Erneuerbare Energien: Sonne

Betrieb einer LED mit Solarenergie

Prinzip Eine rote Leuchtdiode benötigt etwa 2 V- als Versorgungsspannung, sie kann also nicht mit einer einzelnen Solarzelle betrieben werden. Der Gerätesatz enthält eine Solarbatterie, die die erforderliche Spannung liefert. Der Versuch soll verdeutlichen, wie man einzelne Solarzellen so kombinieren kann, dass sie dieselbe Spannung wie die Solarbatterie erzeugen: Sie werden in Reihe geschaltet, sodass sich ihre Spannungen addieren können. Dasselbe Prinzip nutzt die Solarbatterie. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 26 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Solarzellen, Windenergie, Wasserkraft • Sicheres Experimentieren: die Lampe ist vor Berührung geschützt, das Gehäuse ist mit Hilfe von Bohrungen gut durchlüftet und erhitzt sich nur wenig • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform")

Die Dunkelkennlinie einer Solarzelle

Prinzip Bei abgedunkelter Solarzelle wird die Stromstärke in Abhängigkeit von der Spannung gemessen.  Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 26 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Solarzellen, Windenergie, Wasserkraft • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform") • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Die Solarzelle

Die Solarzelle als Diode

Prinzip Die Schüler sollen das Verhalten einer unbeleuchteten Solarzelle kennenlernen. Dazu wird an die Solarzelle eine Gleichspannung angelegt und mit Hilfe einer Glühlampe untersucht, ob ein Strom fließt. Anschließend wird die Spannung umgepolt. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 26 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Solarzellen, Windenergie, Wasserkraft • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform") • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Eigenschaften einer Solarzelle - Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke

Prinzip Bei der Erschließung alternativer, nicht fossiler Energiequellen spielt die Solarzelle eine wichtige Rolle. Sie wandelt unmittelbar Lichtenergie in elektrische Energie um. In diesem Versuch wird der Einfluss der Beleuchtungsstärke auf Leerlaufspannung und Kurzschlussstromstärke untersucht. Die Beleuchtungsstärke kann durch Wahl des Abstandes oder des Beleuchtungswinkels verändert werden. Vorteile • Keine zusätzlichen Kabelverbindungen zwischen den Bausteinen nötig - übersichtlicherer und schnellerer Aufbau • Kontaktsicherheit durch puzzelartig verzahnbare Bausteine • Hartvergoldete, korrosionsbeständige Kontakte • Doppelter Lernerfolg: Elektrischer Schaltplan auf der Ober- und reele Bauteile auf der Unterseite sichtbar

Einfluss der Beleuchtung auf Spannung und Stromstärke einer Solarzelle

Prinzip Bei der Erschließung alternativer, nicht fossiler Energiequellen spielt die Solarzelle eine wichtige Rolle. Sie wandelt unmittelbar Lichtenergie in elektrische Energie um. Die Schülerinnen und Schüler untersuchen, ob sich die Entfernung der Lichtquelle auf die erzeugte Spannung und Stromstärke einer Solarzelle auswirkt. Das wesentliche Resultat dieses Versuches lautet, dass die Spannung relativ konstant bleibt, während die Stromstärke mit der Entfernung der Lichtquelle stark abnimmt. Im Versuch wird die Beleuchtung durch den Abstand der Solarzelle zur Lichtquelle verändert. Stromstärke und Spannung der Solarzelle werden gemessen. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 26 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Solarzellen, Windenergie, Wasserkraft • Sicheres Experimentieren: die Lampe ist vor Berührung geschützt, das Gehäuse ist mit Hilfe von Bohrungen gut durchlüftet und erhitzt sich nur wenig • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform")

Einfluss der Fläche einer Solarzelle auf Spannung und Stromstärke

Prinzip Im Versuch wird die Fläche der Solarzelle mit einer schwarzen Pappe abgedeckt. Stromstärke und Spannung der Solarzelle werden gemessen. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 26 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Solarzellen, Windenergie, Wasserkraft • Sicheres Experimentieren: die Lampe ist vor Berührung geschützt, das Gehäuse ist mit Hilfe von Bohrungen gut durchlüftet und erhitzt sich nur wenig • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform")

