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Physik | Technik
Luc Roth, 2006 | Herdern, TG
Diese Arbeit hat die Erstellung eines Simulationsspiels zum Ziel, das verschiedene Kraftwerke vergleicht und so dem Spielenden die Grundzusammenhänge der Problematik der Energiewende auf einfache Weise beibringt. Dazu werden verschiedene Kraftwerke analysiert. Die Konzeption des Simulationsspiels wird so entworfen, dass der Spielende die getroffenen Entscheide und deren Folgen nachvollziehen kann, ohne dass es sich wie Lernen anfühlt. Es entsteht ein unterhaltsames Spiel, welches die ökologischen und ökonomischen Aspekte des Strommarktes vereinfacht darstellt und darüber aufklärt, weshalb Kernkraftwerke aktuell die geeignetste Lösung zur Stromgewinnung sind. Verpackt ist das Ganze in einer Desktop-Applikation für Windows und Mac, in der mit verschiedenen Stromverbrauchern und -produzenten eine Stadt aufgebaut werden muss. Das Ziel liegt darin, den Gewinn zu maximieren; zur Zielerreichung muss der Spielende eine möglichst kosteneffiziente Stromversorgung sicherstellen. Die Simulation kann unter https://lr.i-kf.ch heruntergeladen werden.
Fragestellung
Um das Simulationsspiel zur Problematik der Energiewende entwerfen und programmieren zu können, stellen sich Fragen zur Spielerstellung wie auch zum darzustellenden Inhalt: (I) Wie muss ein Spiel konzipiert sein, damit die Spielenden die Grundzusammenhänge der Energieproblematik mühelos erlernen können? (II) Wie kann diese Simulation innerhalb des zur Verfügung stehenden Zeitrahmens umgesetzt werden? (III) Welche Resultate ergeben sich aus dem Vergleich der Methoden zur Strombeschaffung und welche Kraftanlage ist demzufolge die beste?
Methodik
Zuerst werden Daten recherchiert und berechnet. Dabei werden zu jedem Kraftwerk Informationen, wie die Baukosten, Betriebskosten, monatliche Stromproduktion und monatliche CO2-Emissionen ermittelt. Es wird nur mit Werten weitergearbeitet, deren Herleitung mindestens durch zwei unterschiedliche Rechnungswege gesichert ist. Anschliessend werden die verschiedenen Kraftwerke auf Basis ökologischer und ökonomischer Eigenschaften miteinander verglichen. Im zweiten Teil wird das Spiel entworfen und programmiert: eine Desktop-Applikation für Windows und Mac.
Ergebnisse
Der Vergleich der Kraftwerke zeigt, dass ohne Berücksichtigung der CO2-Emissionen das Kohlekraftwerk eindeutig die wirtschaftlichste Option ist. Dies ist einer der Gründe, weshalb in verschiedenen Staaten mit tiefen CO2-Steuern noch immer auf Kohlekraft gesetzt wird. Unter Berücksichtigung der CO2-Emissionen ist das Kohlekraftwerk jedoch am teuersten und muss seinen ersten Platz punkto Wirtschaftlichkeit an das Kernkraftwerk abgeben. Photovoltaikanlagen und Windräder, welche auf Grund ihrer Variabilität in der Stromproduktion auf eine Speichermöglichkeit angewiesen sind, können ein Kernkraftwerk nicht ersetzen. Diese vereinfachte Analyse lässt folgen, dass es ein Fehler sein könnte, alle Atomkraftwerke abzuschalten. Gemäss dieser Arbeit sind Atomkraftwerke für Europa aktuell die wirtschaftlich beste Lösung und müssen als geeigneter Weg zur Energiebeschaffung empfohlen werden.
Diskussion
Das Spiel ist in der Lage, verschiedene Aspekte des Strommarktes zu simulieren. Die Grundzusammenhänge der heutigen Problematik der Energiewende werden dabei vermittelt, womit das Ziel der Arbeit erreicht ist. Ebenso ist die Frage nach der aktuell geeignetsten Stromquelle beantwortet. Allerdings werden in der gesamten Arbeit lediglich die ökologischen und ökonomischen Aspekte des Strommarktes berücksichtigt. Was in der Bevölkerung erwünscht respektive unerwünscht ist, wird vernachlässigt. Zudem sind die berücksichtigten Vor- und Nachteile der Kraftwerke nur vereinfacht dargestellt. Damit genügt die Simulation dem Anspruch, Grundzusammenhänge zu verstehen und einen Überblick über Stärken und Schwächen der verschiedenen Kraftwerke zu gewinnen. Müsste die Simulation als Beratungstool für Entscheidungsträger fungieren, müsste sie weitere Entwicklungsschritte durchlaufen.
Schlussfolgerungen
Das erstellte Simulationsspiel kann als Lerntool zum Thema «Grundzusammenhänge der Energieproblematik» eingesetzt werden. Allerdings sind Simulationen immer nur Modelle und bilden damit nur Teile der Realität ab. Eine Weiterentwicklung dürfte Strassen und Verkehr wie auch psychologische und politische Faktoren in die Simulation integrieren. Das damit genauere Resultat mag noch immer darauf hindeuten, dass es zum aktuellen Zeitpunkt ein Fehler sein könnte, alle Atomkraftwerke abzuschalten. Ein erfolgreicher Wechsel auf erneuerbare Energien bedingt weitere Fortschritte in der Forschung und kann nur mit deren Resultaten sichergestellt werden.
Würdigung durch den Experten
Prof. Dr. Russell Mckenna
In der Maturaarbeit „ElectriCity“ geht Luc Roth einer hochaktuellen Herausforderung unserer Gesellschaft nach, nämlich der Frage wie wir uns zukünftig mit Energie versorgen können. Diese Frage ist äußerst komplex, gerade weil so viele technische Optionen, Entscheidungsträger und verbindende Einflussfaktoren vorhanden sind. Die Idee, diese Aufgabe als Spiel zu formulieren und somit den Menschen nahzubringen, wie schwierig solche Entscheidungen in Verbindung mit der zukünftigen Energieversorgung sind, ist ausgezeichnet und in dieser Arbeit sehr effektiv umgesetzt. Mithilfe einiger erforderlicher vereinfachende Annahmen hat Luc Roth selbst ein Simulationsspiel konzipiert. Dieses vergleicht die technischen, ökonomischen und ökologischen Eigenschaften von verschiedenen Kraftwerkstypen, um einen bestimmten Energiebedarf zu decken. Weiterhin hat Herr Roth das Spiel programmiert, getestet und ausführlich in seiner Arbeit dokumentiert. Das Spiel steht nun zur allgemeinen Verfügung und kann je nach Interesse ausprobiert und weiterentwickelt werden.
Prädikat:
sehr gut
Sonderpreis «Energie» gestiftet vom Nuklearforum Schweiz
Kantonsschule Frauenfeld
Lehrer: Sven Nüesch