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

Technische Beschreibung

An zwei Versuchsständen werden betreute Versuche in Kleingruppen (5-7 Personen) zu den Themen Solarenergie und Windenergie durchgeführt. Dabei werden Experimentiertische der Firma Christiani verwendet. Diese Arbeitstische ermöglichen eine Fokussierung bei den durchgeführten Versuchen auf die Nachhaltige Energienutzung.

Nach einer Sensibilisierung der gesamten Besuchergruppe an einem zentralen Ort vor dem Versuchsaufbau werden die Besucher in Kleingruppen von 5 bis 7 Personen aufgeteilt und an die Versuchstische gebracht. Dort werden, angeleitet von geschulten Betreuern, verschieden geschaltete Versuche durchgeführt und die Ergebnisse in einen persönlichen Kontrollzettel einzutragen. Diese Kontrollzettel werden nach jedem Versuch ausgewertet und besprochen.

Die Versuchsreihenfolge lautet wie folgt:

• Workshop Windenergie:
  • Versuch 1: Vom Wind zum Sturm im Modell
  • Versuch 2: Energieausbeute in Abhängigkeit von der Flügelstellung
  • Versuch 3: Grenzen des Systems
  • Versuch 4: Der optimale Standort für den Windenergiekonverter

• Workshop Solarenergie:
  • Versuch 1: Stromerzeugung mit Strahlungsenergie aus Sonne, Neonröhre und Lampe
  • Versuch 2: Energieausbeute in Abhängigkeit vom Einfallswinkel
  • Versuch 3: Energieausbeute bei Schatten auf den Solarzellen
  • Versuch 4: Mögliche Energieausbeute am Standort Helgoland

Jeder Workshop ist mit einer Dauer von ca. 45 Minuten kalkuliert und für eine Personenzahl von 5 bis 7 Personen konzipiert. Mindestens sollten 3 Personen teilnehmen. Für die Betreuung des Workshops ist technisch geschultes Personal notwendig, da Schaltungen vorgenommen werden müssen. Pro Workshop ist eine Person für die Durchführung des Workshops vorzusehen. Nach jedem Versuch wird eine Nachbesprechung und abschließend eine geleitete Diskussion über die Machbarkeit und Nachaltigkeit durchgeführt. Die Versuche in beiden Workshops bauen aufeinander auf und benötigen die im Rahmen des pädagogischen Konzepts festgelegte Reihenfolge.

Visualisierung: Bei der Durchführung der Versuche werden sowohl mit Multimetern Strom und Spannung gemessen als auch Versuche durchgeführt, bei denen auf an den Versuchsständen angebrachten Touchscreens erreichte Werte abgelesen werden müssen. Abschließend soll die gesamte Gruppe versuchen, mit ihren aus den einzelnen Energieträgern (Sonne und Wind) errechneten Werten einen nachhaltigen Energiemix zu erzeugen. Diese Simulation soll auf einem Großdisplay für alle sichtbar durchgeführt. Dazu werden Schieberegler, die eine Anzahl von Wind- oder Solaranlagen angeben, in Stellung der berechneten Werte positioniert. Mit einem Simulationsbutton können sie durchkalkuliert und auf Systemstabilität und Ausfallswahrscheinlichkeit geprüft werden. Das Ergebnis wird symbolisch als Ampel angezeigt. Zur Steigerung der Attraktivität der sachlichen Darstellung der Daten wird ein autostereoskopisches Display zur 3D-Darstellung benutzt.

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 M7

Damit ein entspannter Betrieb der Medienstation M7 gewährleistet werden kann, ist eine Fläche von 34 m² vorzusehen, da die Station von allen Seiten zugänglich sein soll. Sollte mehr Platz zur Verfügung stehen, sollten ruhig 44 m² für diese Station verwendet werden. Zusammen mit Station M3 und einer Freifläche von 10 m² kommt der Energieraum auf eine Gesamtfläche von 70 m²

Inhaltliche Beschreibung / Szenario

Die Besucher sollen im Rahmen der weiteren Sensibilisierung für nachhaltige Energieträger in der Rolle des Forschers die Komplexität und Zusammenhänge der Energieträger innerhalb eines lokalen Szenarios erkennen. Folgende Teilziele werden analog zu Medienstation M3 verfolgt:

• 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.

Inhaltlich soll der Besuch der Station wie folgt ablaufen:

• Die Besucher werden in den Bereich der Medienstation M7 geführt
• Handouts werden zu beiden Workshops ausgeteilt
• Durch betreute Selbstversuche werden die oben genannten Ziele vermittelt
• In der Endsimulation werden die errechneten Werte zu einem "gesunden", stabilen Energiemix zusammengesetzt
• Optional können für erreichte Teilziele bei den Versuchen Punkte auf ein oder mehrere Community-Konto(s) für eingeloggte Benutzer verteilt werden.

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