Vom Sand zum Strom

Schülerinnen und Schüler entdecken die Solarzelle

20 Schülerinnen und Schüler der Erweiterten Realschule Rehlingen-Siersburg (ERS) machten sich am 30. Oktober 2007 auf, die Geheimnisse der Photovoltaik zu lüften. Dazu kamen sie in das Labor von Dr. Bernd Schurich, Professor der HTW und wurden von seinen Mitarbeitern bei ihrer Forschertätigkeit unterstützt.

Hintergrund ist das vom saarländischen Umweltministerium initiierte schulische Modellprojekt "Erneuerebare Energie – ein Beitrag zum Klimaschutz". Kern ist die Errichtung einer Photovoltaik-Anlage auf dem Dach der ERS. Das wäre an sich nichts Besonderes, wenn das begleitende Unterrichtsprojekt nicht wäre – das sorgt nämlich für nachhaltige Wissens-, Lern- und Bildungseffekte: Mit einem fächerübergreifenden Unterrichtsprogramm in Zusammenarbeit mit der HTW beschäftigen sich Schüler- und LehrerInnen im regulären Unterricht und in Projektarbeit mit dem Thema Solarenergie.

Am 30. Oktober stand der Projekttag an der HTW auf dem Programm. Unter wissenschaftlicher Begleitung wurden in Gruppenarbeit Photovoltaik-Anlage aufgebaut, Versuche durchgeführt und erste theoretische Kenntnisse erarbeitet und präsentiert.

Die 20 SchülerInnen wurden auf fünf Gruppen zu je vier SchülerInnen verteilt. Die erste Gruppe untersuchte mit dem Raster-Elektronen-Mikroskop (REM) der HTW verschiedene Solarzellen. Sie entdeckten, dass es verschiedene Sorten von Solarzellen gibt und erläuterten den anderen Schülern und ihren Lehrern den Aufbau und die Funktionsweise einer Solarzelle. Besonders interessant war die Entstehungsgeschichte vom Sand zur Solarzelle.

Die nächste Gruppe hatte sich mit den Grundlagen der Kollektoren befasst. Mit einem einfachen Kartonmessversuch ermittelten sie die richtige Solarzelle für den jeweiligen Zweck. Dazu wurde ein DinaA4-breiter Karton mit einem DinA5-großem Loch versehen, im zweiten Versuchsaufbau erhielt er eine Glasscheibe vor das Loch, im dritten Versuchsaufbau wurde der Karton innen zusätzlich isoliert und im vierten Versuchsaufbau wurde er innen mit schwarzer Pappe ausgelegt. Danach wurden alle vier Kartons mit einer 500 Watt Lampe bestrahlt und die Temperatur im Inneren des Kartons wurde für eine bestimmte Zeit gemessen. Beim 3. und 4. Versuchsaufbau stieg die Temperatur konstant, der zweite Versuchsaufbau zeigte den schlechtesten Temperaturwert, da die Glasscheibe die Strahlung absorbierte und diese nur vermindert in den Karton gelangte, der 1. Versuchsaufbau hingegen hatte den schnellsten Temperaturanstieg, konnte aber nicht die Temperaturen erreichen, die der 3. und 4. Versuchsaufbau erreichten.

Als Ergebnis hielten die SchülerInnen fest: je nach Anwendung sollte die Solar-Anlage gewählt werden. Der 1. Versuchsaufbau ist der kostengünstigste und würde sich beispielsweise für ein Hallenbad eignen, da hier keine hohen Temperaturen erreicht werden müssen, während 3. und 4. sicherlich bei einer Warmwasseranlage erste Wahl sein sollten.

Die nächste Gruppe hatte Leistungsmerkmale eines Flachkollektors bestimmt. Dazu hatten sie einen Kollektor einer Sonnensimulatorlampe ausgesetzt, der die Wärme der Lampe absorbiert und damit Wasser heizt.

Messungen an Solarzellen hatte die vierte Gruppe durchgeführt und ermittelt, was bei der Ausrichtung und dem Aufbau einer Solaranlage zu beachten ist.

Die fünfte Gruppe schließlich hatte sich mit der Funktionsweise der Photovoltaik-Anlage auseinandergesetzt und konnte das Wissen der ersten Gruppen damit kompletieren.
Die Verantwortlichen sind mit dem Tag an der HTW sehr zufrieden. Die Schülerinnen hatten sich durchweg interessiert und sehr aufmerksam verhalten, sagte die Schulleiterin der ERS, Angelika Feld. Sie haben sich Wissen selbständig angeeignet und ihre Ergebnisse gut präsentiert. Ihr Dank ging an Schurich und seine Mitarbeiter Christoph Pontius, Michael Schmidt, Bernhard Thome und Dr. Olivia Freitag-Weber vom REM-Labor.

Die Errichtung einer Photovoltaik-Anlage auf dem Dach der Schule, aber vor allem die alters-und sachgerechte Einbeziehung der Jugendlichen verbindet die Wissensvermittlung mit dem konkreten technischen Projekt und schafft damit eine veränderte innovative pädagogische Situation und Motivationsgrundlage. Das Engagement der SchülerInnen hat gezeigt, dass dieses Konzept aufgeht. Es wäre wünschenswert, in Zukunft weitere Projekte dieser Art zu realisieren.

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