| www.r-krell.de |
| Webangebot für Schule und Unterricht, Software, Fotovoltaik und mehr |
Willkommen/Übersicht > Fotovoltaik >
Pädagogisches Programm:
am Städt. Lessing-Gymnasium und dem Städt. Lessing-Berufskolleg, Düsseldorf
Dank großzügigem Sponsoring durch die Stadtwerke Düsseldorf AG und mit Zuschüssen des Landes konnte der Verein der Freunde unserer Schule im Oktober 1998 auf dem Dach der Turnhalle eine Fotovoltaik-Anlage mit 1,1 kW Spitzenleistung in Betrieb nehmen.
Fotovoltaik verwandelt Sonnenlicht durch Halbleiterzellen ("Solarzellen") wartungsfrei direkt in elektrische Energie (ohne Umweg über Wasser oder über bewegliche Teile). Insbesondere entstehen beim Betrieb keinerlei Schadstoffe oder schädliche Abgase, wie das bei den sonst üblichen Wärmekraftwerken leider unvermeidlich ist. Deutschland möchte sich bei der Zukunftstechnologie Fotovoltaik einen führenden Platz sichern -- daher die Förderung von Pilotanlagen, wobei gerade Anlagen in Schulen einen Multiplikatoreffekt haben sollen.
Auf dem Dach der Turnhalle wurden neun jeweils etwa 1 m2 große Platten mit Solarzellen schräg aufgestellt, um das Sonnenlicht einzufangen (Fotos auf der Fotovoltaik-Hauptseite). Der erzeugte (Gleich-)Strom wird per Kabel zu einem Wechselrichter geführt, der etwa die Größe eines Erste-Hilfe-Kastens hat und in einem der Nebenräume der Turnhalle untergebracht ist. Dort wird der Strom in das Stromnetz eingespeist und kann an jeder normalen Steckdose in der Schule 'verbraucht' werden. Die so erzielte Leistung von bis zu 1100 Watt muss nicht vom Kraftwerk bezogen werden und verringert so den globalen Schadstoffausstoß und unsere Stromrechnung!
Während bei Einfamilienhäusern mit gleicher Anlage zumindest im Sommer auf Kraftwerksstrom ganz verzichtet werden kann, deckt unsere Anlage allerdings nur einen Teil des (hohen) Schulbedarfs.
Der Wechselrichter erfasst auch Daten über den Betrieb der Anlage. Oben in der Turnhallentür zum Hof informiert eine Tafel (Fotos auf der Fotovoltaik-Hauptseite) mit Leuchtziffern ständig über die momentane Leistung. Daneben wird die Gesamtenergiemenge angezeigt, die seit Installation der Anlage am 12.10.1998 geliefert wurde, sowie die dadurch erreichte Einsparung des Treibhausgases Kohlendioxid CO2. Damit wird die Anlage bei Schülerinnen und Schülern, Lehrerinnen und Lehren und Besuchern der Schule präsent und bewusst und lässt sich pädagogisch nutzen.
Die Betriebs- und Ersparnisdaten werden auch intern gespeichert und können mit einem mitgelieferten Gerät („Data-Logger") auf jeden Computer überspielt werden und stehen so aktuell z.B. im Computerraum, im Klassenraum während der Politikstunde, in der Physik oder im Erdkundefachraum zur Verfügung. Soll dazu nicht extra ein Computer in den Klassenraum gerollt werden, fertigen die Kurse der Klasse 9 oder 10 im Wahlfach Informatik gerne passende Tabellen-Ausdrucke zum Mitnehmen bzw. zum Kopieren an.
Was uns bzw. unserer Schule die Anlage bringt, liegt an uns (den Lehrerinnen und Lehrern):
Das erhebende Gefühl, an der Zukunftstechnik zu partizipieren und erneuerbare Energiequellen zu nutzen, verfliegt sicher schnell, wenn die Anlage vergessen wird (weil sie problemlos funktioniert und unseren Steckdosen nicht angesehen werden kann, woher der Strom kommt). Dann ist das Geschenk -- immerhin im Wert von fast 23.000,- DM -- schlecht genutzt!
Sinn macht die Anlage nur, wenn sie immer wieder Denkanstöße zur sinnvollen Energienutzung gibt und auf vielfältige Weise und immer wieder in den Unterricht möglichst vieler Fächer integriert wird. Einige (keinesfalls erschöpfende) Beispiele sind im Abschnitt „Fotovoltaik im Unterricht" weiter unten skizziert; gleichzeitig bitte ich alle Lehrerinnen und Lehrer sowie Schülerinnen und Schüler, mit weiteren Ideen und der Ausgestaltung und unterrichtlichen Umsetzung zu einer sinnvollen Nutzung der Anlage beizutragen!
Das Umweltamt der Stadt Düsseldorf hatte einen Arbeitskreis ins Leben gerufen, wo sich jeweils zwei bis drei Lehrerinnen und Lehrer von vier bzw. fünf weiterführenden Schulen, die mit Fotovoltaik-Anlagen ausgestattet sind bzw. ausgestattet werden sollten, mehrfach im Jahr trafen. Dabei ging es um den Erfahrungsaustausch, die gemeinsame Suche nach Ideen bzw. um das Erarbeiten von Vorschlägen und pädagogischen Handreichungen für die Einbindung der Fotovoltaik in den Unterricht möglichst vieler Fächer sowie um Anregungen für Projektveranstaltungen. Natürlich wirkte auch unsere Schule in diesem Arbeitskreis mit.
