Drehbuch M3

Station

M3

Titel der Station

Energie "erlebbar machen", Ergometer-Installation

Projektverantwortliche

Prof. Dr. Michael Radermacher

Institut

Institut für Mathematik- und Technikdidaktik (IMT)

Abbildung

Bestehende Lösungen mit Ergometern in verschiedenen Lokalitäten

Energierad der Firma Christiani zum Anschluss verschiedener Verbraucher im Lenkerpanel

Ergometer im historischen Museum Bielefeld zum Betrieb von Projektionssystemen zum Thema Industrialisierung in der Textilindustrie

Unsere Umsetzung

Technische Beschreibung

Zwei Ergometer werden so 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 die erzeugte Energie erfassen 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 sturzsicheren 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 Positionierung der Freiräume wird wie folgt vorgenommen:

Simulation des Platzbedarfs der Medienstation M3

Durch die Simulation wird für einen entspannten Betrieb eine Breite von 4,5 x 1m = 4,5m vorausgesetzt. 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 eines Besuches der Ausstellung betritt der Besucher als ersten Raum den Energieraum. In diesem Raum sind hauptsächlich zwei Medienstationen aufgebaut, an denen speziell das Thema Energie anschaulich behandelt wird. Medienstation M3 - "Energie erlebbar machen" wird im Weiteren beschrieben. Medienstation M7 - "Helgoland-Workshop" folgt im Anschluss an Medienstation M3 und ist in Drehbuch M7 beschrieben.

Ein unvoreingenommener Besucher betritt den Energieraum und wird auf die Medienstation M3 aufmerksam. Konkret sieht er zwei umgebaute Ergometer. Vor den Ergometern befindet sich auf den Wanddisplays eine Skala oder eine Animation, die im Ruhezustand gezeigt wird und die Aufmerksamkeit auf die Ergometer lenken soll. Der Besucher soll dann im nächsten Schritt die Ergometer verwenden und erkennen, das sein körperlicher Einsatz beim Benutzen der Pedale zur Stromerzeugung führt. Damit soll die Selbstwirksamkeit grundlegend erkannt werden. Jetzt sollte der Benutzer erkennen, dass die vor ihm dargestellte Skala verschieden starke Verbraucher starten kann. Auf verschiedenen Leistungsstufen werden verschiedene Verbraucher aktiviert, ohne das der zuvor verwendete Verbraucher abgeschaltet wird. Bei Erreichen von 6 W Leistung würde bei der ersten Stufe eine Energiesparlampe leuchten. Bei der nächsten Stufe würde zusätzlich zu der Energiesparlampe ab 60 W noch eine klassische Glühlampe erleuchten. Erreicht der Besucher Stufe drei, so würde ein Monitor ab 250 W ein Foto darstellen. Bei Erreichen der vierten und letzten Stufe soll ein Wasserkocher dauerhaft mit 1000 W betrieben werden, um einen Liter Wasser zum Kochen zu bringen. Bei dem beschriebenen Ablauf beschäftigen sich die ersten drei Stufen der Energieerzeugung ausschließlich mit Licht, während auf der vierten und obersten Stufe zusätzlich der Energieträger Wärme hinzustößt. Vorrangig sollen dabei die Unterschiede der Energiearten erkannt werden. Während für die ersten drei Stufen eine eigenständige Energieerzeugung ohne starke körperliche Belastung möglich ist, muss bei Stufe vier erheblich mehr Aufwand betrieben werden. Es muss eine Lösung gefunden werden, dauerhaft 1000 W zu erzeugen. Die erste Möglichkeit besteht darin, dass eine Gruppe von Besuchern sich abwechselt, um Leistung dauerhaft garantieren zu können. Da diese Vorgehensweise aber unterstellt, das der Besucher den Sitz des Ergometers mit seinem Nachfolger tauscht, entstehen Zeiten, in denen keine Energie durch Pedaltritte erzeugt wird. Eine Alternative dazu bildet die zweite Möglichkeit. Während bisher jeder eigenständig Strom über die Ergometer erzeugt hat, bietet eine Zusammenschaltung der Ergometer die Möglichkeit zur Teamarbeit. Gemeinsam können die 1000 W Leistung besser gestemmt werden, da es für jeden nur noch 500 W aufzubringende Leistung ist. Somit wird auch der Gemeinschaftsgedanke, das man als Gruppe mehr bewegen und erreichen kann, gestärkt. Der Besuch dieser Medienstation soll auf spielerische Herangehensweise physikalische Grundlagen, Potenziale sinnvoller Energienutzung und die Selbstwirksamkeit vermitteln. Durch Integration der Community in die Medienstation kann den BesucherInnen darüber hinaus die Möglichkeit gegeben werden, sich an den Ergometern in die Social-Community einzuloggen und die im Energieraum erbrachte Leistung ihrem Profil zuzuordnen. Dabei ist der Wettbewerbscharakter mit einem Ranking und dem damit verbundenen Bestreben, die "Highscore-Zahl" zu erreichen, sehr erwünscht. Gerade durch diesen spielerischen Aspekt der Medienstation kann eine intrinsische Motivation des Benutzers erreicht werden.

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