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 (Quelle: www.christiani.de)

Technische Beschreibung

An Versuchständen zu den Themen Solarenergie und Windenergie werden betreute Versuche in Kleingruppen (5-7 Personen) durchgeführt. Dabei werden aktuell als Übergangslösung Experimentierkoffer der Firma IKS Solar verwendet. Wegen der sehr schwierigen Adaption der Versuche an Themen der nachhaltigen Energienutzung gehen wir bei der aktuellen Planung der Versuche von einer Realisation mit Experimentiertischen von Chrisitani oder dem Selbstbau von Versuchständen aus.

Nach einer Sensibilisierung der gesamten Besuchergruppe an einem zentralen Ort (Vorgespräch in einem geeigneten Raum wie z.B. ein Hörsaal) werden die Besucher in Kleingruppen von 5 bis 7 Personen aufgeteilt und an die Versuchstische gebracht. Dort besteht die Möglichkeit verschieden geschaltete Versuche durchzuführen und Ergebnisse in einen persönlichen Kontrollzettel einzutragen. Diese Kontrollzettel werden nach jedem Versuch kontrolliert 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. Minimal 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 durchgeführt und abschließend eine geleitete Diskussion über die Machbarkeit und Nachaltigkeit. 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 teilweise mit Multimetern Strom und Spannung gemessen, als auch Versuche durchgeführt, bei denen auf an den Versuchständen 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 gesunden Energiemix zu erzeugen. Diese Simulation soll auf einem Großdisplay für alle sichtbar durchgeführt werden und zawr in der Form, das Schieberegler die eine Anzahl von Wind- oder Solaranlagen angeben in Stellung der berechneten Werte positioniert werden und mit einem Simulationsbutton durchkalkuliert und auf Systemstabilität und Ausfallswahrscheinlichkeit geprüft werden und das Ergebnis symbolisch in Form einer Ampel angezeigt wird. Zur Steigerung der Attraktivität einer sachlichen Darstellung der Daten wird ein autostereoskopischer 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 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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