Photovoltaik-AGEine Information über Intention und Verwirklichung des Photovoltaik-Projektes an der Kooperativen Gesamtschule Rastede von Claudia Berger und Malte Bormann. Inhaltsverzeichnis 1. Die Arbeitsgemeinschaft ‚Photovoltaik’ 2. Die solaren Anlagen der KGS Rastede 3. Lernwerkstatt und Experimentieranleitungen 5. Anhang
„...Dies alles klingt sehr einfach und primitiv. In einer gewissen Weise ist es das auch. Aber man hat, wenn man diesen Versuch versteht, schon die 1. Grundlage für alles weitere in der Solarenergie.“ Das hat Lena als Kommentar zu einem unserer Grundversuche geschrieben. Sie war damals in der 7. Klasse und beteiligte sich aktiv in der Photovoltaik-Arbeitsgemeinschaft. Tatsächlich erlaubt die Einfachheit der Grundversuche und der Grundphänomene einen Einstieg in die Solarenergie ohne viel Physik und Technik. Neben einem unmittelbar eingängigen Zugang zur Thematik war unser Ziel, die Vielfalt solarer Energiegewinnung in der Schule zu nutzen. Frischer Wind in der Cafeteria, solar gebrühter Tee, warmes Wasser aus einem Solarkollektor für unseren Hausmeister und eine Visualisierung, die allen in der Schule über die momentane ‚Ernte’ an Sonnenenergie Auskunft gibt. Dies sind nur einige Beispiele aus dem Solarprojekt der KGS Rastede, die seit Beginn des Projektes im Jahre 1996 verwirklicht wurden. Skeptiker mögen anmerken, dass für diese Art der Energiegewinnung der Standort Deutschland der falsche ist und dies wohl mehr für den sonnigen Süden in Frage kommt. Weit gefehlt! Auf das „Wie“ kommt es an. Doch leider ist es in der Tat nicht so ganz einfach. Deutschland hat eine Vorreiterrolle in Erforschung und Produktion von Solartechnik eingenommen, obwohl es nicht von der Sonne verwöhnt ist. Gerade Heranwachsende stellen immer wieder die Frage: Wenn die Nutzung der Sonnenenergie doch so viele unserer Probleme löst, warum nutzen wir sie dann nicht längst flächendeckend? Nun, zu den komplexen, ökonomischen Strukturen ist uns leider kein einfacher Zugang eingefallen. Möge sich eine höhere Akzeptanz als Folge eines breiter gestreuten Wissens um diese Technik einstellen. Das zarte Pflänzchen Photovoltaik hat sich an unserer Schule in der Zwischenzeit zu einem stattlichen Gewächs gemausert. Mit einem gewissen Stolz geben wir zu, inzwischen über die umfassendste Solaranlage aller Schulen im weiteren Umkreis zu verfügen. Aber trotz allem gibt es noch viel zu tun, vor allem auf der pädagogischen Seite. Es darf nicht sein, dass zur Jahrtausendwende Jugendliche immer noch unreflektiert den Satz der Elterngeneration übernehmen: „Solarenergie lohnt sich nicht, ist viel zu teuer und nur was für Spinner!“, und dergleichen mehr. Das ist ein immer noch lohnendes Betätigungsfeld. Wir hoffen, liebe Leserin und lieber Leser, dass es uns mit dieser kleinen Broschüre gelingen möge, auch Sie für den durchaus realisierbaren Traum der solaren Energienutzung zu begeistern. Oder, um mit Lena zu schließen: „ ... jeder müsste das schecken.“ Rastede, im Oktober 2001 Claudia Berger und Malte Bormann
Begonnen hat alles damit, dass sich die Kooperative Gesamtschule Rastede beteiligen wollte am „Internationalen Projekttag der Solidarität - wider das Vergessen und Verdrängen der Katastrophe von Tschernobyl“. Auf diesen Tag vorbereitend, fand am 15. Februar 1996 ein regionales Vorbereitungstreffen im Umweltbildungszentrum in Rostrup (Gemeinde Bad Zwischenahn) statt. Der Informationsmappe für diesen Gedenktag ist zu entnehmen: Ziele des Projekttages Die Öffentlichkeit auf Tschernobyl aufmerksam machen: Wider das Vergessen und Verdrängen!
Am darauf folgenden Tag machte ich der Klasse 11b, der ich angehörte, den Vorschlag, wir sollten uns als Klasse für die Finanzierung einer Photovoltaikanlage einsetzen. Entgegen andauernder Skepsis aller (mich eingeschlossen!), was die Realisierung dieses Projekts betraf, machten wir uns daran, eine Spendensammlung für den Aktionstag zu organisieren. Dass wir uns an dieses Projekt heranwagten, mag einerseits daran gelegen haben, dass keine besseren (?) Vorschläge kamen, andererseits daran (und das ist wahrscheinlicher), dass wir in Malte Bormann einen Klassenlehrer hatten, der sich nicht zu schade war, auch mal auf Züge aufzuspringen, deren Ziel die Utopie ist. Danke Malte. Der 26. April ´96 - der Aktionstag Nachdem wir uns in der weiteren Vorbereitung des Aktionstages nun darum gekümmert hatten, eine Spendensammlung auf die Beine zu stellen und unser Vorhaben an diesem Tag der Schulöffentlichkeit vorzustellen, war es dann soweit und vom 26. bis 28. April schwirrten alle Beteiligten, mit Spendenbüchsen bewaffnet, durch die Gemeinden Rastede und Wiefelstede. Dank guter Argumente und einiger Überredungskunst kam so der stolze Betrag von etwa 1800 DM zustande. Von dieser Spendensammlung, die wir im Namen der Deutschen Umwelthilfe in Hannover durchführten, konnten wir für unser Projekt 70%, also 1232,02 DM behalten. Der Anfang war geschafft: Wir hatten einen ersten Achtungserfolg erzielt und viel Zuspruch für unser Projekt erfahren. Die weitere Vorgehensweise Dann kam der Sommer und die großen Ferien rückten näher. Im kommenden Schuljahr würde es die Klasse 11b mit dem Klassenlehrer Malte Bormann nicht mehr geben. Um die Fortsetzung dieses Projektes zu gewährleisten, war es notwendig, dass eine Arbeitsgemeinschaft gegründet wurde. Betreuender Lehrer dieser AG wurde Wilfried Thalmann. Ihm ist es zu verdanken, dass aus einem Haufen engagierter Menschen eine organisierte Gruppe wurde. Beim ersten Treffen nach den Ferien wurden zunächst Ideen für die weitere Vorgehensweise gesammelt und folgende Themenschwerpunkte festgelegt: Kostenvoranschläge mussten eingeholt werden. Warten... Im Januar 1997 berichtete die rasteder rundschau über unser Projekt und spendete 500 DM. Zwei Monate später spendete der Abiturjahrgang 1995/96 zunächst 1000 DM. Es folgten weitere 500 DM. Mit 1500 gespendeten Deutschen Mark ist der Abiturjahrgang `95/`96 bis zum heutigen Zeitpunkt der größte Spender unseres Projektes. An dieser Stelle: Vielen Dank. Von der SPD Rastede folgten weitere 100 DM, die GRÜNEN spendeten ebenfalls 100 DM. Im Mai stellte uns dann die EWE, der örtliche Energieversorger, für ein Jahr eine mobile Anlage von etwa 10% der Leistungsfähigkeit der geplanten Anlage inklusive 12V-Batterie und Wandler zu Testzwecken zur Verfügung. Mit dieser Anlage wurden dann auch im Juli, im Rahmen der Umwelttage des siebten Jahrgangs, Experimente durchgeführt. Abschied nehmen Mit dem Ende des Schuljahres 1996/97 hieß es dann Abschied nehmen von Wilfried Thalmann, der mit seiner Familie zurück nach Worpswede ging. Danke Willo. An seine Stelle trat Claudia Berger. Sie übernahm auch die Leitung der Arbeitsgemeinschaft. Es fehlen 2000DM! Die noch immer nicht genehmigten Bundesmittel bereits zuversichtlich einplanend, fehlten uns trotz allem noch etwa 2000 DM für die Realisierung unseres Vorhabens. Um diese Lücke zu schließen, setzten wir uns mit der Deutschen Umwelthilfe in Hannover sowie der Deutschen Bundesstiftung Umwelt in Osnabrück in Verbindung. Die Deutsche Umwelthilfe teilte uns daraufhin mit, wir könnten einen zinslosen Kredit über diesen Betrag bekommen. Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt hingegen signalisierte, unser Projekt mit einer größeren Summe fördern zu wollen. So erarbeiteten wir ein neues, deutlich umfangreicheres Konzept und stellten hierfür einen Fördermittelantrag an die Stiftung. Da eine solche Förderung jedoch der Bedingung unterlag, dass wir keine Zweitförderung von staatlicher Seite in Anspruch nehmen, entschlossen wir uns zur Rückgabe der kurz zuvor bewilligten 5000 DM von Seiten des Bundes. Auch den 2000 DM-Kredit der Deutschen Umwelthilfe benötigten wir nun nicht mehr. Ein großer Dank sei an dieser Stelle auch an den Gemeindedirektor, Herrn Wolfgang Röttger, gerichtet, der uns für den Fall der Ablehnung unseres Antrages an die Bundesstiftung Umwelt die Zusicherung gab, dass die Gemeinde in die Finanzierung der 1kW-Anlage einspringen würde.