Einfluss der Oberfläche auf die Absorption von Solarenergie

Prinzip In diesem Versuch wird das weiße Zelt in der Wüste durch eine weiße Absorberplatte, die 5 Minuten von einer Halogenlampe beschienen wird, simuliert. Die Temperaturdifferenz vor und nach der Bestrahlung wird mit der einer schwarzen Absorberplatte verglichen. Daraus ergibt sich, dass die weiße Platte weniger Solarenergie aufnimmt und sich somit weniger aufheizt. Dieses Ergebnis soll von den Schülern auf praktische Beispiele, wie das weiße Zelt der Beduinen und die schwarze Haut des Eisbären, übertragen werden.  Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 17 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energien Grundlagen und Wärmeenergie • Sicheres Experimentieren: die Lampe ist vor Berührung geschützt, das Gehäuse ist mit Hilfe von Bohrungen gut durchlüftet und erhitzt sich nur wenig • Stabiler Versuchsaufbau durch Einsatz der optischen Bank

Einfluss der Position des Absorbers in der Parabolrinne auf die Erwärmung

Prinzip Dieser Versuch verdeutlicht, wie stark eine genaue Ausrichtung des Reagenzglas und der Parabolrinne das Erwärmen des Wassers im Reagenzglas beeinflusst. Bereits kleine Abweichungen vom Brennpunkt resultiert in einer deutlich schwächeren Erwärmung. Die genaue Ausrichtung ist in größeren Anlagen wichtig, um einen möglichst hohen Wirkungsgrad in der Erwärmung zu erlangen. Dieses Prinzip wird auch bei Solarkochern zum Zubereiten von Speisen genutzt. In diesem Fall muss sich der Topf im Brennpunkt des Spiegels befinden, um eine schnelle Erwärmung beziehungsweise einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen. Diese Versuche sollen die Auswirkungen der genauen Positionierung eines Absorbers in einer Parabolrinne verdeutlichen. Es werden zwei Messreihen für den Temperaturverlauf erstellt und miteinander verglichen. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 26 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Solarzellen, Windenergie, Wasserkraft • Sicheres Experimentieren: die Lampe ist vor Berührung geschützt, das Gehäuse ist mit Hilfe von Bohrungen gut durchlüftet und erhitzt sich nur wenig • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform")

Einfluss von Wärmedämmung auf die Absorption von Solarenergie -

Prinzip Die Temperaturerhöhung ist bei der isolierten schwarzen Platte sehr viel höher als bei der frei stehenden. Wenn die Platte nicht isoliert ist, kann sie durch vorbeiströmende Luft und durch Abstrahlung mehr Wärmeenergie abgeben als die isolierte Platte   Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 17 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energien Grundlagen und Wärmeenergie • Sicheres Experimentieren: die Lampe ist vor Berührung geschützt, das Gehäuse ist mit Hilfe von Bohrungen gut durchlüftet und erhitzt sich nur wenig • Stabiler Versuchsaufbau durch Einsatz der optischen Bank

Erwärmen von Wasser in einem Sonnenkollektor

Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 17 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energien Grundlagen und Wärmeenergie • Sicheres Experimentieren: die Lampe ist vor Berührung geschützt, das Gehäuse ist mit Hilfe von Bohrungen gut durchlüftet und erhitzt sich nur wenig • Stabiler Versuchsaufbau durch Einsatz der optischen Bank

Erwärmen von Wasser mit einer Parabolrinne

Prinzip Dieser Versuch verdeutlicht das Prinzip der Erwärmung von Flüssigkeiten mithilfe einer Parabolrinne und deren Vorteile. Durch die Parabolrinne ist es möglich, einen größeren Anteil der eintreffenden Energie zu nutzen, dies steigert den Wirkungsgrad der Apparatur. Diese Versuche sollen die Auswirkungen einer Parabolrinne auf die Erwärmung von Wasser in einem Reagenzglas durch eine Lampe oder die Sonne zeigen. Dafür wird der Temperaturverlauf des Wassers im Reagenzglas untersucht. Vorteile • Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 26 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energie Solarzellen, Windenergie, Wasserkraft • Sicheres Experimentieren: die Lampe ist vor Berührung geschützt, das Gehäuse ist mit Hilfe von Bohrungen gut durchlüftet und erhitzt sich nur wenig • Das verwendete Netzgerät ist vielfältig einsetzbar und besonders geeignet für Schülerversuche für alle Altersstufen ("RiSU 2016 - Konform")