Energietrainer
Schulungskoffer

Mit Methode energietechnisches Grundwissen vermitteln

Die Vermittlung „energietechnischer Grundbildung“ gehört zu den wichtigen Herausforderungen der modernen Bildungspolitik. Nur mit dem richtigen Grundlagenwissen lassen sich Konzepte zur Energieeffizienz und Nutzung erneuerbarer Energiequellen verstehen. Wie aber lässt sich der Themenbereich Energie schon für Kinder im Grundschulalter erfahrbar machen? Diese Fragestellung führte zur Entwicklung des Energietrainers, der auf dem bewährten Christiani-Energierad beruht.

Mit ersten, qualitativen Energieversuchen erfahren Schüler über die körperliche Anstrengung, welche Energiemenge für den Betrieb eines Aktivlautsprechers, der Beleuchtung oder der Wärmerzeugung aufgewendet werden muss. Daraus kann der Schüler bereits grundsätzliche Verhaltensregeln zum Energiesparen ableiten. Mit dem Energietrainer erarbeiten sich Schüler (allein oder in der Gruppenarbeit) weitgehend selbstständig elementares, praxisnahes Grundlagenwissen.

Folgende Themen können in Theorie und Praxis bearbeitet werden:

• Qualitative Bewertung:
  Welche Energieanwendung im Haus benötigt am meisten Energie (Kommunikations- und Unterhaltungselektronik, Beleuchtung oder Wärmetechnik)?
• Energieeffizienz:
  Energiesparstrategien und Optimierungsmöglichkeiten der Energienutzung in unserem Alltag, unserer Schule oder unserer Wohnung
• Energiewandler:
  Energiekette von der Sonnenenergie über die Nahrung als Energiespeicher, über die Muskelenergie und mechanischen Energie bis zur elektrischen Energie
• Quantitative Bewertung:
  Wieviel „Nahrungsenergie“ (z. B. Schokolade) bekommt ein Schüler zum Energieausgleich, wenn er die Metallplatte im MET in 5 Minuten um 5 Kelvin erwärmt? Was leistet er dabei?
• Datensammlung:
  Erkunden der Energiemengen für Alltagsvorgänge, z. B. Jahresstrombedarf, Energie für die Hausheizung, Flugreise, Jahresenergiebedarf für Deutschland, Europa, die Welt, usw.
• Energie-Systemvergleiche:
  Erstellen von Energiebilanzen zu den Verkehrssystemen, z. B. Fahrrad – Auto; Bahn – Flugzeug oder Schiff, usw.
  Energiebilanzen zu Beleuchtungssystemen, zu Kommunikation, EDV, Haustechnikanwendungen wie z. B. Staubsauger, Kaffeemaschinen, Heizungsumwälzpumpen, usw.
• Grundgrößen der Elektro- und Energietechnik auf der Basis des „Ohmschen Gesetzes“ und von Leistungs- und Energieberechnungen, von Energieeffizienz und der Nutzung Erneuerbarer Energien neu verstehen!

Zusatzausstattung zum Lehr- und Lernsystem Energietrainer:

Für eine Erweiterung und Vertiefung energietechnischer Experimente und Präsentationen bietet Christiani eine Ergänzungsausstattung an, mit der weitere attraktive Anwendungen zur Energietechnik erschlossen werden können!

Mit der Zusatzausstattung zum Energietrainerkönnen folgende handlungsorientierte Lernprozesse realisiert werden:

• Projekte:
  Mit dem Energietrainer kann der elektrische Betrieb einer kleinen Modelleisenbahnanlage gezeigt werden.
• Know-how:
  Speicherlösungen untersuchen mit einem Batteriespeicher oder einem simulierten Pumpspeicherkraftwerk bei dem das Energietrainer die elektrische Speicherenergie liefert. Mit diesen Versuchen kann die Effizienz dieser möglichen Speicherszenarien für die Absicherung unserer elektrischen Energieversorgung untersucht werden.
• Ersatzstromanlage:
  Mit dem Energietrainer kann über einen Wechselrichter 230 V AC bis zu 30 Watt Leistung für verschiedene Energieanwendungen mit Elektrogeräten geliefert werden.
  Beispiele: Kleine 230-V-AC-Geräte, PC, Fernsehgerät, LED-Scheinwerfer, usw.

