Profi Oeco Energy Begleitheft Energie aus erneuerbaren Energiequellen S. 2 Öl, Kohle, Kernkraft S. 2 Wasser, Wind, Sonne S. 2 Die Energie S. 3 Wasserenergie S.
Profi Oeco Energy D Energie aus erneuerbaren Energiequellen Öl, Kohle, Kernkraft Begleitheft ■ Tagtäglich benötigen wir eine riesige Menge an Energie. Betrachten wir dazu einmal einen ganz normalen Tagesablauf: Morgens wirst du von deinem Radiowecker geweckt. Dieser bezieht Strom aus der Steckdose. Nach dem Aufstehen schaltest du das Licht an, duschst mit warmem Wasser, das von der Zentralheizung mit Öl oder Gas durch Verbrennung aufgeheizt wurde.
Profi Oeco Energy Begleitheft ■ Dauernd wird von Energie gesprochen, aber was versteht man eigentlich darunter und wie kann man sie messen? D Die Energie Energie benötigt man: • um einen Körper zu beschleunigen oder • um ihn entgegen einer Kraft zu bewegen, • um eine Substanz zu erwärmen, • um ein Gas zusammenzudrücken, • um elektrischen Strom fließen zu lassen oder • um elektromagnetische Wellen abzustrahlen. • Pflanzen, Tiere und Menschen benötigen Energie, um leben zu können.
D Hammerschmiede Profi Oeco Energy Begleitheft ■ Meist lagen diese Betriebe an starken Bachläufen oder an Flüssen da die Schmieden mit Wasserkraft angetrieben wurden. Zur Verdeutlichung dieses Antriebsprinzips baust du nun das Modell Hammerschmiede auf (siehe Bauanleitung). Das Wasserrad kannst du unter den Wasserhahn halten, damit sich das Modell in Bewegung setzt.
Profi Oeco Energy Begleitheft ■ Eine Wasserturbine ist eine Turbine, welche die Wasserkraft nutzbar macht. In einem Wasserkraftwerk wird die Fließenergie des Wassers mittels der Wasserturbine in mechanische Energie umgewandelt. Die Turbine wird mithilfe des strömenden Wassers in Drehung versetzt. Die Drehung der Turbinenwelle dient zum Antrieb eines Generators, welcher die Rotationsenergie in elektrischen Strom umwandelt. Die Laufräder solcher Turbinen besitzen einen Durchmesser von bis zu 11 m.
D Profi Oeco Energy Begleitheft Windenergie in Bewegung umwandeln ■ Ähnlich wie bei den Windmühlen wird im Modell Windrad mit Pumpe die Windenergie in Bewegungsenergie umgewandelt. Ein Windrad ist ein technisches Bauwerk, das mit Hilfe seiner vom Wind (Bewegungsenergie) in Umdrehung versetzten Flügel eine Rotationsenergie erzeugt. Über ein großes Kamm- oder Zahnrad und eine Arbeitswelle wird die Drehbewegung in den unteren Teil des Bauwerks geleitet.
Profi Oeco Energy Begleitheft ■ Nach der Entdeckung der Elektrizität und der Erfindung des Generators lag auch der Gedanke der Nutzung der Windenergie zur Stromerzeugung nahe. Anfänglich wurden die Konzepte der Windmühlen nur abgewandelt. Statt der Umsetzung der Bewegungsenergie des Windes in mechanische Energie wurde über einen Generator elektrische Energie erzeugt.
D Solarenergie Grundlagen Profi Oeco Energy Begleitheft ■ Als Sonnenenergie oder Solarenergie bezeichnet man die von der Sonne durch Kernfusion erzeugte Energie, die in Teilen als elektromagnetische Strahlung (Strahlungsenergie) zur Erde gelangt. Der mengenmäßig größte Nutzungsbereich ist die Erwärmung unseres Planeten.