Der Aufbau In den Herbstferien des Schuljahres 1997/98, genauer gesagt am 29. Oktober 1997, ist es dann soweit: die Firma Solarwerkstatt aus Bremen liefert die bestellten Solarmodule. Einen Tag später bauen wir dann in Eigenregie die Anlage auf. Wiederum einen Tag später wird die Anlage durch die Firma Elektro Bruns aus Rastede angeschlossen. Am 19. November 1997 wird schließlich der Zähler unserer Solaranlage abgenommen. Sie läuft!!!!!! Das Wunder wird wahr Im April 1998 bekommen wir dann das ersehnte positive Echo auf unseren Antrag an die Deutsche Bundesstiftung Umwelt: der Antrag wurde genehmigt. Die Stiftung will unsere Konzeption bei einer förderfähigen Gesamtkostensumme von 65.914,00 DM und einem Eigenanteil von 24.914,00 DM mit 41.000,00 DM unterstützen. Weitere Spenden Im Frühjahr `98 bekamen wir dann nochmals Spendengelder. Die Raiffeisenbank Rastede sowie die Oldenburgische Landesbank Rastede spendeten jeweils 1000 DM. Weitere 600 DM bekommen wir vom Förderverein der KGS. Materialien werden besorgt Um das Gesamtprojekt weiter voranzutreiben, müssen nun die notwendigen Anschaffungen getätigt werden. Diese Zeit ist gekennzeichnet durch das Einholen von Angeboten, Kostenvoranschlägen und Preisvergleichen. Im Juli treffen schließlich die bestellte solare Ventilationsanlage für die Cafeteria sowie die solare Pumpenanlage für den Innenhof der Schule ein. Agenda-Aktionstag ´98 Als Höhepunkt der alljährlich stattfindenden Umwelttage im siebten Jahrgang lädt am 17. Juli ein Gemeinschaftskunde-Grundkurs zu einem Agenda-Aktionstag in die KGS. Neben verschiedenen ökologischen und sozialen Gruppierungen aus der Region zeigen auch schulische Projektgruppen ihre Arbeit der Öffentlichkeit. Die Projektgruppe Photovoltaik darf natürlich nicht fehlen. Von unserer Seite werden anhand unserer mobilen Testanlage kleinere Anschauungsversuche gestartet. Unter der strahlenden Sonne bringt man unter anderem eine Teichpumpe zum Laufen. Eine solche Teichpumpe soll später in den Brunnen gesetzt werden, der in der Umweltwoche von SiebtklässlerInnen im Innenhof der Schule gebaut wird. Thomas Schulz Die Arbeitsgemeinschaft bestand anfangs überwiegend aus Schülerinnen und Schülern der Oberstufe. Im Laufe der Jahre, auch inspiriert durch die alljährlich im 7. Jahrgang veranstalteten Umwelttage, kamen Schülerinnen und Schüler der Jahrgänge 7 – 10 hinzu. In den Anfangsjahren erstreckte sich die Arbeit in der AG auf Planung und Aufbau des Projektes. Dabei gab es immer wieder Überraschungen, weil wir technische Anleitungen nicht richtig verstanden, weil notwendige Teile aus Unkenntnis nicht mitbestellt worden waren – kurz: an vielen Stellen fehlte das technische Know-how. Mit viel Geduld, einigen Fehlversuchen und viel Überredung bei Hausmeister und Schulassistenten haben wir es letztlich geschafft. An dieser Stelle einen herzlichen Dank an die Herren Meyer und Baumgarten, die uns immer mit Rat und Tat zur Seite standen. Auch Erkundungen bei anderen Schulen halfen nicht immer weiter, denn die Gegebenheiten waren oftmals andere. So ist man meist auf sich allein gestellt. Aber ein ermunternder Schulleiter, wie wir ihn in Hans-Günter Speetzen haben, hatte immer ein offenes Ohr und uns in allem unterstützt und bestärkt. Umwelttage im 7. Jahrgang Nach Aufbau aller solarer Anlagen liegt ein Schwerpunkt der AG-Arbeit darin, möglichst vielen Schülerinnen und Schülern die Beschäftigung mit Solarenergie nahe zu bringen. Dazu nutzen wir die Projektwoche ‚Umwelttage’ am Ende des 7. Jahrgangs. Jede Lerngruppe erhält Gelegenheit, sich einen Tag lang ausschließlich mit diesem Thema zu beschäftigen. Neben der Besichtigung der solaren Anlagen stehen Experimente, die von Schülerinnen und Schülern selbst durchgeführt werden, im Vordergrund. Dabei geht es um einen spielerischen Zugang zum Thema. Angelehnt an Versuchsanleitungen: „Energie, die von der Sonne kommt“ geht es in den Experimenten um folgende Fragen: Wie viel Licht braucht eine Solarzelle?
Die folgenden Fotos zeigen Ausschnitte aus einem Tag, aufgenommen in der Umweltwoche im Schuljahr 98/99:
Auch die Experimente zur Solar-Wasserstoff-Technologie stoßen auf großes Interesse, insbesondere in Verbindung mit Modellfahrzeugen wie Necar3 etc., von dem schon viele gehört haben. Schülerinnen und Schüler des 7. Jahrgangs verstehen die genauen Vorgänge zwar noch nicht, aber sie sind fasziniert von dem einfachen zu Grunde liegenden Prinzip, das auch sie verstehen: Mit Solarenergie Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegen, aus der Umkehrung wieder Energie für einen Motor gewinnen. Besonders freuen sie sich darüber, dass der Motor nahezu geräuschlos fährt und als Emission nur Wasser aufweist. Im Rahmen der Umwelttage steht die unvoreingenommene Begegnung mit dem Thema im Vordergrund. Im Rahmen des Physikunterrichts, etwa ab Klasse 9, lassen sich Abhängigkeiten genau (und dann auch quantitativ) bestimmen. Hier finden sich zum Teil bereits in neuen Physikbüchern Anleitungen. Gut nutzbar sind hier Versuchsanleitungen, die der Arbeitskreis Schulinformation Energie über den örtlichen Energieversorger kostenlos abgibt. Auch die Informationszentrale der Elektrizitätswirtschaft e. V. gibt entsprechende Publikationen heraus.
Nordwestzeitung Oldenburg vom 16.02.1998 Der Erfolg der Öffentlichkeitsarbeit darf jedoch hinsichtlich der Schüleraktivitäten nicht unterschätzt werden. Wenn über das eigene Projekt in der schuleigenen Presse als auch in der lokalen Presse berichtet wird, so wertet dies die Arbeit auf und spornt nebenbei auch noch an. Im Nachhinein erwies sich die zunehmende Bekanntheit auch günstig hinsichtlich der Förderung durch weitere Sponsoren.