Allgemeine Lernziele

Mit dem Energietrainer vermitteln Sie ernergietechnisches Grundwissen.

Der Schüler kann

• Elektrogeräte nach ihrem Energiebedarf einordnen
• energietechnische Größen mit der eigenen Vorstellungs- und Erfahrungswelt vernetzen
• Energiesparmaßnahmen nach ihrer Effizienz unterscheiden

Lernziele zu den einzelnen Versuchen

Die in der mitgelieferten Anleitung enthaltenen Versuche eignen sich für eine interessante und spannende Unterrichtsgestaltung, bei der die Schüler selbst Hand anlegen können. Dies sind nur einige der verfolgten Lernziele:

Der Schüler kann

• verschiedene Verbraucher über das Mess- und Schaltbord mit Energie versorgen
• durch Schätzen, Untersuchen und Bewerten ein energietechnisches Urteilsvermögen entwickeln
• aus dem Ergebnis Folgerungen für das Energienutzerverhalten ableiten
• erkennen, warum Energiesparen nicht nur Stromsparen bedeutet
• aus Strom-, Spannungs- und Zeitwerten die Leistungs- und Energiegrößen berechnen
• die mechanischen Leistungswerte eines Menschen kritisch würdigen
• den Zeitaufwand zur Energieerzeugung einer „kWh“ aus menschlicher Muskelkraft berechnen
• die Erwärmung einer kleinen Metallplatte anhand der Temperaturmessung erleben und bewerten
• aus den Messwerten Leistungs- und Energieberechnungen durchführen
• Energiewandlungen in Energiesystemen bewerten
• das Einsparpotential von LED-Lampen im Vergleich zu anderen Lampen richtig einordnen
• Energiesparvorschläge für den Betrieb der Unterhaltungselektronik angeben
• Grundgrößen der Elektrotechnik körperlich erfahren und beschreiben

• Alle allgemeinbildenden Schulen: ab Primarstufe
• Berufsschulen: für alle Bereiche, in denen ein Energie-Grundverständnis erforderlich ist
• betriebliche und überbetriebliche Bildungszentren (Aus- und Weiterbildung)
• Vereine und Verbände: in den Bereichen Umweltschutz, Energie und Energietechnik

• Manuell betriebener Energietrainer mit Generator für 12 V DC; P_max = 35 W in einem kompakten Experimentierkoffer
• Mess- und Schaltbord mit Dreifach-LED-Anzeige der optimal erzeugten Spannung durch die Handkurbel
• Analoganzeige für den Strom und die Spannung an den diversen Verbrauchern
• Schaltbarer Wärmeerzeuger auf Metallplatte mit digitaler Temperaturanzeige. Dieses Temperaturdisplay verfügt über eine eigene Solarstromversorgung, die als exemplarisches Anwendungsbeispiel für die Photovoltaik dient
• Weitere vier schaltbare Verbraucher über zwei 12-Volt-Steckdosen, eine LED-Lampe mit 12 V DC; 3 W und eine Halogenlampe 12 V; 20 W
• Hochwertige Aktivlautsprecher mit integriertem MP3-Player. Weitere Audioquellen, wie Walk- und Discman, Radiorecorder, DVD-Player, usw. können über den 3,5 mm Klinkenstecker an den aktivboxen angeschlossen werden
• Befestigung am Experimentiertisch durch zwei Schraubzwingen
• Versuchsanleitung

Versuchsanleitung für den erlebnisorientierten Unterricht

Mit Hilfe der im Lieferumfang enthaltenen Versuchsanleitung untersuchen Schüler energetische Grundfragen qualitativ und auch quantitativ. Daraus können sie konkrete Handlungskonzepte zum Energiesparen ableiten und entwickeln. Die Versuche mit dem Energietrainer machen Lernen zum Erlebnis!

Die Versuchsanleitung ist in einen Informations-, einen Arbeits- und einen Lösungsteil gegliedert. Die Übungsaufgaben und Fragen im Arbeitsteil beziehen sich auf die Inhalte im Informationsteil und auf die experimentellen Erkenntnisse.