem Kurs "Die Physik der Staudämme" nimmt er mit seinen Schülerinnen und Schülern Staudämme als Ausgangspunkt, um grundlegende physikalische Gesetze zu erforschen. Durch die Arbeit mit Modellen, perspektivischen Zeichnungen und vielen engagierten Diskussionen im Klassenzimmer lernen Johannes und seine Gruppe wichtige Grundbegriffe wie Kraft, Druck, Beschleunigung, Krümmung und kinetische Energie kennen. Sie haben sich zunächst mit Dämmen aus natürlichen Materialien, auseinandergesetzt und nun nehmen sie sich komplexere Strukturen vor.

Die Gruppe bereitete sich auf den Besuch des Staudamms vor, indem sie sich Fragen über Staudämme und die dahinter stehende Physik ausdachte. Die Schülerinnen und Schüler waren besonders daran interessiert zu verstehen, wie die Grimsel-Ingenieure Probleme lösten, die bei ihren eigenen Modellen von Staudämmen im Klassenzimmer häufig auftauchten. Sie wollten wissen, wie der Damm an der umgebenden Felswand "befestigt" wird, welche Staumauerformen am besten geeignet sind, um Wasser zurückzuhalten, und wie Wasserkraft gespeichert werden kann.

Das Projekt der neuen Grimsel-Staumauer ist der perfekte Ausgangspunkt, um Antworten auf diese Fragen zu bekommen.

Was ist die beste Form für einen Staudamm?

Auf dem Grimsel-Gelände gibt es zwei Dämme, einen älteren Damm und einen neuen, der ihn ersetzt. Dies erwies sich als hervorragendes Praxisbeispiel, um die Fragen der Schüler zu beantworten. Die Schülerinnen und Schüler entdeckten, dass die Form des neuen Staudamms, der einer zweidimensionalen Biegung folgt, eine effektivere Konstruktion ist - die Biegung erhöht die Festigkeit und verbraucht weniger Baumaterial.

Wie wird der Staudamm an den Felswänden "befestigt"?

Die Schülerinnen und Schüler von Johannes wollten wissen, wie die Dammkonstruktion an den umliegenden Wänden befestigt wird. Verwenden sie Armierungseisen? Zement? Oder Physik...

Sie erfuhren, dass die Kraft des Wassers, das gegen die Dammkrümmung drückt, bewirkt, dass sich der Damm um etwa 3 cm senkt, wodurch sich die Dammwand an der angrenzenden Felswand "festhält". Die gegenläufigen Kräfte sorgen für Stabilität. Physik auf den Punkt gebracht!

Kann Strom aus Wasserkraft zur späteren Nutzung gespeichert werden? Müssen wir riesige Batterien bauen?

Die Schülerinnen und Schüler von Johannes wollten auch wissen, wie die durch den Staudamm erzeugte Energie gespeichert werden kann. Dies ist ein besonderes Problem im Bereich der erneuerbaren Energien - Strom kann nicht nach Belieben erzeugt werden, sondern ist von den natürlichen Kräften wie Sonne, Wind oder auch Wasserkraft abhängig. Diese Kräfte sind nicht zu jeder Jahreszeit in gleichem Masse verfügbar.

Sie erfuhren, dass das Grimsel-Staudammprojekt Sonnenenergie nutzt, um Wasser zwischen den Stauseen zu befördern, so dass es in den Sommermonaten, wenn die Sonne scheint und der Strombedarf geringer ist, aufgestaut werden kann. Die Stauseen fungieren als "Batterien", in denen das Wasser gespeichert wird, das im Winter in den unteren Stausee abgelassen wird, um Strom zu erzeugen, der Licht und Wärme in unsere Häuser bringt.

Was folgt als Nächstes?

Während sie sich mit den Fragen zu erneuerbaren Energien beschäftigten, begannen sie auch, sich über Kernenergie Gedanken zu machen. Das hat die Schülerinnen und Schüler auf eine neue intellektuelle Entdeckungsreise geführt. Sie werden den Energiebedarf der Schweiz, die Kraft der Sonne, des Windes und des Wassers ermitteln und herausfinden, ob unsere Häuser allein mit diesen Quellen beheizt werden können.

Indem er ein ansprechendes Thema aufgreift, Erfahrungen aus der realen Welt in den Unterricht einbringt und den Schüler*innen erlaubt, ihr Lernen durch Fragen zu steuern, schafft Johannes die besten Voraussetzungen für nachhaltiges Lernen. Seine Kursteilnehmenden sind motiviert, engagiert und neugierig, mehr zu erfahren!

Und bevor Sie gehen... schauen Sie sich auf unserer Instagram-Seite eine Erklärung zu diesem Staudammprojekt an! Sie finden es unter unserer Highlight-Bubble "Lernen".