Mit Stolz präsentieren wir mit den beiden Artikeln eine Auswahl aus dem Presseecho, zugleich eine externe Sichtweise auf die Aktivitäten in der Schule. Auch die Teilnahme an schulischen oder umweltbezogenen Wettbewerben belohnt für die Mühen und aufgebrachte Arbeit. Nebenbei bilden ‚Expertengespräche’ am Rande solcher Veranstaltungen weiter und geben Bestärkung, die eigene Arbeit, der manchmal viele Hindernisse entgegenstehen, doch weiter zu betreiben.
2.1 Stromerzeugung aus Sonnenenergie Die ersten Träume einer energieautarken Schule waren schnell ausgeträumt, als man den realen Bedarf der Schule mit dem möglichen Ertrag einer Photovoltaik-Anlage verglich. Selbst für die Beleuchtung des Fahrradkellers reicht eine 1kW-Anlage nicht. Hier wie an so vielen Stellen zeigt sich, dass es nicht allein damit getan ist, seinen Strom auf ressourcenschonende Weise zu erzeugen. Sofort stellt sich auch die Frage: Wofür wird der Strom verbraucht? Energienutzung oder Energieverschwendung? Wie lässt sich der Energieverbrauch senken? Nun, in einem Schulgebäude wie dem unseren, bestehend aus mehreren Gebäudeteilen, die im Laufe der Jahre durch Um- und Anbauten erweitert wurden, ist weder bei Planung noch bei Umsetzung die Frage nach Energieeinsparung gestellt worden. Infolgedessen lassen die Gegebenheiten nicht immer ein optimales Ergebnis zu und man muss sehen, was sich machen lässt. Aufgrund vorhandener Stromleitungen etc. war es nicht möglich, mit der Photovoltaik-Anlage einen bestimmten Bereich zu versorgen, der im direkten Blickfeld vieler Schülerinnen und Schülern liegt, wie beispielsweise der Fahrradkeller. So entschlossen wir uns zu einer netzgekoppelten Anlage, die den Ertrag direkt in das Stromnetz der Schule einspeist. Da wir dem Energieversorger (EWE Oldenburg) verdeutlichen konnten, dass der Stromverbrauch der Schule immer höher als 1kW ist, war kein weiterer Zähler erforderlich, dessen Kosten zwischenzeitlich das gesamte Projekt zu gefährden schienen. Allerdings „verschwindet“ der erzeugte Strom jetzt im Schulnetz, er lässt sich auch nicht, wie es das Energieeinspeisungsgesetz inzwischen vorsieht, an den Energieerzeuger verkaufen. Damit wäre ein realer Gegenwert für Schülerinnen und Schüler sichtbar.
Zwar verfügt die Schule über riesige Flachdachflächen, aber nicht alle waren für die Photovoltaik-Anlage geeignet. Manche waren aus statischen Gründen oder weil das Dach noch renoviert werden sollte oder einfach wegen der Verschattung durch Bäume oder andere Gebäude ungeeignet. So blieb schließlich nur ein Dach übrig. Hier hätten wir uns eine Zuwegung gewünscht, die aber noch nicht realisiert ist. Dagegen spricht zum einen die Gefahr des Vandalismus und zum anderen die Gefahr, die von einer stromerzeugenden Anlage ausgeht, so dass wir bis heute auf die Zuwegung verzichtet haben. Die Photovoltaik-Anlage von 1 kWp Der Aufbau der PV-Anlage bildete den Anfang der verschiedenen Solareinrichtungen der KGS und erfolgte Ende 1997. Aus den verschiedenen Angeboten wählten wir das kostengünstigste aus: 20 Solarmodule ASE 50 PWX (jeweils 49 Wp), die von der Solarwerkstatt in Bremen angeboten wurden (Stückpreis von 399 DM o. MwSt.). Der Solargenerator besteht aus aluminiumgerahmten ASE-Modulen, die in Glas/Glas-Verbundtechnik mechanisch hochstabil und korrosionsfest aufgebaut sind. Dies verspricht höchste Lebensdauer. Die PV-Module werden zu jeweils zehn Einheiten mit 2,5 mm 2 UV-lichtstabilem Kabel in Reihe geschaltet. Die beiden Stränge werden in einem Modulanschlusskasten, der mit Überspannungsableitern und Strangdioden bestückt ist, als Parallelschaltung zusammengefasst. Die weitere Stromübertragung erfolgt mittels einer 4 mm 2 Gleichstromhauptleitung, die mit einem Hauptschalter getrennt werden kann. Alle Verkabelungen sind doppelt isoliert. Aufbau der PV-Anlage Der Wechselrichter (Sunnyboy 850) wandelt den Gleichstrom der PV-Module in einen netzsynchronen, sinusförmigen Wechselstrom um. Der Wechselrichter ist mit einer MPP-Regelung (Maximum Power Point) ausgerüstet, die dafür sorgt, dass die PV-Module bei unterschiedlichen Temperaturen im jeweils optimalen Arbeitspunkt betrieben werden. Darüber hinaus besitzt der Sunnyboy eine parallele Schnittstelle (RS 232), so dass wichtige Daten per Computer protokolliert werden können. Die Anlage dient u.a. der Datengewinnung, um damit auch die Kosten des Solarstromes berechnen zu können. Ein Zähler misst die erzeugte elektrische Energie, die ins Schulnetz eingespeist wird. Eine Einspeisung ins öffentliche Netz ist nicht zu erwarten, da selbst im Sommer durch viele Verbraucher (Kühlschränke, Notbeleuchtung, Hausmeisterwohnung...) die abgenommene Leistung stets über 1 kW liegt.
Die Solarwerkstatt bot ein kostengünstiges Traggestell an, dessen Aufbau von Schülerinnen und Schülern in Eigenleistung bewerkstelligt wurde. Basis dieses Traggestells für Flachdächer sind U-Profile aus Aluminium, die passend verschraubt werden. Da die zwanzig Module in zwei Strängen mit je zehn Modulen parallel angeschlossen werden, wurde auch das Traggestell in zwei Teilen aufgebaut.
Auf Betonsteinen (Gewicht ca. 80 kg) wurde je ein Dreieckständer (Trägerschiene aus Alu-U-Profil 30 mm x 45 mm x 30 mm mit einer Stand- und Fußschiene aus Alu-U-Profil 24 mm x 38 mm x 24 mm; s. Zeichnung) mit Dübeln befestigt. Drei Dreiecksständer wurden mit zwei Längsprofilen (Alu-U-Profil 40 mm x 40 mm x 40 mm, Länge 6000 mm) verschraubt, auf denen anschließend je zehn Module angeschraubt wurden. Die Betonsteine wurden von einer ortsansässigen Firma gestiftet. Alle mechanischen Arbeiten wie Bohrungen in den Betonsteinen, Bohrungen in den Alu-Profilen, Sägen der Profile und Verschraubungen wurden von Schülerinnen und Schülern der Oberstufe und Lehrkräften erledigt. Die elektrischen Anschlussarbeiten wurden von einem ortsansässigen Elektroinstallateur ausgeführt. Zum Schluss wurde die Anlage von der EWE, dem örtlichen Stromversorger, abgenommen und mit den nächsten Sonnenstrahlen konnte Strom geerntet werden.
Seitdem speist die netzgekoppelte Photovoltaikanlage ihren Strom ins Netz ein. Die Anlage ist so auf dem Dach positioniert, dass sie von einigen Klassenräumen aus gut eingesehen werden kann. Wechselrichter und Einspeisezähler wurden im Werkbereich der Schule montiert und sind leicht zugänglich, was für die Arbeiten an der Visualisierung sehr nützlich ist. So konnten mehrere Visualisierungsversuche im Werkbereich bereits nach Inbetriebnahme der Anlage provisorisch durchgeführt werden. Diese schon sehr früh gegebene Möglichkeit war letztendlich Motivation, das Visualisierungskonzept zu verbessern.