Erdkunde: Die Leistung der Anlage hängt von der Intensität der Sonneneinstrahlung ab. Insofern sind die Messdaten im Wesentlichen Klimadaten und geben Aufschluss über das Düsseldorfer Wetter. Wetterauswertung, Vergleich mit den Daten anderer Standorte (Internet!), aber auch Behandlung im Rahmen der ohnehin in diesem Fach üblichen Betrachtung über Bodenschätze und Ressourcen, auch in großräumigem Maßstab, liegen nahe. Das Treibhausproblem wird hier behandelt.
Politik: Energiepolitik steht auf dem Lehrplan. Politische Entscheidungen zur Förderung verschiedener Energieträger (Steinkohlepfennig für Bergmannsarbeitsplätze, heimische Braunkohle aus Gartzweiler II, Ausstieg aus der Atomenergie [erhöht die CO2-Einsparung durch unsere Anlage, weil auch Atomstrom kohlendioxidfrei produziert wird] und jetzt die Anschubfinanzierung von Solartechnik) und deren Hintergründe sowie Risikoabschätzungen und -vergleiche (Ölpest durch Tankerunfälle; Waldsterben, Pseudokrupp und Ozonloch durch Verbrennungskraftwerke... usw.) drängen sich auf!
Physik: Die technische Realisierung der Anlage, alle elektrischen Größen, Leistungsdaten, Wirkungsgrad und Erntefaktoren werden hier quantitativ untersucht und berechnet. In der 10. Klasse ist sowieso die elektrische Energieverteilung Unterrichtsthema.
Biologie/Bionik: Fotosynthese (Sonnennutzung durch Pflanzen) im Vergleich zur technischen Fotovoltaik; biologischer Ursprung anderer Energieträger (Kohle aus früheren, im Sonnenlicht gewachsenen Pflanzen), Öl aus Meerestieren bzw. Mikroorganismen oder -- neuerdings -- aus Raps u.ä. könnten hier aufgegriffen werden. [Vom Hamburger Humboldt-Gymnasium ist zur Zeit Unterrichtsmaterial zu „Fotosynthese und Fotovoltaik" im Bio-Unterricht der Klasse 7 veröffentlicht]
Chemie: Im SI-Unterricht sollen die Atommodelle und damit wohl auch die Funktion von Halbleitern nicht mehr sowohl in Physik als auch in Chemie, sondern nur noch im Chemieunterricht behandelt werden. Außerdem wird hier geklärt, dass jede Verbrennung und damit alle fossilen Energieträger zwangsläufig CO2 liefern. Und mit den Gasgesetzen wird veranschaulicht, welches riesige Volumen die durch unsere Anlage ersparten Tonnen CO2 haben.
Mathematik: Vielfältige Anwendungen ergeben sich im Zusammenhang mit Winkelfunktionen (optimaler Neigungswinkel der Solarzellenplatten -- siehe z.B. den Entwurf einer Mathe-Stunde in Klasse 10 ), Statistik (wieso gehen die Sommerwerte stärker in den Mittelwert ein als die Winterdaten) und allgemeiner Funktionslehre (Graphen durch Wertepaare). In der Oberstufe könnte die Integralrechnung durchaus statt an trockenen Buchbeispielen realitätsnah und anschaulich an unseren echten Anzeigewerten eingeführt werden: Wie kommt man von den Momentanleistungen zum Wert der Gesamtenergie? Dies wird konkret auf meine Mathematikseite Einführung in die Integralrechnung gezeigt!
Geschichte: Werden hier die menschlichen 'Errungenschaften' -- von der 'Erfindung' des Feuers über die Sklavenhaltung in der Antike bis zu den Umwälzungen durch Dampfmaschine und moderne Energieausbeute -- thematisiert? (In den Industrieländern könnte der Pro-Kopf-Energieverbrauch in die Leistung von ca. 13 persönlichen, rund-um-die-Uhr-verfügbaren menschlichen Sklaven umgerechnet werden!)
Englisch, Französisch: Vielleicht ermutigt eine Solaranlage auf dem Schuldach dazu, bei den nichtfiktionalen Texten einmal einen Zeitungsartikel über Energiegewinnungssysteme zu lesen -- oder bei der 'environmental pollution' auf saubere erneuerbare Energien einzugehen. Vielleicht können unsere französischen Austauschschüler (nicht nur) über die großen Wiederaufbereitungsanlagen in ihrer Heimat berichten...
Religion: Wird die Nutzung der Sonnenenergie durch die Aufforderung abgedeckt "macht euch die Erde untertan"? Oder gilt das nur für die Ausbeutung der Bodenschätze?
Informatik (in der Mittelstufendifferenzierung): Hier können die Daten der Fotovoltaik-Anlage im Rahmen der planmäßigen Arbeit mit Tabellenkalkulationsprogrammen erfasst, aufbereitet und sinnvoll grafisch dargestellt werden ("Welche Diagrammart für welchen Zweck?"). Zulieferarbeiten für andere Fächer sind vorgesehen (s.o). Und die Internet-AG kann Daten zum Vergleich mit anderen Schulanlagen im Internet veröffentlichen.
zurück zur Fotovoltaik-Hauptseite