Energieerzeugung durch Regenwasser. Schüler experimentieren. Adrian Kuester (14)
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- Wilhelm Waltz
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1 Energieerzeugung durch Regenwasser Schüler experimentieren 2010 Adrian Kuester (14)
2 Inhaltsverzeichnis 1. KURZFASSUNG EINLEITUNG: ERKLÄRUNG DER FORSCHUNGSFRAGE MATERIAL UND METHODEN DIE IDEE... 5 Abb : Zeichnung des Prozesses DAS MODELL... 6 Abb : Das ganze Modell...6 Abb : Blick ins Gehäuse...7 Abb : Die Hinterseite des Modells...7 Abb : Die Regenrinne DIE FUNKTIONSTHEORIE... 8 Abb : Die Lampe leuchtet MEINE ERGEBNISSE UND DISKUSSION...9 Abb. 4.1: Das Modell in Betrieb...9 Abb. 4.2: Der Messwert beim manuellem Drehen...9 Abb. 4.3: Der ununterbrochene Stromkreis KOMMENTARE...10 Abb. 5.1: Großer Generator im Vergleich zu kleinem Generator LITERATURVERZEICHNIS
3 1. Kurzfassung Ich kam auf die Idee, die kinetische Energie des Regenwassers im Fallrohr durch eine eingebaute Turbine und einen Generator zu nutzen und elektrische Energie zu erzeugen. Das Fallrohr wurde verengt, so dass der Wasserdruck steigen würde und die erzeugte Energie durch eine Wasserturbine besser genutzt werden könnte. Ich habe ein Modell gebaut, doch bei den Experimenten wurde zu wenig Strom erzeugt um die Lampe zum Leuchten zu bringen. 3
4 2. Einleitung: Erklärung der Forschungsfrage Ich hatte die Idee, die kinetische Energie aus dem Abwasser zu nutzen. Nachdem ich im Internet recherchierte, sah ich, dass diese Idee schon benutzt worden war. Danach überlegte ich mir andere Ideen mit dem gleichen Konzept: Wo kann man noch kinetische Energie erzeugen? Ich kam auf die Idee, die kinetische Energie des Regenwassers im Fallrohr durch eine eingebaute Turbine und einen Generator zu nutzen und elektrische Energie zu erzeugen. Ich recherchierte im Internet, ob es diese Idee schon gab und erstaunlicherweise fand ich viele Informationen über Energiegewinnung durch Regenwasser. Zum Beispiel: Wissenschaftler in Grenoble, Frankreich haben ein neues System entwickelt, mit dem sie die Vibrationen eines fallenden Regentropfens nutzen, um Energie zu erzeugen. 1 Überall in der Welt werden Regenwasser-Sammel-Systeme benutzt um Energie und Wasser zu sparen. Zum Beispiel hat die Stadt Aizawl in Indien seit einigen Jahren über solcher Systeme gebaut. Dadurch wird Wasser und auch Energie gespart, bzw. erzeugt. 2 Andere Leute haben probiert, änliche Ideen zu patentieren (zum Beispiel: Christopher George und Edward Nightingale 3 ), aber habe ich keine technische Umsetzung gefunden. Ich denke, dass es sich auch bei uns in Mitteleuropa lohnen müsste für so wenig Baukosten Energie aus Regenwasser zu gewinnen. In dieser Arbeit wollte ich zeigen wie es funktionieren könnte. 4
5 3. Material und Methoden 3.1 Die Idee Durch ein verengtes Fallrohr fällt Regenwasser, so dass es auf eine Turbine fällt, die sich dadurch dreht. Diese Turbine ist an einem Generator angeschlossen, der die kinetischen Energie in elektrische Energie umwandelt. Abb : Zeichnung des Prozesses 5
6 3.2 Das Modell Das Modell hat ein Stück Regenrinne, ein Fallrohr, das am Ende verengt wurde, eine Turbine, auf die das Wasser fällt, einen Generator, eine Lampe, und ein Akku. Es ist 1m hoch und hat eine Fallhöhe von 50 Centimeter. Der Durchmesser der Turbine beträgt 8 Centimeter. Abb : Das ganze Modell 6