Kollektoranlagen haben bei Endverbrauchern inzwischen einen höheren Bekanntheitsgrad als Photovoltaik-Anlagen. Im Schulbetrieb fällt jedoch kein kontinuierlicher Bedarf an warmem Wasser an, die Schulküchen werden zu wenig genutzt und die Turnhalle ist gut 200m vom Schulgebäude entfernt. Blieb nur die Hausmeisterwohnung mit einem Drei-Personen-Haushalt. Hier wurde eine Anlage installiert, die auch für Privathaushalte angeboten wird. Die Kollektoren befinden sich auf einem hochgelegenen Flachdach der Schule und sind vom Flurbereich aus zu sehen. Hier stehen die Kollektoren vollkommen verschattungsfrei. Sie sind in einem Kollektorneigungswinkel von 45° nach Süden ausgerichtet.
Installiert wurde das Solarsystem W der Firma Brötje aus Rastede. Im einzelnen ist die Anlage wie folgt aufgebaut: In den zwei hydraulisch in Reihe geschalteten Flachkollektoren (Brötje FK 24, Absorberfläche 2,1 qm je Kollektor) wird das Sonnenlicht in Wärme umgewandelt. Hydraulisch ist der Absorber so gestaltet, dass sich die für die Nutzung der Solarenergie wichtige große thermische Länge (l=2000 mm) ergibt. Rahmen und Rückwand des Kollektors bestehen aus korrosionsbeständigem, eloxiertem Aluminium. Die hochtransparente 4 mm dicke Solar-Sicherheitsglasscheibe (Hagelsicher) ist so in den Rahmen eingedichtet, dass das Regenwasser - wie bei Schrägdachfenstern üblich - restlos ablaufen kann. Die Wirksamkeit des Kollektors wird so auch nach langjähriger Betriebszeit nicht beeinträchtigt (Selbstreinigungseffekt). Gegen Wärmeverluste zu den Seiten und nach hinten ist der Absorber mit hochhitzebeständiger Mineralwolle wirksam isoliert. Die Mineralwolle ist mit einem Zweikomponentenkleber gebunden, der bei den anstehenden Temperaturen nicht entgast. Ein "Erblinden" der Scheiben ist damit ausgeschlossen. Sobald die Temperatur am Kollektorfühler die momentane Speichertemperatur zuzüglich der am Solarregler eingestellten Temperaturdifferenz (6 bis 8 K) überschreitet, läuft die Pumpe an und fördert die Wärme in den Speicher (Brötje SB 300, Speicherinhalt 300 l). Auf diese Weise ist sichergestellt, dass immer dann Wärme gewonnen wird, wenn die Temperatur im Kollektor höher ist als im Speicher. Eine Entladung des Speichers wird somit ausgeschlossen. Der Solarspeicher hat für eine gute Temperaturschichtung eine schlanke Bauform. Der Solarwärmetauscher ist sehr tief angeordnet, so dass nahezu der gesamte Inhalt als Speicher genutzt werden kann. Der Speicher hat eine fest aufgeschäumte, hochwirksame PU-Hartschaumisolierung, FCKW-frei. Der PVC-Mantel ist auf Weichschaum kaschiert und abnehmbar. Bei geringeren Strahlungsintensitäten der Sonne taktet die Umwälzpumpe normalerweise mehr oder weniger häufig. Die Folge ist, dass bei sehr schwacher Strahlungsintensität die Pumpe schnell abschaltet und die Wärme u. U. kaum den Speicher erreicht. Das verhindert weitestgehend der Regler SOR L1. Er regelt die Drehzahl der Pumpe in Abhängigkeit von der gewählten Temperaturdifferenz Tsoll. Steigt die Temperaturdifferenz auf Werte größer l/2 Tsoll an, startet die Pumpe mit minimaler Drehzahl (30%). Erst beim Überschreiten der Temperaturdifferenz Tsoll wird die Drehzahl der Pumpe in Stufen erhöht. So wird die Sonnenenergie optimal genutzt und weniger Strom für die Pumpe benötigt. Die Nachheizung des Wassers im Speicher erfolgt über den oberen Wärmetauscher. Geregelt wird die Temperatur an dieser Stelle mit der Regelung im Kessel (EUROCONTROL) in Verbindung mit einem Speicherfühlerset.
Geht man von einem Warmwasserbedarf von 45 Litern pro Tag und Person bei einer Temperatur von 45 Grad aus, so benötigt unsere Hausmeisterfamilie (2 Erwachsene und 1 Kind) insgesamt 135 l pro Tag. Die solare Deckungsrate liegt dann bei ca. 56% (ca. 67% x 0,84; basierend auf dem Klima-Wert von Bremen). Erfahrungsgemäß soll die Deckungsrate zwischen 50 und 60 % liegen, was somit auch gegeben ist. Die Größe des Speichers liegt mit dem ca. 2,2 fachen des Tagesbedarfs etwas über den Richtwerten.
Eine genaue Überprüfung dieser Werte soll im Unterricht mit Hilfe der zusätzlich installierten Messeinrichtung geleistet werden. Das Power Meter SIC 100 errechnet die im Kollektorkreis erzeugte Wärmeenergie. Dazu misst das Gerät die im Kollektorkreis der Solaranlage auftretende Temperatur-Differenz (T1 - T2 = T) mit Hilfe zweier Temperatursensoren Pt 1000, die sich in Vor- und Rücklauf befinden. Gleichzeitig wird mit Hilfe eines Durchflussmessers für Warmwasser das Volumen der im Kollektor bewegten Wärmeträgerflüssigkeit gemessen. Das SIC 100 berechnet basierend auf dem gemessenen Volumenstrom des Wärmeträgermediums die umgesetzte Wärmeenergie. Weiter misst das SIC 100 über den Solarsensor (Einstrahlungs-Sensor EN-01) die von der Sonne gelieferte Energie. Durch Vergleich der eingestrahlten Energie mit der vom Kollektor erzeugten Energie können Rückschlüsse auf die korrekte Funktion der Solaranlage gezogen werden. Messeinrichtung des SIC 100 (Abbildung entnommen aus Betriebsanleitung Power Meter & Integrator SIC 100 und leicht verändert.) Die elektrische Installation des Messsystems wurde vom Hausmeister übernommen. Das SIC 100 wurde im Lehrerzimmer platziert, so dass es vor Zerstörungen sicher, aber für Schülerinnen und Schüler in Begleitung einer Lehrkraft leicht zugänglich ist. Damit die Daten einfach und regelmäßig auslesbar sind, wurde ein zusätzlicher Funksender angeschafft, der die Daten per Funk dem Computer für die Visualisierung übermittelt. Sofern technisch realisierbar, sollen diese ausgelesenen Daten in die Visualisierung mit integriert werden. Es hat sich inzwischen gezeigt, dass das vom Hersteller des SIC 100 verbreitete Online-Messprogramm nicht stabil genug ist, so dass die Werte aus der thermischen Solaranlage nur vom vergangenen Tag und nicht online in die Visualisierung eingebunden werden können. Die Realisierung dieses Datenmanagements ist derzeit noch nicht zufriedenstellend gelungen.
2.3 Insel- und Direktbetrieb – Ventilator und Springbrunnen Ein großer Vorteil der photovoltaisch erzeugten Energie ist ihre Netzunabhängigkeit. So kann der Strom da, wo er erzeugt wird, genutzt werden. Diese Tatsache ruft nicht nur bei Schülerinnen und Schülern, sondern auch bei vielen Erwachsenen Staunen hervor. So machten wir uns auf die Suche nach sinnvollem und angemessenem Energieeinsatz: Ein Ventilator für den Verkaufsraum der Cafeteria sowie eine Teichpumpe für einen von Schülerinnen und Schülern angelegten Teich. Der Ventilator in der Cafeteria Im Gegensatz zur netzgekoppelten 1 kWp-Anlage mit multikristallinen Silizium-Solarzellen (Dicke 0,2 mm) wird hier ein anderer Modultyp verwendet.
Springbrunnen im Innenhof Während der Umwelttage am Ende des Schuljahres 97/98 gestalteten Schülerinnen und Schüler einer siebten Klasse einen Teil des Innenhofs der Schule, auch das grüne Klassenzimmer genannt, um. Sie bauten mit nicht mehr benötigten Pflastersteinen einen Brunnen, in dem eine von einem Solarmodul betriebene Wasserfontäne installiert ist.