Profi Oeco Energy Begleitheft ■ Das in dem Baukasten Oeco Energy verwendete Solarmodul besteht aus zwei Solarzellen, die in Reihe geschaltet sind. Es liefert eine Spannung von 1 V und einen maximalen Strom von 440 mA. Der Solarmotor besitzt eine Nennspannung von 2 V, beginnt aber bereits bei 0,3 V sich zu drehen (im Leerlauf, d. h. ohne dass die Welle des Motors ein Modell antreiben muss).
Profi Oeco Energy D Solarmodelle mit zwei Solarmodulen Begleitheft ■ Mehr Strom bei gleicher Spannung liefert eine Parallelschaltung von 2 Solarmodulen. Diese Schaltung benötigst du für das neue Modell Solarradler (siehe Bauanleitung). Parallelschaltung Versuch 1: Wenn du ein Strom- und Spannungsmessgerät besitzt, kannst du mit diesem messen, welche Spannung und welchen Strom die Parallelschaltung liefert.
Profi Oeco Energy Begleitheft D Solarmodelle mit zwei Solarmodulen ■ Solarfahrzeuge erhalten den Großteil ihrer Antriebsenergie direkt von der Sonne. Sie sind dazu auf der Oberfläche mit Solarzellen bestückt, die die Sonnenenergie auf dem Fahrzeug in elektrischen Strom umwandeln. Als Elektromobile führen sie häufig auch einen Energiespeicher (meist Akkumulatoren) mit sich, um sogar bei schlechten Lichtverhältnissen oder Bewölkung zumindest für eine begrenzte Zeit fahrtüchtig zu bleiben.
Profi Oeco Energy D Begleitheft Elektrische Energie speichern ■ Ein Fahrzeug, das mit „Sonnenstrom“ fährt, zählt nicht automatisch zu den Solarfahrzeugen. Tankt ein Fahrzeug z. B. seinen Strom ausschließlich an einer Solartankstelle, so ist der Strom zwar aus Sonnenlicht gewonnen, das Fahrzeug selbst ist aber ein Elektrofahrzeug. Elektrofahrzeug mit Solartankstelle Baue das Modell Solarfahrzeug zum Elektrofahrzeug um und zusätzlich das Modell Solartankstelle auf (siehe Bauanleitung).
Profi Oeco Energy Begleitheft D Versuch 1: Wenn du ein Messgerät besitzt, kannst du parallel zum Laden die Spannung am Goldcap messen. Dabei kannst du ablesen, wie weit der Ladevorgang fortgeschritten ist.indigkeit hat. Wieviel Zeit benötigt das Fahrzeug für einen Meter Fahrstrecke? Versuch 2: • Probiere aus, wie lang das Auto mit einer Tankfüllung fährt. • Welche Geschindigkeit erreicht es? Welche Funktion hat die Leuchtdiode in der Solarstation? Sie dient als Ladekontrollanzeige.
Profi Oeco Energy D Schranke Begleitheft ■ Baue das Modell der Schranke anhand der Bauanleitung auf. Bei diesem Modell soll mit Hilfe von Solarenergie eine Schranke geöffnet und geschlossen werden. Der Trick dabei ist, dass sich der Motor nicht bewegt, wenn beide Solarmodule gleich hell beleuchtet werden. Deckst du ein Modul ab, setzt sich der Motor in Bewegung und schließt die Schranke. Verdunkelst du das zweite Modul, öffnet die Schranke sich wieder.
Profi Oeco Energy Begleitheft ■ In der nächsten Aufgabe führst du alle bisher kennengelernten Energiequellen zusammen. Wie das Bild zeigt, hat der Bauherr verschiedene erneuerbare Energiequellen verwendet. Wir nennen auch unser Modell (siehe Bauanleitung) - Ökohaus. Diese Energiegewinnung reduziert die Kosten für Heizung und Strom. Aufgabe: Informiere dich im Internet über Möglichkeiten der regenerativen Energiegewinnung.
