Und wo kommt diese Energie her? Einen Großteil davon gewinnen wir aus den fossilen Brennstoffen Gas, Öl und Kohle. Aber auch aus Kernenergie wird ein Teil unseres Strombedarfes gedeckt. Doch diese Arten der Energiegewinnung haben unterschiedliche Nachteile:
Die Maßeinheit, mit der Energie und Arbeit gemessen wird, heißt Joule (J).
Worin liegen die Nachteile dieser Form der Nutzung von Wasserenergie?
Wie wird aus Wasserenergie Strom?
Wie du eben gelernt hast, benutzt der Mensch schon seit Hunderten von Jahren die Bewegungsenergie des Wassers, um damit Maschinen direkt anzutreiben. Im Zuge der Industrialisierung verzichtete man auf die direkte Nutzung der Wasserenergie und verwendete stattdessen elektrischen Strom. Doch wie kann man aus Wasserenergie Strom gewinnen?
Wie funktioniert die Wasserturbine?
Das Wasserrad überträgt seine Rotationsenergie auf das Transmissionsrad. Ein Keilriemen (Silikonring) überträgt die Drehbewegung auf das Antriebsrad des Solarmotors. Dieser dient als Generator und wandelt die Drehenergie in elektrische Energie um und bringt die Leuchtdiode zum Leuchten.
Als Sonnenenergie oder Solarenergie bezeichnet man die von der Sonne durch Kernfusion erzeugte Energie, die in Teilen als elektromagnetische Strahlung (Strahlungsenergie) zur Erde gelangt. Der mengenmäßig größte Nutzungsbereich ist die Erwärmung unseres Planeten.
Mit Hilfe der Solartechnik lässt sich die Sonnenenergie auf verschiedene Arten nutzen:
Finde durch Experimente die Antworten zu folgenden Fragen:
Vergleiche die Bewegung des Solarfahrzeuges bei Nutzung der Reihen- und Parallelschaltung.
Ein Fahrzeug, das mit „Sonnenstrom“ fährt, zählt nicht automatisch zu den Solarfahrzeugen. Tankt ein Fahrzeug zum Beispiel seinen Strom ausschließlich an einer Solartankstelle, so ist der Strom zwar aus Sonnenlicht gewonnen, das Fahrzeug selbst ist aber ein Elektrofahrzeug.
Baue das Modell Elektrofahrzeug mit der Solarladestation auf (siehe Bauanleitung).
Sicher hast du bei deinen Versuchen mit den Solarmodulen festgestellt, dass diese Energiegewinnung einen Nachteil hat. Die Modelle bleiben stehen, sobald sie sich außerhalb der Lichtquelle oder im Schatten befinden. Deshalb ist es wichtig, die Modelle für diese Zeit mit einem Energiespeicher auszustatten, der mit Solarenergie aufgeladen wird.
Ein solcher Energiespeicher ist der im Baukasten enthaltene Goldcap. Er setzt sich aus zwei Aktivkohlestücken zusammen, die nur durch eine dünne Isolierschicht voneinander getrennt sind. Der Goldcap zeichnet sich durch seine extrem hohe Kapazität aus. Der von dir verwendete Kondensator hat eine Kapazität von 10 F (Farad).
Du kannst den Goldcap einsetzen wie einen kleinen Akku. Der Vorteil gegenüber dem Akku besteht darin, dass man den Goldcap sehr schnell aufladen kann, dass er nicht überladen werden kann und auch keine Tiefentladung durchgeführt werden kann. Trotz des Namens ist leider kein Gold drin! Goldcap ist eine Produktbezeichnung, die der Hersteller dem speziellen Kondensator gegeben hat.
Achtung Explosionsgefahr! Der Goldcap darf auf keinen Fall an eine Spannung über 3 V angeschlossen werden, sonst besteht Explosionsgefahr! Also auf keinen Fall den Goldcap an eine gewöhnliche 9 V fischertechnik-Stromversorgung anschließen.
Tanken des Elektrofahrzeugs - dazu schließt du es an der Solartankstelle an. Bei entsprechender Lichtenergie wird der Goldcap geladen. Ist dieser geladen (LED leuchtet) schließt du den Goldcap am Solarmotor an. Wird der Taster gedrückt, fährt das Fahrzeug los.
Wenn du ein Messgerät besitzt, kannst du parallel zum Laden die Spannung am Goldcap messen. Dabei kannst du ablesen, wie weit der Ladevorgang fortgeschritten ist.
Welche Funktion hat die Leuchtdiode in der Solarstation? Sie dient als Ladekontrollanzeige. Ist der Goldcap vollgeladen, leuchtet die LED.
Informiere dich im Internet über Möglichkeiten der regenerativen Energiegewinnung.
Die im Modell eingebaute LED stellt die einzelnen Stromverbraucher wie Licht, Fernseher und vieles mehr dar.
Zuerst soll die LED durch die Windturbine Strom bekommen.
Verdrahte die elektrischen Komponenten entsprechend der Bauanleitung. Der Nachteil dieser Schaltung ist, dass die LED nicht leuchtet, wenn kein Wind vorhanden ist.
In dieser Aufgabe soll die LED durch die Solarzellen Strom bekommen.
Verdrahte die elektrischen Komponenten entsprechend der Bauanleitung. Der Nachteil dieser Schaltung ist, dass die LED nicht leuchtet, wenn keine Sonnenenergie vorhanden ist.
In dieser Aufgabe soll Wind- und Sonnenenergie kombiniert werden. Der Goldcap dient als Energiespeicher.
Verdrahte die elektrischen Komponenten entsprechend der Bauanleitung. Mit dieser Schaltung gleichst du die Nachteile der beiden vorherigen Aufgaben aus.
Bei bestehendem Wind (Mini-Taster ist nicht gedrückt) bezieht
das Haus über die Windkraft Strom. Die LED leuchtet.
Gleichzeitig wird durch die Solaranlage der Goldcap geladen.
Ist es windstill, wird der Mini-Taster gedrückt. Die LED wird somit
über den Goldcap mit Solarstrom versorgt.
Was ist, wenn etwas nicht geht?
TABELLE