Hier wurde das Modul SOL 50D von Solarnova eingesetzt. Die in Glas eingebetteten Zellen sind aus kristallinem Silizium. Der Rahmen ist aus Edelstahl gefertigt, so dass insgesamt eine extrem lange Lebensdauer (über 20 Jahre laut Herstellerinformationsblatt) zu erwarten ist.
Das Modul wurde von AG-Mitgliedern selbst installiert und befindet sich ebenfalls im Innenhof. Seine Ausrichtung wurde so gewählt, dass der Lichteinfall in den späten Vormittagsstunden optimal ist, denn der größte Teil der Schülerschaft verlässt die Schule um 13.30 Uhr. Ein Schalter erlaubt es, die Verbindung zwischen Modul und Pumpe zu Reinigungszwecken oder im Winter zu trennen. Neben dem Schalter sind zusätzliche Anschlussstellen vorhanden, so dass die Pumpe in Experimentierphasen nicht vom festmontierten Modul, sondern von Modulen aus der naturwissenschaftlichen Sammlung versorgt werden kann. Somit sind qualitative Beobachtungen an der Pumpe z. B. über den Parameter Förderleistung möglich, wenn ein oder mehrere Module parallel oder in Reihe geschaltet werden, wenn Teile eines Moduls abgeschattet werden.
Die Inbetriebnahme der Photovoltaik-Anlage im Schuljahr 97/98 stellt den Einstieg der KGS in das Zeitalter der Sonnenenergienutzung dar. Doch nicht allein die Nutzung alternativer Energien steht im Vordergrund, sondern auch eine geeignete Visualisierung wichtiger Messdaten zum besseren Verständnis der Funktionsweise und zur Energieausbeute einer solchen Anlage. Schülerinnen und Schüler sollen lernen, dass umweltfreundliche Lösungen zur Reduzierung der Umweltbelastungen bereits existieren und ein Bewusstsein dafür entwickeln, ihre Lebensweise umweltfreundlich zu gestalten (Licht ausschalten, wenn der Raum verlassen wird, etc.). Um das Interesse aller Schülerinnen und Schüler für die Daten zu wecken, muss nicht nur eine geeignete Visualisierungsmöglichkeit gefunden werden, die die Daten allen Schülerinnen und Schülern zugänglich macht, sondern auch eine ansprechende Gestaltung zulässt. Voraussetzung ist, dass diese Visualisierung im Forum, dem Treffpunkt aller Schülerinnen und Schüler während der Pausen, installiert werden kann. Als weiteres wichtiges Kriterium muss diese Anzeige ausreichend groß sein, um die Lesbarkeit zu gewährleisten. Doch genau dieses Kriterium konnte mit der ursprünglichen Lösung nicht erfüllt werden: Vorgesehen war eine Anzeige im DIN A3-Format, die ein zweizeiliges Display mit 10 bzw. 15 mm hohen Zeichen enthielt. Unsere Recherche ergab, dass die Kosten für eine Anzeigetafel mit zunehmender Größe der Darstellung immens steigen, so dass die oben genannte Lösung als Kompromiss seinerzeit beantragt wurde. Die Nachteile dieser Lösung lagen in der kleinen und auch starren Darstellung weniger Messwerte sowie in einem wenig ansprechenden Design. Bei den Zielpersonen hätte diese Form der Präsentation eher Desinteresse erzeugt. Im Laufe der Beschäftigung mit der Visualisierung reifte schließlich die Idee heran, die Daten mit Hilfe eines Computers aufzunehmen und darzustellen. Die Kostenentwicklung bei Computern war seinerzeit - im Gegensatz zu fertig konfigurierten Anzeigetafeln - rückläufig, so dass eine derartige Lösung mehr und mehr in Betracht kam. Zudem weist der Wechselrichter der PV-Anlage eine PC-Schnittstelle auf, so dass Schüler der Photovoltaik-AG sich sogleich daranmachten, Daten aufzunehmen und darzustellen. Es gelang, die Momentanwerte aus dem Wechselrichter der PV-Anlage auf einem PC erscheinen zu lassen. Aber auch mit dieser Lösung waren die Mitglieder der AG noch nicht zufrieden, denn es konnten nur online-Daten aufgespielt werden und eben nur die Daten aus der PV-Anlage. Im nächsten Schritt versuchte man, Daten aus der PV-Anlage mit Hilfe des Messwertauslesegerätes SIC 100 aufzunehmen und geeignet darzustellen. Dabei zeigte sich jedoch sehr schnell, dass das Programm zur Messwertaufnahme unter den vorherrschenden Bedingungen nicht einwandfrei arbeitet und immer wieder zu Programmabbrüchen führte. Auch hier haben wir gelernt, dass auf Herstellerangaben nicht immer Verlass ist. Nun blieb als Ausweg nur noch eine eigene Lösung zu entwickeln. Der Informatikkurs des 12. und 13. Jahrgangs der Schule war schnell dafür zu gewinnen und arbeitet seit Beginn des Schuljahres 98/99 an der Entwicklung einer geeigneten Form der Visualisierung. Hardware Ausgangsüberlegung war, die Messwerte mit Hilfe eines aus den Projektmitteln finanzierten PCs (Pentium II-Rechner mit 64 MB-Arbeitsspeicher und CD-Laufwerk (32-fach)) zur weiteren Auswertung zu speichern und die aktuellen Daten zugleich graphisch darzustellen. Der Bildschirm sollte innerhalb des Forums platziert werden, das als Aufenthalts- und Informationsbereich der Schülerinnen und Schüler in den Pausen dient. Günstig erwies sich die Platzierung in der Nähe der Schaukästen für die Vertretungspläne, jedoch barg dieser Platz die Gefahr des Diebstahls bzw. der Beschädigung. Aus negativen Erfahrungen mit Vandalismus an den Schaukästen sollte der Monitor nicht innerhalb der Reichweite der Schülerinnen und Schüler angebracht sein. Anfangs war an eine Montage mit Hilfe eines Monitorhalters in etwa 3 m Höhe gedacht. Diese Lösung wurde aus Gründen der Statik und der mangelnden Ablesbarkeit aus einer solchen Entfernung verworfen. Alternativ verblieb die Anbringung in Augenhöhe in einem Schaukasten. Ein geeigneter Schaukasten stand jedoch nicht zur Verfügung, so dass mit Unterstützung des Schulträgers eine nicht mehr benutzte Tür zum Schaukasten umgebaut wurde. Die Tür erhielt einen Ausschnitt in der Größe des Monitors, der mit einem von innen verschraubten Stahlrahmen versehen wurde, in dem eine bruchsichere Spezialglasscheibe eingefasst ist. Hinter der Tür stehen der PC und die Eingabemedien, nach hinten mit einem weiteren Türblatt mit Rahmen verschlossen. Diese Konstruktion ließ jedoch den Einbau eines schweren, großen Monitors nicht zu. So blieb nur die Lösung einen 15 Zoll-LCD-Monitor, dessen Ablesbarkeit einem 17 Zoll-Röhren-Monitor entspricht, zu installieren. Seit Anfang April 2000 werden die Daten der netzgekoppelten Anlage online im Forum visualisiert. Der Informatikkurs hat die Anzeige so konfiguriert, dass die Daten der Photovoltaik-Anlage abwechselnd mit anderen schulinternen Neuigkeiten dargestellt werden. So gibt es immer etwas Neues zu sehen, was die Attraktivität dieses Monitors steigert.
