EXP MNK 3-4: 17. Experimente zu Solarenergie, Windkraft ...

EXP MNK 3-4: 17. Experimente zu Solarenergie, Windkraft,
Wasserkraft, Dampf
Solar – Technikbereich WRS nachfragen / Materialien vorhanden
Dampf – Dampfmaschine – WRS
Windkraft:
Wasserkraft: - Wasserräder
Windenergie - Bauanleitung für ein Aufwindkraftwerk
Schon vor vielen hundert Jahren wurde mit Windmühlen das Korn gemahlen. Auch heute macht man sich die
Kraft des Windes an vielen windreichen Orten wieder zu nutze, um so Strom zu erzeugen. Im Inneren von
modernen Windkraftanlagen befindet sich ein Generator, der ähnlich wie ein Fahrraddynamo Strom erzeugt,
wenn sich die Windflügel drehen.
Wind entsteht durch Temperaturunterschiede und somit Luftdruckunterschiede. Von der Sonne
erwärmte Luft ist leichter als kalte Luft, deshalb steigt warme Luft auf und kalte Luft sinkt ab. Dort
wo die warme Luft aufsteigt ist in der Höhe ein höherer Luftdruck; wo die kalte Luft absinkt ist in
der Höhe ein tieferer Luftdruck. Um diese Unterschiede auszugleichen, entsteht ein Luftstrom vom
hohen Druck zum tiefen Druck. So entsteht der Wind.
Besondere Windkraftanlagen sind Aufwindkraftwerke. Sie nutzen neben dem Wind zusätzlich die Wärme von der
Sonne direkt aus. So ein Aufwindkraftwerk könnt ihr im Kleinformat selbst bauen.
Ihr braucht dazu:
� eine lange Papprolle (z.B. das Innere einer Küchenrolle)
� schwarze Farbe oder schwarzes Buntpapier
� die Aluminiumhülle eines Teelichtes
� eine Reißzwecke
� glatte Pappe (z.B. von einem Karton)
� Schere, Klebstoff, Bleistift
Malt die Papprolle schwarz an oder beklebt sie mit schwarzem Papier.
Sie wird später zum Turm der Windkraftanlage.
Schneidet die Teelichthülle 16 mal mit der Schere ein, drückt sie platt
und verlängert die Schnitte bis an den inneren Ring im Teelichtboden.
Vorsicht! Nicht zu weit einschneiden!
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So entsteht das Flügelrad. Drückt ganz leicht mit einem Bleistift genau in
der Mitte des Teelichtes eine Kuhle. Vorsicht: Nicht durchdrücken! Legt
am besten einen Radiergummi darunter. Nun winkelt ihr die Flügel alle in
eine Richtung schräg ab, wie bei einer Weihnachtspyramide.
Danach schneidet ihr 2 jeweils 2 cm breite Pappstreifen aus und klebt
beide Streifen aufeinander. Die Pappe wird später quer über die Öffnung
des Turmes geklebt. Steckt die Reißzwecke von unten genau durch die
Mitte des Pappstreifens. Die Spitze dient als Auflagefläche (Träger) für
die Kuhle im Flügelrad. Klebt nun den Pappstreifen mit der Nadel darin
quer auf die obere Öffnung des Turms und setzt das Flügelrad auf.
Eventuell müsst ihr zum Ausbalancieren die Flügel etwas nach unten
biegen.
Schon ist ein einfaches Windrad fertig. Es dreht sich allerdings nur bei
Wind oder z.B. durch Pusten. Für ein einfaches Windrad bräuchte man
auch den Turm nicht schwarz anzustreichen.
Um das Windrad zu einem Aufwindkraftwerk auszubauen, fehlen noch
Einströmöffnungen für die warme Luft in den Turm. Das untere Ende des
Turms wird 6 mal im gleichen Abstand etwa 5cm tief eingeschnitten.
Jede zweite Lasche wird hochgeklappt oder abgeschnitten. Der Turm
steht dann auf Stelzen. Wenn man jetzt den Turm in die Sonne stellt
oder eine warme Lampe darauf richtet, drehen sich die Flügel auch ohne
Wind.
Wie funktioniert das? Die Luft strömt durch die Öffnungen unten in den Turm. Wenn der schwarze Turm in der
Sonne steht, erwärmt sich die Luft darin und steigt nach oben. Dieser Luftstrom wirkt wie in einem Kamin. Immer
mehr Luft wird nachgezogen und dreht die Flügelräder. Nach dem gleichen Prinzip arbeiten große
Aufwindkraftwerke mit 200 Meter hohen Türmen. Sie funktionieren am besten in sonnigen Ländern wie zum
Beispiel in Spanien oder Australien.
