Windkraft (großes Modell)

Dies ist eine Sammlung von Ideen, wie man Experimente für erneuerbare Energien in möglichst alle Schularten bringen kann. Im Physikunterricht im Gymnasium kann man dies gut bei der kinetischen Energie zum Übergang in das Thema elektrische Energie und Spannung einsetzen. Jeder ist willkommen, Ideen einzubringen Fehlversuche/ Irrwege unbedingt auch dokumentieren

Spielzeug Windrad von Kosmos

Mit diesem Experimentierset von Kosmos, das über den Buchhandel erhältlich ist, kann man das Grundprinzip der Windkraft, Nebeneffekte und die Größenverhältnisse klären. Das Windrad lässt sich gut zerlegen und lagern.

Aktivität 1

• Durch einen Adapter kann man ein Glühbirnchen (z.B. 3,5V/0,2A) anschließen.

Details zum Adapter Dreht man dann das Windrad mit der Hand im Uhrzeigersinn, so kann man das Lämpchen zum Leuchten bringen und sieht gut den Zusammenhang zwischen Drehgeschwindigkeit und Leistung.

Video mit Glühbirnchen

Video mit Voltmeter

• Dabei wird auch deutlich, dass das Windrad durchaus Lärm erzeugt und fest am Boden verankert werden muss

Aktivität 2

• Misst man die Höhe (Fuß zu Spitze=85cm) und vergleicht das Windrad mit einem mittelgroßen Windrad von 170m Höhe, so erhält man einen Maßstab von 1cm ≙ 2m. Die Schüler herausfinden, dass eine kleine Spielfigur einen Menschen entspricht und ein Streichholzschachtel einem Haus. Passend zum AB Windausbau kann hier auch an die Wartung eines Windrads und die entstehenden Berufsbilder angeknüpft werden.
• Nun soll die in Bayern aktuell gültige 10H Regel im korrekten Maßstab nachgestellt und beurteilt werden.

• Mit einer Handytaschenlampe kann man den Sonnenverlauf nachspielen und beobachtet, dass die tatsächlich unangenehmen Schlagschatten nur in Ost-West-Richtung über weitere Abstände entstehen. Kreisförmige Abstandsregelungen sollen daraufhin hinterfragt und Alternativen benannt werden.

Weitere eher zeitaufwändige Aktivitäten

• Bei geeignetem Wind kann das Windrad auch im Freien betrieben werden und der Einfluss der Winkelstellung der Rotorblätter auf die erzeugte elektrische Leistung untersucht werden.
• im Rahmen eines Projektes/Planspiels kann bei einer gegebene Konstellation von Wohnhäusern nach einem geeigneten Standort für das Windrad gesucht werden.

Alternativen

Winlab bietet auch ein großes Windrad an, dass schon mit Anschlüssen versehen ist und immerhin 43cm hoch ist. Dieses kann auch die Anzahl der Rotorblätter wechseln, aber die Optik weicht stark von einem realen Windrad ab.

Es gibt eine Reihe von alternativen Modellen