Neben der Platzierung des Monitors stellte lange Zeit auch die Datenübertragung im Schulgebäude ein unlösbares Problem dar. In dem verschachtelten Gebäude gelang die Datenübertragung von den Anlagen nicht in den von den Herstellern angegebenen Reichweiten. Erst die Anschaffung von Siemens Geräten Gigaset M 101, die Daten per Funk übertragen, löste dieses Problem. Allerdings waren die Geräte erst ab März 1999 erhältlich. Ein Sender des Siemens Gigasets M 101 wurde neben dem Wechselrichter der PV-Anlage montiert, ein anderer in der Nähe des SIC 100 der Kollektoranlage. Ein Empfangsteil des Siemens Gigasets M 101 hätte das Datenmanagement zwischen zwei Sendern nicht leisten können, so dass in der Nähe des Computers zwei Empfängereinheiten aufgestellt sind, die an den beiden COM-Anschlüssen des PCs angeschlossen sind. Bei älteren PC-Modellen ist einer dieser Anschlüsse durch die Maus belegt. An dieser Stelle konnte durch die Fristverlängerung eine technisch bessere Lösung erreicht werden, da der gekaufte PC eine PS2-Maus besitzt, die nicht den COM-Anschluss belegt. Software
In der Abbildung ist die Anzeige aus dem Sunny-Programm zu sehen, das mit dem Wechselrichter geliefert wird. Dieses Bild erscheint auf dem Monitor und zeigt den momentanen Ertrag der 1 kW-Anlage. Hier fließen die Daten online ein und kommen zur Darstellung. Die Demo-Software des Wechselrichters Sunny Boy kann zwar die Daten digital, aber nicht in graphisch ansprechender Größe darstellen, so dass die Anschaffung der Vollversion dieser Software nicht unserer Idee entsprach. Somit mussten im Informatikkurs zunächst die Grundlagen für die Ansteuerung von Anschlüssen und den Empfang sowie das Auslesen von Daten erarbeitet werden. Weitere Kursinhalte bildeten dann die Sortierung, Klassifizierung und Auswertung dieser Daten. Dazu war es erforderlich, dass man sich mit der Programmiersprache Delphi beschäftigte. Als Schlussarbeit des Kurses entstand ein selbstgeschriebenes Programm, das die Daten der Photovoltaik-Anlage speichert, geeignet darstellt sowie eine kleine Präsentation über die alternative Energiegewinnung der Schule und die Funktionsweise der Photovoltaik-Anlage abspielt. Die Abfolge der einzelnen Bilder sowie die Informationen über die gewonnenen Daten selbst sind variabel gestaltet. Im kommenden Schuljahr soll die Darstellung der Daten aus der Kollektoranlage in Angriff genommen werden. Dabei scheint zur Zeit (nach Informationen aus dem Internet) eine stabile Online-Übertragung mit dem SIC 100 nur unter Einbeziehung von UNIX- und LINUX-Rechnern möglich zu sein. Unsere Planung besteht derzeit darin, Daten aus dem Speicher des SIC 100 über die schnurlose Verbindung auszulesen und visuell darzustellen. Insgesamt entstand ein bislang einmaliges und einzigartiges Konzept zur Visualisierung, in das bereits viel Zeit investiert wurde und auch noch weiter investiert werden muss, das jedoch eine erheblich bessere technische Lösung darstellt und darüber hinaus eine ungleich größere pädagogische Dimension aufweist, denn es ermöglicht, dass Schülerinnen und Schüler selbst Lösungen entwickeln. Zudem macht es ihnen Spaß, wenn sie sehen, dass ihr Produkt tagtäglich in der Schule zum Einsatz kommt.
Inselanlage mit Schülerexperimentierplätzen Das Herzstück unserer Photovoltaik - AG ist die sogenannte Lernwerkstatt. Im Bereich der naturwissenschaftlichen Sammlung wurde ein Experimentierbereich für Solartechnik geschaffen. Bau und Verschaltung der Inselanlage wurden von Schülerinnen und Schülern aus dem 7. Jahrgang erstellt. Zwei Solarmodule, Siemens M 50 S mit 50 W und Kyocera mit 54 W, sollten ursprünglich eine fest installierte Halterung in der Nähe der 1 kW-Anlage erhalten. Abweichend von der Planung wurden sie in der Nähe der Mediothek aufgestellt, da dort die Verlegung unproblematischer war und zudem die Kabellängen kürzer waren. Außerdem sind sie an diesem Platz besser von den Fluren her zu sehen.
Im Experimentierbereich stehen Arbeitsplätze mit 3,5 bis 12 V Gleichspannung zur Verfügung. Die Module können direkt angezapft werden oder die Energie in Form einer Batterie (ähnlich einer Autobatterie) gespeichert werden. So kann man hier Wetter unabhängig arbeiten. Dieser Bereich wird von der Photovoltaik-AG und vom naturwissenschaftlichen Fachunterricht genutzt.
Kollektormodelle
Der andere Kollektor wird auf ein fahrbares Gestell montiert, damit im Schulhof bei Sonnenschein am realen Kollektor Erwärmungsversuche durchgeführt werden können. Dabei können Schülerinnen und Schüler den Aufbau und die Wirkung des auf dem Dach montierten Kollektortyps unmittelbar erkennen. Zur Demonstration der Funktionsweise wurde ein Minikollektor ”Phönix-Mini '97”, vertrieben vom Bund der Energieverbraucher e.V., angeschafft. Dieses Modell hat den Vorteil, dass es handlicher ist, die Wassermenge ist geringer und daher in kürzerer Zeit erwärmt.
Die Modellkollektoranlage besteht aus einem Kollektor mit ca. 0,3 qm Absorberfläche aus Vollkupferabsorber, selektiv beschichtet mit Glasabdeckung, Alurahmen und rückseitiger und seitlicher Wärmedämmung, einem Glattrohrwärmetauscher aus Kupferrohr mit 0,04 qm Oberfläche, einem Photovoltaikmodul zur Stromversorgung der Pumpe, einer Installationswand zur Befestigung aller Komponenten, mit aufgeklebter Folie und detaillierter Komponentenbeschriftung, einem temperaturbeständigen Messbecher sowie einer Kleinteiledose. Das Kollektormodell gibt einen realistischen Eindruck von der prinzipiellen Funktionsweise der für die Hausmeisterwohnung installierten Kollektorsanlage. Insbesondere die Rückwand ist mit der Beschriftung der verschiedenen Elemente gut gelungen.
Rückwand des Minikollektors Phönix Mit Hilfe dieses Modells lassen sich folgende Versuche durchführen: Abhängigkeit der Vorlauftemperatur von der Zeit, Kollektor im Selbstbau
Die Funktionsweise eines Kollektors lässt sich an einem einfachen selbstgebauten Modell verstehen. Hier greifen wir auf die Erfahrung der Kollegen der IGS Hannover-Mühlenberg zurück, die eine hervorragende Anleitung erstellt haben ( s. Anhang).
Es handelt sich um eine Schwerkraftanlage zur Brauchwassererwärmung, die ohne Pumpe funktioniert, da der Speicher oberhalb des Kollektors angebracht ist. Mit ihm können sämtliche Lernziele zu Wärmetransportmechanismen wie Wärmeleitung, Wärmeströmung und Wärmestrahlung qualitativ erreicht werden. Die Baukosten eines Kollektors belaufen sich auf ca. 40 DM, wobei ein großer Teil der Kosten auf den Absorber entfällt, den wir als Spende von der Firma Brötje erhielten. Experimentieranleitungen Experimentierplätze, wie die in unserer Lernwerkstatt realisierten, sind zum großen Teil selbsterklärend und bedürfen keiner weiteren Anleitung. Will man weiter darüber hinaus experimentieren, so findet man reichlich Experimentieranleitungen, die auf quantitative Untersuchungen hinauslaufen. Damit kann man sicherlich ‚Physik-Freaks’ oder Schülerinnen und Schüler des Physikleistungskurses begeistern. Jugendliche aber, die man an die Frage der Energiegewinnung und Energienutzung heranführen will, verschreckt man damit eher. Arbeitsbögen wie in ‘Experimente zur Photovoltaik’, herausgegeben vom Arbeitskreis Schulinformation Energie, enthalten, sind nach unseren Erfahrungen für Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I wenig motivierend. Sie empfinden die Aufgabenstellungen als zu physikalisch und zu langweilig. Schülerinnen und Schüler sehen das Thema Photovoltaik in erster Linie als umweltrelevant an und verbinden es nicht mit Inhalten aus dem Physikunterricht. Besser geeignet erscheinen beispielsweise Arbeits- und Informationsblätter zur Solarenergie aus dem Bergmoser und Höller-Verlag, die zwar für die Grundschule konzipiert, unseren Erfahrungen nach jedoch für die 6. und 7. Klasse gut geeignet sind. Diese fördern vielmehr den Spiel- und Experimentierdrang von Schülerinnen und Schülern. Vor allem stellen sie eine gute Verbindung zwischen Experimenten zur Solarenergie und der Lebenswelt von Schülerinnen und Schülern dar.