Profi Oeco Energy D Begleitheft Was ist, wenn etwas nicht geht? mechanischer Fehler • • Achte auf Leichtgänigkeit der beweglichen Bauteile. Sind die Bauteile wie in der beschrieben Anleitung eingebaut? elektrische Fehler • • • • • LED leuchtet nicht – achte auf richtige Polung.
Profi Oeco Energy + Fuel Cell Kit Begleitheft Versuche mit Oeco Energy + Fuel Cell Kit S. 18 Ventilator Brennstoffzellenfahrzeuge Solarstation Brennstoffzellenfahrzeug mit Solarstation Elektrofahrzeug mit Solarstation Solarfahrzeug mit drei Solarmodulen Erweitertes Ökohaus mit drei Solarmodulen Parallelschaltung von Brennstoffzelle und Solarmodulen Pumpe S. 18 S. 19 S. 19 S. 19 S. 20 S. 20 S. 21 S. 21 S.
Profi Oeco Energy + Fuel Cell Kit D Ventilator Begleitheft Versuche mit Oeco Energy + Fuel Cell Kit ■ Lies zunächst die Bedienungsanleitung zum Fuel Cell Kit durch und mache dich mit der Funktion der Brennstoffzelle vertraut. Baue dann als ersten Versuch das Modell Ventilator aus der Oeco Energy Bauanleitung auf. Das Solarmodul musst du jedoch nicht einbauen. Versuch 1: Fülle die Brennstoffzelle mit destilliertem Wasser und erzeuge Wasserstoff und Sauerstoff (siehe Bedienungsanleitung Fuel Cell Kit.
Profi Oeco Energy + Fuel Cell Kit Begleitheft ■ Brennstoffzellenfahrzeuge sind Transportmittel mit Elektroantrieb, bei denen die benötigte elektrische Energie aus den Energieträgern Wasserstoff oder Methanol durch eine Brennstoffzelle erzeugt wird. Diese Antriebsform gilt zwar überwiegend als noch experimentell und steht in der aktuellen Entwicklung in Konkurrenz zu akkumulatorgespeisten Elektroantrieben, allerdings gingen im Jahre 2008 die ersten Fahrzeuge in Serienproduktion.
D Elektrofahrzeug mit Solarstation Profi Oeco Energy + Fuel Cell Kit Begleitheft ■ Im nächsten Versuch kombinierst du die Solarstation mit dem Modell „Elektrofahrzeug“. Baue dazu die LED als Ladekontrollanzeige in die Solarstation ein. Versuch: Prüfe den Einfluss von drei Solarmodulen auf die Ladezeit des Goldcap. Wieviel Zeit benötigt das Fahrzeug bei einer Fahrstrecke von 1 Meter? Wichtig: Wenn die LED als Ladeanzeige der Solarstation beginnt zu leuchten, ist der Goldcap noch nicht ganz aufgeladen.
Profi Oeco Energy + Fuel Cell Kit Begleitheft D Das Öko-Haus aus dem Oeco Energy wird um ein drittes Solarmodul erweitert. Erweitertes ■ Baue das erweiterte Ökohaus aus der Bauanleitung Oeco Energy auf. Ökohaus Versuch : Prüfe welchen Einfluss das dritte Solarmodul auf das Ökohaus hat. Wie lange ist die Lade- und Entladezeit des Goldcap? mit 3 Solarmodulen Ladezeit Entladezeit ■ Baue für die folgenden Versuche das Modell Solarpumpe mit Brennstoffzelle auf (siehe Bauanleitung Oeco Energy).
D Profi Oeco Energy + Fuel Cell Kit Begleitheft Versuch 3: Fülle die Brennstoffzelle mit destilliertem Wasser und stelle das Modell ins Sonnenlicht oder beleuchte die Solarmodule mit einer geeigneten Lichtquelle (z. B. 100 W Glühlampe im Abstand von 30 cm). Was kannst du beobachten? Die Pumpe bewegt sich und es wird gleichzeitig Wasserstoff und Sauerstoff in der Brennstoffzelle erzeugt. Der Motor und die Brennstoffzelle sind parallel geschaltet.
