Lernzirkel Windkraft

Ablauf

Es werden 4 Stationen aufgebaut: vgl auch dieses Video

Spannung erzeugen am Modell
Schatten und Größenvergleich am Modell
Leistung in Abhängikeit vom Rotor
Leistung in Abhängigkeit vom Wind

Bilder zum Versuch

Station 1 :

großes Windrad
3,5V Lämpchen mit Fassung und Ministeckbrett
Adapter
Multimeter

Ein Schüler hält das Windrad fest, ein zweiter dreht den Rotor. Adapter unbedingt mit Gummis fixieren, damit ein guter Kontakt entsteht

Das dabei große Kräfte auftreten ist ein Ziel der Station, da dies erklärt, warum Windräder massive Betonfundamente benötigen.

Adapter im Windrad
Adapter einzeln

Station 2

großes Windrad
Zollstöcker
Modellhäuser in verschiedenen Maßstäben

Maßstab des Windrades bestimmen, um ein Gefühl für die 10 H Regel zu bekommen.

Station 3

Pasco Spannungs- und Stromstärkesensor als Leistungmesser geschalten
47 Ohm Widerstand
verschiedene Rotoren
Fön und Stangenmaterial
Pappe um den Luftstrom zu unterbrechen

Windräder austauschen, um festzustellen, dass die Leistung massiv vom Rotor und besonders von der Rauhigkeit abhängt. Tipp: mit einer Pappe den Luftstrom unterbrechen, um den Rotor zum Stillstand zu bringen ohne den Fön zu berühren und dabei zu dejustieren.

Station 4

Pasco Spannungs- und Stromstärkesensor als Leistungmesser geschalten
47 Ohm Widerstand
ein Rotor (z.B. der vierblättrige)
Fön und Stangenmaterial
Windmesser

Hier wird die Windgeschwindigkeit verändert, indem der Fön von schwacher auf starke Stärke gestellt wird, dann die Windgeschwindigkeit und die Leistung gemessen. Es zeigt sich, wenn die Windgeschwindigkeit um einen Faktor < 2 steigt, kann die Leistung um > 5 steigen.

Windgeschwindigkeit bei schwacher Stellung
Windgeschwindigkeit bei starke Stellung
hält man einen weiteren Rotor in den Windstrahl, so geht die Leistung massiv zurück