Nützliche Informationen, Zahlenmaterial und eine Übersicht über die Strahlungsintensitäten in der Bundesrepublik findet man in der Zeitschrift Photon. Weitere Fachzeitschriften erschienen uns für schulische Zwecke zu speziell und für Schülerinnen und Schüler nicht mehr verständlich.
Kleinelektromotoren
Bei der Materialbeschaffung bereitete die Suche nach geeigneten Motoren für unsere Zellen (polykristallin, 0,5V, 600mA) finanzielle Probleme. Der einzige Motor, der auch bei diffusen Lichtverhältnissen problemlos funktioniert, ist der etwa 40 DM teure Faulhaber Solar-Motor, der ein nicht unbedingt erforderliches Getriebe im Gehäuse enthält. Nach längerer Suche entdeckten wir einen auf Sonnenenergie spezialisierten Händler in unserer Nähe (Sonnenenergie-Zentrum Ostrhauderfehn), der Solarmotoren für ca. 13 DM anbietet, die von den Laufeigenschaften her dem Faulhauber-Motor sehr nahe kommen. Des Weiteren wurde die Lernwerkstatt mit einem Solar-Metall-Baukasten ausgestattet, mit dessen Hilfe Schülerinnen und Schüler verschiedene Modelle wie Windmühle, Karussell etc. selbst bauen können. Für Lego, Playmobil fanden wir einen Aufsatz, der einem Hubschrauber zu rotierenden Blättern verhilft. Holzmodelle wie in den achtziger Jahren angesagt, finden zur Zeit wenig Zuspruch. Photovoltaisch erzeugter Wasserstoff
Ältere Schülerinnen und Schüler spricht eine Solar-Wasserstoff-Anlage an. Auch wenn man im Modell häufig die künstliche Sonne zur Gewinnung von Wasserstoff nutzt, wird die Funktionsweise deutlich sichtbar. Mit Hilfe photovoltaisch erzeugter, elektrischer Energie wird Wasser an einer Polymermembran in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Die Gase werden jeweils in einem kleinen Gasspeicher aufgefangen. Führt man die Gase wie in dieser Anordnung in einer Brennstoffzelle wieder zusammen, so reagieren sie dort, ebenfalls an einer Polymermembran, wieder zu Wasser unter Freisetzung elektrischer Energie. Damit kann man beispielsweise einen Kleinelektromotor betreiben. Der Versuchsaufbau ist ebenfalls für quantitative Messungen geeignet. Hieran lassen sich die Forderungen aus der Agenda 21 eindrucksvoll verdeutlichen und es gelingt Zusammenhänge herzustellen. Schülerinnen und Schüler verstehen an diesem Modell die Funktionsweise von Fahrzeugen wie Necar 3 u.ä. . Die Frage der Mobilität ist für die Schülerschaft einer ländlichen Schule wie der KGS Rastede von großer Bedeutung. Ausblicke Am Anfang stand die Idee, die Idee der Einmischung in politische Entscheidungsprozesse, um die Nutzung regenerativer Energiequellen voran zu treiben. Es sollte nicht bei Absichtserklärungen für kommende Jahrzehnte bleiben, sondern hier und heute in die Tat umgesetzt werden. Mit der dazu erforderlichen Portion Euphorie und Beharrlichkeit waren anfangs alle bei der Sache. Mehrfach wurden Anläufe unternommen, Gemeindedirektor und Ratsmitglieder zum Einstieg in unser Boot zu gewinnen. Nebenbei fiel ein wichtiger Lernprozess für Schülerinnen und Schüler ab: Im politischen Raum vermögen nur tragfähige Argumente zu überzeugen, damit entsprechende Mehrheiten erzielt werden. Nach etlichen Verhandlungen und mit tatkräftiger Unterstützung unseres Schulleiters Herrn Speetzen hatten wir den Gemeindedirektor, Herrn Röttger, überzeugt und die Gemeinde Rastede als Schulträgerin trug das Projekt mit. Dafür sagen wir Herrn Röttger unseren ausdrücklichen Dank. Auch als das Projekt größer wurde, es an der ein oder anderen Stelle mal eng wurde und wir noch Material benötigten, erhielten wir die nötige Unterstützung der Gemeinde. Daneben fanden wir in Herrn Ammermann vom Bauamt immer einen Ansprechpartner, der auch für scheinbar unlösbare Probleme schnelle, manchmal auch unkonventionelle Hilfe fand. Frau Menze hat dankenswerterweise den Verwaltungskram des Projekts für uns gemanagt. Aber wie es häufig bei solchen Projekten der Fall ist, nach der anfänglichen Begeisterung bröckelt die Gruppe ab. Neben den Visionären braucht man für ein Vorhaben wie dieses auch handwerklich-technisch begabte Mitstreiter, Tüftler und Bastler, die den Ideen konkrete Formen geben. So ging es über lange Zeit nur darum, wie wir den Aufbau unseres inzwischen gigantisch anmutenden Projekts in den Griff bekommen. Womit fangen wir an, was können wir selbst, wofür müssen wir jemanden finden, der uns weiterhilft? Schließlich betreiben wir alle dieses Projekt neben unseren hauptamtlichen Aktivitäten. An etlichen Stellen mussten wir zugeben und feststellen, dass wir überfordert waren. Zeitlich, personell und manchmal fehlte das Know-how eines Ingenieurs. So blieben Fehler nicht aus, manches ist im Nachhinein gesehen sehr umständlich gemacht worden. Ohne die tatkräftige Hilfe unseres Hausmeisters Herrn Meyer, und des Schulassistenten, Herrn Baumgarten, wären wir oft aufgeschmissen gewesen. Unermüdlich haben sie für uns Kabel mit passenden Steckern versehen, Leitungen verlegt, u. v. m.. Unzählige Solarzellen und Motoren hat Herr Baumgarten mit Buchsen und Gehäusen versehen. Mit Aufbau und Inbetriebnahme aller Gerätschaften war die Arbeitsgemeinschaft lange Zeit beschäftigt. Wie es im Betrieb „Schule“ nun mal der Fall ist: Viele Mitstreiter verließen die Schule und damit häufig auch die AG und entsprechende Lücken taten sich auf, in die jüngere Schüler erst hineinwachsen müssen. Aber neue Mitglieder bringen auch wieder neue Ideen ein. Mit zunehmendem Fortschritt unserer Anlagen ging es um die Umsetzung des pädagogischen Konzepts. Zwar nahm die Schulöffentlichkeit interessiert zur Kenntnis, was sich da alles so tat, aber das waren in der Regel nur Blicke über den Zaun. Will man die Frage der Energiegewinnung zu einer Auseinandersetzung Heranwachsender mit dem Thema werden lassen, muss das Problem aus seinem Nischendasein herausgeholt werden und im regulären Unterricht verankert werden. Das ist uns mit der Projektwoche des 7. Jahrgangs ‚Umwelttage’ ansatzweise gelungen. Erste Umsetzungen im Physikunterricht des 9. Jahrgang erfolgten erstmals im vergangenen Schuljahr und bedürfen weiterer Erprobung. Das Thema ‚Energiegewinnung aus fossilen Rohstoffen’ im Chemieunterricht des 10. oder 11. Jahrgangs ist geradezu prädestiniert für das Thema ‚Solar-Wasserstofftechnologie als alternative Energiegewinnung’. Jede Schülerin und jeder Schüler hat von diesem Thema bereits gehört und man trifft auf großes Interesse, wenn man dies zum Unterrichtsgegenstand macht. Die vorhandene Versuchsanordnung erlaubt zudem einen experimentellen Zugang. Die meisten sind überrascht, wie