7 Die Turbine ist in einem Gehäuse aus wasserdichten Kunststoff. Die Vorderseite des Gehäuses ist entfernbar. Oben und unten sind Fallrohre aus verzinktem Blech mit Silikon angebracht damit es dicht ist. Das obere Stück des Fallrohres ist verengt, damit das Wasser gebündelt und gezielt auf eine Seite der Turbine fällt (Abb ). Hinter dem Gehäuse ist eine Blechplatte, um es an einen Holzbalken anzubringen. Hinter der Turbine ist ein Generator angebracht, der mit einer Lampe verbunden ist (Abb ). Ganz oben ist ein Stück Regenrinne (Abb ). Abb : Blick ins Gehäuse Abb : Die Hinterseite des Modells Abb : Die Regenrinne 7
8 3.3 Die Funktionstheorie So sollte das Modell funktionieren: 1. Das Wasser wird in die Regenrinne geschüttet. 2. Es fällt durch das Fallrohr auf die Turbine und fließt unten wieder heraus. 3. Die Turbine fängt an, sich zu drehen. 4. Der Generator, der mit der Turbine verbunden ist, fängt an, sich zu drehen. 5. Der Generator erzeugt Strom. 6. Elektrischer Strom fließt zur Lampe. 7. Die Lampe leuchtet! Abb : Die Lampe leuchtet (in diesem Fall durch den Accu) 8
9 4. Meine Ergebnisse und Diskussion Nach dem Aufbau kam das erste eigentliche Experiment (Abb. 4.1), doch die Lampe hat nicht geleuchtet. Ich fragte mich, was das Problem sei und überlegte mir, ob der Generator kaputt war. Mein Vater hatte die Idee die Stromspannung zu messen und das taten wir auch (Abb. 4.2 und Abb. 4.3). Wir haben das Rad manuell gedreht um zu schauen ob der Generator überhaupt Strom erzeugte oder kaputt sei, und wir bekamen niedrige Werte (zum Beispiel: 0.07V). Unser Höchstwert war 0.35V, aber schneller konnten wir die Turbine nicht drehen. Also ist die Kapazität der Turbine zu schwach. Abb. 4.1: Das Modell in Betrieb Abb. 4.2: Der Messwert beim manuellem Drehen (der Höchstmesswert war 0.35V) Abb. 4.3: Der ununterbrochene Stromkreis 9
10 5. Kommentare Das Hauptproblem, auf das ich gestoßen bin, war, dass das Modell nicht genug Strom erzeugt hat, um die Lampe zum Leuchten zu bringen und daher müßte am Modell zum Umsatz noch viel verändert werden, sonst würde man zu wenig Strom erzeugen. Würde man vom ganzen Dach das Regenwasser mit höherer Fallhöhe, einer besseren Turbine, und einen stärkeren Generator (z.b. wie im Abb. 5.1) haben, hätte man auch eine bessere Stromausbeute. Abb. 5.1: Großer Generator im Vergleich zu kleinem Generator (links oben) (rechts unten) Leider kann ich hier die Bilder nicht sehen! Dieses Problem versuche ich in der kommenden Zeit zu lösen. 10
11 6. Literaturverzeichnis Was hast du stehen, ich sehe nichts. Deine zitierten Arbeiten, z.b. Christopher George und Edward Nightingale 4 (Jahreszahl): Titel, Verlag, Seite von bis? Müssten hier aufgeführt werden. 1 Guigon, Romain, Chaillout, Jean-Jacques, Jager, Thomas, und Despesse Ghislain. Harvesting raindrop energy: theory und Harvesting raindrop energy: experimental study. Smart Mater. Struct. 17 (2008) [ ] 2 Dunglena (Consulting Engineer), Intercontinental Consultants and Technocrat Ltd, Aizwal, Indian. [ ] 3 George und Nightengale, Patent Hydroelectric System, IPC8 Class: AE02B900FI. [ ] Dank an: Martin Geider; Stefan Küster; Denise DiStefano; Volker Thybusch; Frank Kramer; Amanda Küster; und den Leuten vom Weird Science Club (Lichtenbergschule, Darmstadt). 4 George und Nightengale, Patent Hydroelectric System, IPC8 Class: AE02B900FI. [ ] 11
12 Dank an: Martin Geider; Stefan Küster; Denise DiStefano; Volker Thybusch; Frank Kramer; Amanda Küster; und den Leuten vom Weird Science Club (Lichtenbergschule, Darmstadt). 12
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