Zukunft durch Innovation in Mönchengladbach

Fahrradgenerator und Energiespeicher

In dem Kurs Fahrradgenerator und Energiespeicher ist es das Ziel jungen Schülern und Schülerinnen das Thema auf praktische Weise nahezubringen. Der Strom für das geliebte Handy kommt aus der Steckdose. Doch was bedeutet eigentlich eine volle Akkuladung. Welchen Aufwand muss man eigentlich betreiben, um sein Handy zu laden, wenn man selber für die Stromproduktion verantwortlich ist. Ein klassischer Fahrraddynamo macht schnell deutlich, wie viel Kraft man aufwenden muss, um nur eine Glühbirne zum Leuchten zu bringen. Gleichzeitig zeigt das Prinzip des Dynamos auch auf, dass Energie nur solange erzeugt wird, wie auch geradelt wird, wenn man diese nicht speichert.
In diesem Kurs werden Schülerinnen und Schüler einen Fahrradgenerator bauen. Der dauerhaft in der Schule platziert und genutzt werden soll. Der Generator wird durch Muskelkraft aufgeladen und dient dazu, die Handys der Schüler mit Strom zu versorgen. Der Akkustand sowie die Leistung bzw. die Energiegewinnung soll durch eine digitale Anzeige sichtbar gemacht werden. Zum Start des Kurses werden die Teilnehmenden zunächst aufgefordert den Stromverbrauch von Alltagsgegenständen zu messen und zu dokumentieren. Diese werden später ins Verhältnis zu der Energiegewinnung durch den Fahrradgenerator gesetzt. Die Teilnehmenden sollen selber erfahren, wie lange sie treten müssen, um einen Wasserkocher, einen Fernseher etc. zu benutzen. Wie viel unnötigen Strom verbraucht ein Monitor noch im Standby-Modus? Diese Erkenntnisse werden dokumentiert und sollen auch in einer Broschüre für Zuhause aufgearbeitet werden. Nach dem Thema Energiegewinnung und Verbrauch wird das Thema Energiespeicherung den Teilnehmenden auf zwei Wege verdeutlicht. Die Gruppe soll entscheiden, ob der Fahrradgenerator einen Energiespeicher erhalten soll oder ob er nur Strom liefert, wenn auch getreten wird. Will man überschüssigen Strom für andere sichern, oder soll man für den eigenen Stromverbrauch auch selber radeln müssen? Das Konzept der Stromspeicherung und welche Herausforderungen dahinterstecken, werden durch den Bau und das Experimentieren an einer Redox-Flow-Batterie verdeutlicht.

Im Prinzip stehen zwei Lernerfahrungen im Vordergrund. Wie viel Kraft und Zeit muss man aufwenden, um ein Handy zu laden und wie wichtig ist dabei das Konzept der Energiespeicherung.
Das Thema Energie wird in diesem Kurs physikalisch, chemisch, biologisch sowie sozial betrachtet.
Zusätzlich werden Teilnehmenden beim Bau des Fahrradgenerators Fertigkeiten aus dem Bereich Elektrotechnik, Mechanik sowie Holzbearbeitung vermittelt. Bei der Gestaltung der Broschüre wird zudem ein Graphikprogramm eingesetzt werden.


Energiegewinnung und Energiespeicherung sind zwei der wichtigsten Themen in der aktuellen Umweltdiskussion. „Mit der Verabschiedung des Gesetzes zu Erneuerbaren Energien (EEG 2017) am 8.Juli 2016 macht es sich die Bundesrepublik zum Ziel, den Anteil des gewonnenen
Stroms aus erneuerbaren Energiequellen bis 2025 auf 40-45% zu erhöhen, bis 2050 sollen es sogar mindestens 80% sein [1]. Doch dieses Vorhaben ist mit einigen Schwierigkeiten verbunden. Erneuerbare Energien werden in Deutschland hauptsächlich aus Sonnen- und Windenergie gewonnen. An sehr sonnigen und windigen Tagen wird der Energiebetrag, welcher zur Deckung des Energiebedarfs benötigt wird, durch den Einsatz von Photovoltaiksystemen und Windkraftanlagen überschritten. Dies kann sich auf das Stromnetz negativ auswirken. Untersuchungen des National Research Council (CNRC-NRC) haben gezeigt, dass ein elektrisches Netz destabilisiert werden kann, wenn „nicht zuteilbare erneuerbare Energien“ 20% der Energiegewinnungskapazität des Stromnetzes überschreiten [2]. Andererseits kann der Energiebedarf an wolkigen und windstillen Tagen, den sogenannten dunkel Flauten, nicht gedeckt werden. Um das Gelingen der im Jahr 2011 beschlossenen Energiewende zu gewährleisten, muss der gewonnene überschüssige Strom gespeichert und an dunkel Flauten zur Stromnutzung wieder verfügbar gemacht werden. Aus diesem Grund werden zukünftig Energiespeicher eine immer größere Rolle für unsere Gesellschaft spielen.“(Auszug aus Redox-Flow-Batterien im Unterricht)




Ansprechpartner/in

Björn Hollburg
hollburg@wfmg.de
+49(0)2161 82379-780

Ricarda Sybertz
Sybertz@wfmg.de
+49(0)2161 82379-781

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