Quelle: Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie, Jugend, Familie und Gesundheit (Hrsg.): Sonne erleben-
Energie erfahren, 1998.
Noch mehr Infos zu Aufwindkraftwerken findet ihr unter www.solarserver.de/lexikon/aufwindkraftwerk.html
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Das kleine Wasserrad
Auf Bildern oder im Fernsehen habt ihr vielleicht schon einmal ein Wasserkraftwerk oder eine Wassermühle
gesehen. Einige von euch kennen sie möglicherweise auch aus einem Museumsdorf oder aus dem Urlaub.
Heutzutage treiben Wasserräder meist Generatoren an, die Strom liefern. Früher wurde die Wasserkraft
vielfältiger genutzt. Wasserräder trieben zahlreiche Gerätschaften an, zum Beispiel Sägen in Sägewerken oder
Mühlsteine zum Mahlen des Getreides.
Ein richtig großes Wasserrad zu bauen, ist sehr schwierig. Aber ein kleines Wasserrad könnt ihr schon
herstellen.
Ihr benötigt:
� einen stabilen Draht, ca. 40cm lang (z.B. Steg eines
Drahtbügels aus der Reinigung)
� 3 längs vorgebohrte Flaschenkorken
� 2 Joghurtbecher aus Plastik
� eine Garnrolle
� ein scharfes Messer
� ein Feuerzeug
� Stück Papier
� einen alten Plastikeimer
� 1 Kerze
� Gewichte (z.B. Tannenzapfen)
Die Joghurtbecher zerschneiden, so dass ihr vier Schaufeln bekommt.
Einen Korken an den Seiten mit vier Schlitzen versehen. Den Draht
durch den Korken stecken, die Schaufeln in die Schlitze drücken. Den
Draht erhitzen und zwei gegenüberliegende Löcher oben in den
Plastikeimer stechen und unten in den Eimer ein größeres Loch
bohren.
Jetzt das Wasserrad durch die Löcher des Eimers stecken und von
außen mit den beiden anderen Korken sichern, damit der Draht nicht
verrutscht. Vorher die Korken mit der angewärmten Kerze an der Seite,
die den Eimer berührt, einreiben. In das Loch in der Garnrolle ein Stück
mit Klebstoff eingestrichenes, aufgerolltes Papier stecken und die Rolle
dann auf eine Seite des Drahtes schieben. Trocknen lassen.
Jetzt könnt ihr das Wasserrad mit Wasser aus dem Gartenschlauch
antreiben (Achtung! Nicht zu doll aufdrehen!), es dreht sich — und
wickelt den Faden auf. Daran könnt ihr jetzt Gegenstände in die Höhe
ziehen lassen (zum Beispiel einen Tannenzapfen). Wieviel Kraft hat
euer Wasserrad?
Quelle: Gerhard de Hahn: Ökologie-Handbuch
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Weiter Experimente siehe Internet
Solarkocher selber bauen
Stell dir vor, du bist auf einer einsamen Südsee-Insel gestrandet, um dich herum ist nur Sand, die Sonne brennt
vom Himmel. Schaffst du es, dir ohne Brennholz ein Ei zu kochen? Es geht - mit einem Solarkocher. Großvater
und ich haben selbst einen gebaut.
Du brauchst: eine Rolle Alufolie, 20 Spielkarten, ein Metallgefäß, warmes Wasser, ein rohes Ei
Umwickle die Spielkarten mit Alufolie. Achte dabei darauf, dass eine Seite ohne Falten ist und in der Sonne
funkelt. Fülle Wasser in den Topf und stelle ihn in den Sand. Platziere die Alu-Karten in einem Halbkreis um den
Topf. Wichtig ist, dass das Sonnenlicht, das sie reflektieren, genau auf den Topf fällt. Zum Glück kannst du die
Karten leicht in den Sand hineinstecken und wieder herausziehen; so findest du schnell die richtige Position für
jede Karte. Lege das Ei in den Topf.
Was passiert? Zuerst bilden sich unten am Topf kleine Luftbläschen, die langsam nach oben steigen – ein
sicheres Zeichen, dass sich das Wasser erwärmt. Nach einer Weile beginnt das Wasser heftig zu blubbern, es
kocht. Warte noch vier Minuten, dann ist das Ei weich gekocht.
Was ist geschehen? Die Spiegelkarten lenken das Sonnenlicht, d.h. die Sonnenenergie, gebündelt auf den Topf
und erzeugen darin eine so starke Hitze, die das Wasser zum Kochen bringt.
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