Drehbuch M7

Station

M7

Titel der Station

Regionale Energie-Autarkie

Projektverantwortliche

Prof. Dr. Michael Radermacher

Institut

Institut für Mathematik- und Technikdidaktik (IMT)

Abbildung

Inhaltlicher Ablauf des Helgoland-Workshops

Einleitung des Szenarios im Hörsaal und Aufteilung in Forschergruppen

In den Laboren werden die Handouts zu den Versuchen verteilt und in Kleingruppen betreut bearbeitet (Foto: Vorderseite - Handout Solar)

Auf der Rückseite des Handouts werden Bilder der zu untersuchenden Schaltung gegeben

Schülerinnen und Schüler bei den Solarenergieversuchen

Unsere Umsetzung

Aktuell verwendete Versuchskoffer von IKS-Solar

Möglichkeit 1: Experimentiertische zum Thema Solar von Christiani

Versuche Selbstbau

Technische Beschreibung

Zwei Ergometer werden umgebaut, dass sie über einen Motor Gleichstrom erzeugen können. Die recht unkonstante Leistung wird über Kondensatoren gepuffert. Die in den Ergometern erzeugte Gleichstrom wird mit Wechselrichtern in Wechselstrom umgewandelt. Dieser Strom kann wie "Strom aus der Steckdose" zum Betrieb verschiedener Verbraucher benutzt werden. Dabei werden die Verbraucher so verschaltet, das sie bei einer erreichter Leistungsstufe einen jeweiligen Verbraucher aktivieren:

• ab 6 W Leistung -> Energiesparlampe leuchtet
• ab 60 W Leistung -> Klassische Glühlampe leuchtet
• ab 250 W Leistung -> Monitor funktioniert
• ab 1000 W Leistung -> Wasserkocher bringt Wasser zum Kochen

Im Rahmen der verschaltung der Ergometer soll es möglich sein, die Ergometer einzeln aber auch kombiniert zusammen zu betreiben. Hierfür sind spezielle Schalter vorzusehen, mit denen man den Betrieb umstellt. Weiterhin soll ein Energiezähler verschaltet werden, der die erzeugte Energie einem momentan eingeloggten Konto zuordnen kann, damit im Konto des momentanen Benutzers ein Zähler erzeugte Energie hochgezählt werden kann.

Für die Visualisierung und Messung der Ergebnisse ist jedes Ergometer mit einem Computer auszustatten. Dieser PC dient zur Messwertaufzeichnung. Weiterhin sollen die Ergometer mit sturzsichern und geschützt ausgeführten Tablets im Bereich des Lenkers ausgestattet werden. Diese Tablets sollen als Tastatur und Eingabemedium dienen und werden am Mess-Computer angeschlossen. Hier kann man sich mit seinem Community-Konto einloggen oder auswählen ob der erzeugte Strom in das Stromnetz eingespeist wird oder zum Betrieb der verschiedenen angeschlossenen Verbraucher benutzt wird. Jeweils vor den Ergometern wird ein 32" LED-Monitor in gesicherter Ausführung angebracht. Dieser Monitor wird an dem Mess-Computer angeschlossen und dient sowohl als Ausgabemedium für die aktuellen Erzeuger-Werte, als auch zur Ausgabe von Erreichten Verbraucherstufen oder Schaltungsmöglichkeiten der Ergometer (Einzelbetrieb oder Teamleistung).

Maße / Raumbedarf

Zur Ermittlung des erforderlichen Platzbedarfs ist eine Simulation nach LEAN-Aspekt Ergonomie durchgeführt worden. Die Freiräume für Personen sind mit 1m² pro Person berechnet worden. Die Position der Freiräume werden wie folgt vorgenommen:

Simulation des Platzbedarfs der Medienstation M3

Durch die Simulation werden für einen entspannten Betrieb ein Breite von 4,5 x 1m = 4,5m. Für die Länge des Bereichs, in dem die Medienstation M3 aufgebaut wird gilt: 3 x 1m + 2 x 1,5m = 6m. Also ergibt sich für den Flächenbedarf der Station M3: 27m²

Inhaltliche Beschreibung / Szenario

Im Rahmen der Sensibilisierung für den Energiebegriff sollen an einer ersten Station, zu Beginn des Weges durch die Ausstellung, im Bewußtsein des Besuchers unvoreingenommen folgende Ziele spielerisch vermittelt werden:

• Die unterschiedlichen Energiearten (Licht, Strom, Wärme) sollen individuell spürbar gemacht werden.
• Die Dimension des Energiebegriffs soll erahnt und bewertet werden.
• Die Potenziale sinnvoller Energienutzung sollen erkannt werden.
• Indiviuell sollen reale Ziel und Handlungsalternativen entwickelt werden.
• Die Selbstwirksamkeit bei der Energieerzeugung soll erfahren werden.
• Teamarbeit soll initiiert und genutzt werden.

Dies soll technisch durch folgenden Aufbau realisiert werden:

• 2 umgebaute Ergometer bieten die Möglichkeit, selbst aktiv Energie zu erzeugen.
• Diese Ergometer sind an einer Skala mit verschiedenen Verbrauchern angeschlossen.
• Die Verbraucher sind von schwach nach stark angeordnet, d. h. der kleinste Verbraucher ist eine Glühbirne und es steigert sich bis hin zu einem Wasserkocher mit 1000W als stärkster Verbraucher.
• Das Ziel Teamarbeit wird realisiert über eine Zusammenschaltung der beiden Fahrräder um gemeinsam eine höhere Gesamtleistung zu erzielen
• Die Selbstwirksamkeit wird in jeglicher Tätigkeit an den Ergometern erfahrbar, da eine direkte Reaktion der Verbraucher erfolgt

Inhaltlich soll der Besuch der Station wie folgt ablaufen:

• Die Besucher betreten den Bereich der Medienstation M3 und werden auf die Ergometer aufmerksam
• Mit dem Ausprobieren der Ergometer sollen die Generatoren Strom erzeugen und die minimalsten Verbraucher zum Leuchten bringen.
• Die Besucher erkennen die Funktion des aufgebauten Systems: "Ich kann selbstwirksam Energie erzeugen"
• Sie versuchen einzeln die immer stärker werden Verbraucher zu aktivieren
• Im Wettstreit zum anderen Ergometer werden immer höhere Leistungen erzielt
• Gemeinsam in Teamarbeit kann der stärkste Verbraucher effektiv betrieben werden.
• Möglicher alternativer Verlauf: Der Besucher loggt sich mit seinem Community-Konto ein und überträgt die erzeugte Energie in das Stromnetz und bekommt damit einen Eintrag auf sein Community-Konto.

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