Das Feuer der Sonne gilt als der größte Energiespeicher in unserem Sonnensystem, rund 99,98 Prozent des gesamten Energiebeitrags zum Erdklima stammen aus dieser Quelle. Alles Leben auf der Erde ist von der Strahlungsenergie der Sonne abhängig, unser Klima und viele geophysikalische Erscheinungen (z.B. die Gezeiten) werden von ihr gesteuert. Mit einer Obeflächentemperatur von 5.700 Grad Celsius kreist die Sonne als riesige Gaskugel im Zentrum unseres Planetensystems.
In ihrem Inneren herrschen gewaltige Temperaturen von bis zu 15 Millionen Grad Celsius. Hierbei kommt es zu Kernreaktionen, die in jeder Sekunde vier Millionen Tonnen Materie verbrennen, wobei jedes Gramm (!) verbrannter Materie 25 Millionen Kilowattstunden Energie erzeugt. Um diese unvorstellbare Energiemenge mit irdischen Maßstäben zu erfassen, ist die folgende Tabelle hilfreich.
Mit einer Kilowattstunde Strom können wir:
• 15 Hemden bügeln
• 70 Tassen Kaffee kochen
• 7 Stunden fernsehen
• 2 Tage einen 300-Liter-Kühlschrank betreiben
• 1 Mittagessen für 4 Personen auf dem Herd kochen
• 1 Wäsche in der Waschmaschine reinigen
• 17 Stunden eine 60-Watt-Glühbirne betreiben
• 90 Stunden eine Energiesparlampe (11 Watt) betreiben
• 40 Stunden Musik auf einem CD-Player (25 Watt) hören
• 1 Hefekuchen backen
(Quelle: www.verivox.de)
Dieser unbegrenzte Energievorrat kann schon im Kindergartenalter mit Hilfe von Solarzellen als umweltschonende Energiequelle genutzt werden. Das Licht der Sonne besteht aus unzähligen winzigen Energieträgern, den Photonen. Treffen diese Photonen auf die Oberfläche einer Solarzelle, werden Elektronen freigesetzt, die einen Stromfluss bewirken. Die ersten Solarzellen wurden bereits im Jahr 1954 entwickelt, seitdem arbeiten Wissenschaftler in aller Welt daran, den Wirkungsgrad von Solarzellen zu verbessern. Heute werden poly- und monokristalline Solarzellen angeboten, deren Stromleistung nicht unbedingt vom wolkenfreien Himmel abhängig ist. Mittlerweile reicht das Licht einer Glühbirne aus, um solarbetriebene Motoren in Bewegung zu setzen. Wichtig ist nur, dass ausreichend Licht auf die Solarzelle fällt, dann können die Elektronen wandern und es fließt Strom. Stoppen wir den Lichteinfall beispielsweise durch Abdecken mit der Hand, bricht der Stromfluss ab.
Für elementare Experimente im Kindergarten haben sich monokristalline gegossene Solarzellen bewährt, die abhängig von ihrer Größe eine Spannung von 0,5 bis zwei Volt erzeugen. Der Anschaffungspreis pro Solarzelle liegt je nach Leistung zwischen drei und zehn Euro. Eine Solarzelle mit einer Spannung von 0,5 Volt kann bereits einen kleinen Solarmotor antreiben. Die Leistung einer einzelnen Zelle reicht allerdings nicht aus, um leistungsfähigere Spielzeugmotoren zu verwenden. Ein Legomotor (zwei Volt) benötigt entweder eine größere Solarzelle mit einer Leistung von zwei Volt oder vier kleine Solarzellen, die wir in Reihe schalten müssen. Bei der Reihenschaltung addieren wir die Stromleistung, demnach produzieren vier Zellen á 0,5 Volt eine Gesamtleistung von zwei Volt.
Bei der Reihenschaltung wird der Pluspol der ersten Zelle mit dem Minuspol der zweiten Zelle und deren Pluspol mit dem Minuspol der dritten Zelle usw. verbunden.
Auf dem Elektronikmarkt werden Bausätze angeboten, mit denen mehrere Solarzellen auch für ungeübte Technikerinnen und Techniker in Reihe geschaltet werden können. Also keine Berührungsängste, wir alle lernen mit und von den Kindern! Apropos Berührungsängste, die Experimente mit Solarzellen basieren auf Niedervoltstrom, sind also grundsätzlich nicht gefährlich und können keine empfindlichen Stromstöße erzeugen.
Das Spiel und Experiment mit Solarzellen sollte in keinem zukunftsorientierten Kindergarten fehlen. Hier erfahren die Kinder unmittelbar, dass die Energie der Sonne unbegrenzt nutzbar ist und im Gegensatz zum Strom, der aus einer Batterie oder der Steckdose kommt, weder die Umwelt noch den Geldbeutel belastet. Mit Hilfe von Solarzellen lassen sich fast alle niedervoltbetriebenen (batteriebetriebenen) Geräte wie Fahrzeuge, Ventilatoren, Radios und sogar Spielzeugeisenbahnen antreiben. Die Kinder erleben durch Anschauung und vielfältige Erfahrungen, wie Solarzellen das Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom verwandeln und Antriebsenergie erzeugen. Hier ist nicht die Erklärung komplizierter technischer Details von Interesse, vielmehr sollen die Kinder im Spiel erleben, wie das Feuer der Sonne mit Hilfe der Solarzellen als umweltfreundliche und regenerative Energiequelle genutzt wird. Das kann dazu beitragen, nachhaltig eine ökologische Grundhaltung zu prägen.
Mit Hilfe der solarzellenbetriebenen Motoren lassen sich kleine, phantasievolle Installationen und Entdeckungen in Bewegung versetzen, die jeden Kindergarten in eine Erfinderwerkstatt verwandeln.
Udo Lange, Thomas Stadelmann
www.eg-solar.de
Entwicklungsgruppe der staatlichen Berufsschule Altötting e.V. Entwicklung von Solarkochern, Anwendungsbereiche, Erfahrungsberichte
www.sun-and-ice.de
Umfassendes Angebot und Beratung zu Solarkocher und Solartechnik, detaillierte Anleitungen und Rezepte zum Backen und Kochen mit dem Solarkocher
www.solarofen.de
Bauanleitung für einen Solarofen
www.winklerschulbedarf.com
www.opitec.de
Solarzellen, Elektromotoren, Zubehör, Bausätze, Experimentiermaterialien
Den vollständigen Beitrag können Sie in unserer Ausgabe Betrifft KINDER 07/07 lesen.