einfach diese Energiegewinnung funktioniert und wie viele Vorteile sie gegenüber der bisherigen Energiegewinnung aufweist. Darüber hinaus bieten sich hier auch Verbindungen zu den Fächern Erdkunde und Politik an. Auf dem Weg zur Erreichung unseres Ziels der Energiegewinnung aus regenerativen Quellen haben wir schon ein ordentliches Stück Weg zurückgelegt, aber es gibt noch viel zu tun. An dieser Stelle wollen wir noch jenen danken, die unser Projekt begleitet haben und dies auch immer noch tun. Zuerst unserem beharrlichen Mitstreiter und Mitbegründer des ganzen Projektes, Herrn Wilfried Thalmann, dessen Versetzung an eine andere Schule eine große, nicht zu schließende Lücke in die AG riss. Unseren Kolleginnen und Kollegen aus dem naturwissenschaftlichen Bereich danken wir für ihr Verständnis und ihre Rücksichtnahme, wenn mal wieder was von der AG im Weg herumstand. Dem Kollegen Herrn Kip sind wir zu großem Dank verpflichtet. Ohne ihn, seine große Geduld und sein Bemühen um eine Lösung, auch dann noch, wenn es wirklich nicht zu klappen schien, wäre aus der Visualisierung nichts geworden. Wir danken ihm und seinen Informatikkursen, die unsere Probleme zu den ihrigen machten und eine tolle Lösung erarbeitet haben. Ein Dank geht an den Kollegen Herrn Schütte, denn ohne ihn wäre diese Broschüre nie so schön geworden. Unseren finanziellen Förderern sind wir zu Dank verpflichtet. Dazu zählt insbesondere der Abiturjahrgang 95/96, der uns mit einer großzügigen Spende unterstützt hat. Ebenso danken wir dem Förderverein der KGS Rastede für die Spende. Den örtlichen Banken, namentlich der Oldenburgischen Landesbank und der Raiffeisenbank Rastede danken wir für Zuwendungen. Auch örtliche Parteiverbände hatten ein Herz für unser Anliegen. Die SPD Rastede und die GRÜNEN unterstützten uns. Herr Büntjen, Neusüdende, hat uns Halterungen für Module geschmiedet und angebracht. Dafür bedanken wir uns herzlich. Der Bundesstiftung Umwelt danken wir für die finanzielle Unterstützung und das Verständnis, dass alles etwas länger gedauert hat. Aber alles das wäre ohne unseren Schulleiter, Herrn Speetzen, nie in die Tat umgesetzt worden. Er hat uns Mut gemacht, dieses große Projekt in Angriff zu nehmen und umzusetzen. Es blieb zwar unser Projekt, aber es war gleichzeitig auch ‚Chefsache’ und wir fanden in ihm immer einen Berater und Förderer in jeglicher Hinsicht.
Unseren Mitstreiterinnen und Mitstreitern für die Sache sagen wir danke. Im Laufe der Jahre waren in irgendeiner Form an der AG oder am Projekt beteiligt: Thomas Schulz, Oliver Harms, Tobias Verse, Jens Freymuth, Hauke Jeddeloh, Sven Hesse, Patricia Egert, Arne Bartels, Dirk Pesch, Lena Lohmann, Miriam Müller-Bollenhagen, Wilke Janssen, Sven Heick, Björn Berger, die ehemalige Klasse 11B von Malte Bormann.
An dieser Stelle wollen wir auf Literatur und andere nützliche Stellen verweisen, die uns beim Aufbau unserer Anlage weitergeholfen haben. Die Sammlung stellt keinen Anspruch auf Vollständigkeit und die Beurteilungen geben die subjektive Meinung der Autoren wieder. Für die Richtigkeit der Angaben übernehmen wir keine Gewähr. Als für die Schule aufbereitete Literatur zum Thema Solarenergie ist uns nur wenig Brauchbares in die Hand gefallen. Manches ist zu speziell fachlich ausgerichtet oder nur theoretisch abgehandelt. Literatur, die uns beim Aufbau der Anlage hätte weiterhelfen können, war teilweise nur für Ingenieure verständlich, was uns dann auch nicht weiterhalf. Am besten haben uns Informationsschriften und - materialien folgender Stellen geholfen.
Am Hauptbahnhof 12, HEA: Am Hauptbahnhof 12, IZE: Gut geeignete Versuchsanleitungen findet man in: Bausteine Grundschule.
Borsch-Laaks, R., Stenhorst,P.:
Solar-Wasserstoff-Technologie , Heliocentrics - Lehrmaterial zur Solar-Wasserstoff-Technologie, heliocentrics GbR, Ebenfalls von heliocentrics herausgegeben: EVU Umweltzentren Vieles kann man in Umweltzentren der Städte und Landkreise erfahren, anschauen, ausleihen.... Dort kann man häufig auch erfahren, welche Schulen sich noch mit diesem Thema auseinandersetzen. Manchmal scheint es geeignet, mit einer Lerngruppe oder einer Arbeitsgemeinschaft ein Umweltzentrum aufzusuchen. Die genannten Zentren haben wir aufgesucht. UBZ Ammerland - Umweltzentrum des Landkreises Ammerland IGS Mühlenberg – Energieprojekt – e-u-z Gaytal Park Mensch Natur Technik Bezugsquellen für Module, Gerätschaften, Kleinelektromotoren, etc.: Sonnenenergie-Zentrum Ostrhauderfehn Solarwerkstatt Bremen GmbH Solar systems, Peter Stenhorst Phönix Minikollektor, Bund der Energieverbraucher GmbH Sonstiges
Impressum
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AktuellesAnmeldung Klasse 5Die online-Anmeldung findet im Zeitraum vom 22.05. (Mi) - 28.05.2013 (Di) statt. Wie funktioniert die Online-Anmeldung? Hier eine kleine Zusammenfassung (1,2MB). Termine und weitere Informationen für die Anmeldungen für den 5. Jahrgang im Schuljahr 2013-2014 finden Sie hier NachhilfeportalAuf der Seite nachhilfe-kgs.de wurde ein Nachhilfeportal für die Schülerinnen und Schüler unserer Schule eingerichtet. Dort kann man Nachhilfe anbieten oder Nachhilfe suchen. Der Zugang erfolgt über die bekannten Zugangsdaten.  Spenden
Wetterstation der Schule
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Aktuelle Termine
| Mi 22.05.13 Anmeldung Klasse 5 - online |
| Mi 22.05.13 Deutsch-französischer Schüleraustausch in Liffré und St. Aubin |
| Do 23.05.13 Deutsch-niederländischer Schüleraustausch in Hardenberg |
| Fr 24.05.13 Abgabe der schriftl. Arbeiten und Prüfungsunterlagen beim Schulzweigleiter |
| Fr 24.05.13 Konzert WPK GZ 7 (SC, SCT) |
| Di 28.05.13, 16:15-18:00 Steuerungsausschuss |
| Di 28.05.13, 17:00-19:00 Schulvorstand |
| Mi 29.05.13, 19:30-21:30 Schulelternrat |
| Do 30.05.13 Theateraufführung DS 10 (HE) |
| Fr 31.05.13 Antragsfrist Wandertag |
| Mo 03.06.13 Mdl. Abschlussprüfung |
| Mo 03.06.13 Theateraufführung DS 10 (BUY) |
| Di 04.06.13 OLMUN |
| Di 04.06.13, 16:15-19:15 Gesamtkonferenz |
Nachdem der Einbau der Kollektoranlage abgeschlossen war, erbaten wir von der in der Gemeinde Rastede ansässigen Firma Brötje einen möglichst realen Demonstrationskollektor. Die Firma Brötje spendete daraufhin zwei Flachkollektoren (Brötje FK 24, Absorberfläche 2,1 qm je Kollektor), einen davon komplett zerlegt, den anderen vollständig montiert. Der zerlegte Kollektor wurde von Schülerinnen und Schülern teilweise montiert, so dass der prinzipielle Aufbau sichtbar wird. Dieses Modell hängt in einem Physikraum.
