23.08.2018 08:00 bis 24.08.2018 11:25
Aktionstag Solarenergie
Wir befinden uns mitten im Energiezeitalter. Keine Kultur vor uns hatte einen dermassen hohen Lebensstandard wie wir. Allzu schnell vergessen wir, dass unser Mobilitätsverhalten, die geheizte Wohnung, das warme Wasser für die Dusche, der Kochherd, unsere Kommunikationsformen und unsere Eingriffe in Natur und Landschaft nur wegen der uns seit sehr kurzer Zeit zur Verfügung stehenden Energieressource Erdöl und davor der Steinkohle verdanken. So potent diese Rohstoffe sind, sie schaden der Umwelt und sie sind endlich. Die Energiewende ist in aller Munde – die Thematik allerdings eine abstrakte und komplexe. Energie kann nicht erschaffen werden, sie ändert ihren Zustand und wir sind darauf angewiesen, dass uns auch in Zukunft genügend davon zur Verfügung steht. Das Thema Energie betrifft uns alle. Nomatark unterstützt Schulen und Lehrpersonen bei der Vermittlung dieser Thematik. Im Fokus steht das Thema solare Strahlung und ihr Potential, da es viele Energieträger auf der Erde ohne Sonne erst gar nicht geben würde. Wir untersuchen die verschiedenen Energieträger, ihre Kraftwerke und verglichen sie. Unser Angebot ist sehr umfangreich und zeigt beispielhaft sowie eindrucksvoll die Potentiale einer nachhaltigen Energiewirtschaft auf.
Im Pausenhof steht ein Solarkraftwerk. Es macht aus Licht Strom für die Solarwerkstatt. Der Watt-Schattenwerfer zeigt uns das solare Strahlungspotential. Mittags sind es 1'000 W/m2! Von der Dachterrasse aus, kann man gut auf die schuleigene PV-Anlage auf der Turnhalle blicken. Dahinter steht ein Wohnhaus mit Sonnenkollektoren. Diese erzeugen warmes Wasser. Dank der schwarzen Oberfläche wird das Licht absorbiert und das Wasser erwärmt sich. Das kann man gut anhand einer camping Solardusche beobachten. Eine andere Möglichkeit mit Sonnenenergie Wärme zu erzeugen sind Spiegelkraftwerke. Unsere Parabolspiegel rauchen - richtig ausgerichtet - innert Sekunden. Der Solarkocher wird 250°C heiss. Bei direktem Sonnenlicht lässt sich damit gut kochen. Energie kann nur umgewandelt und nicht erzeugt werden. Das Lernen wir mit der Energiekette an dem Beispiel Apfelbaum. Alle Teilnehmer erhalten einen 250ml M-Classic Apfelsaft mit 377 kJ (88 kcal). Woher kommt diese Energie, wie wird sie gespeichert und für was kann sie eingesetzt werden? Was für Energieformen kennen die Schülerinnen und Schüler? Am Velogenerator wird Muskelkraft durch Bewegungsenergie in Elektrizität umgewandelt. Die Glühbirne wird in erster Linie heiss. Nur 5% der eingesetzten Energie kann in Licht umgewandelt werden. Ihr Betrieb benötigt viel mehr Kraft, als das LED-Leuchtmittel. Dieses arbeitet effizienter und erzeugt dabei weniger ungewollte Abwärme. Beim Spiel zur Energiebilanz der Schweiz erfahren die Jugendlichen, dass die schweizer Energieversorgung erst am Anfang der Energiewende steht: 1% Sonnenenergie vs. 49% Erdöl! Zum Schluss besuchen alle Schülerinnen und Schüler die Solarwerkstatt. Neben dem mobilen Solarkraftwerk wird geleimt und verkabelt, bis das eigene Solarflugzeug im Kreis fliegt.
«Wir haben uns sehr gefreut, wie konzentriert und interessiert unsere Schülerinnen und Schüler an den vier Stationen gearbeitet und gelernt haben. Dies war sicherlich auch der Fall, weil die vier Stationen mit verschiedenen Lernmethoden arbeiten und die Betreuungspersonen ihre Vermittlungsarbeit dem jeweiligen Alter und Wissensstufe unserer Schülerinnen und Schüler angepasst haben.»
«Schön war auch der Einbezug unserer lokalen Gegebenheiten, wie etwa der Solaranlage auf dem Dach unserer Turnhallen.»
«Ich habe besonders spannend gefunden, wie ein Morgen zu einem komplexen und teilweise sehr anspruchsvollen Thema (z.B. Atommodell der Solarzellen bei der Erzeugung von Elektrizität) auf hohem Niveau und doch anschaulich und verständlich gestaltet wurde. Der Mix von kognitiven, emphatischen, sinnlichen, taktilen und spielerischen Anreizen hat für die Schülerinnen und Schüler gut gepasst.»
«Wir wünschen uns, dass auch nachfolgende Schülerinnen und Schüler mit diesem Pausenhof-Aktionstag Solarenergie lernen dürfen.»
Gerne besuchen wir auch Ihren Schulstandort und bieten den teilnehmenden Klassen ein abwechslungsreiches Programm zur Thematik Energie und Nachhaltigkeit. Das Format «Aktionstag Solarenergie» ist als Postenlauf mit vier betreuten Stationen angelegt und umfasst viele mitgebrachte Exponate und Experimente. Die Schülerinnen und Schüler können auf Wunsch sogar eigene Experimente bauen und mit nach Hause nehmen. Bitte senden Sie uns bei Interesse frühzeitig eine Buchungsanfrage.
Eine Veranstaltung von
Nomatark
Datum & Ort
23.–24. August
Sekundarschule St. Alban, BS
Teilnehmende
Klassen 2a, 2b, 2e, 2h, 3a, 3b, 3e, 3g
137 Schülerinnen und Schüler
Guides
Cedric Oppliger, Fabian Müller, Klaus Bernhard, Luckas Rickli, Tilla Künzli & Timon Wülser
Mit freundlicher Unterstützung von
Aktionstag Solarenergie
137
56.6 kg
1
12 h
9.4 km
1.08 kWh
Berechnungsweise
Folgenden Formeln verwendet unser Veranstaltungs-Counter
Berechnung PV-Strom in kWh:
Eine Wattstunde entspricht der Energie, welche ein System (z. B. Maschine, Mensch, Glühlampe) mit einer Leistung von einem Watt in einer Stunde aufnimmt oder abgibt. Im Alltag gebräuchlich und verbreitet ist die Kilowattstunde (kWh), das Tausendfache der Wattstunde.
Unsere mobilen Solarkraftwerke sind mit jeweils drei PV-Modulen à 54 W ausgerüstet. Je nach Veranstaltung, Energiebedarf und Technik werden bis zu vier Solaranhänger eingesetzt. Wir zählen die Anzahl eingesetzter Solarkraftwerke und die Sonnenstunden.
Wh = Anzahl Solar-Anhänger • 150 W • Sonnenstunden
kWh = Anzahl Solar-Anhänger • 150 W • Sonnenstunden ÷ 1'000
CO₂-Äquivalente:
Bei der Verbrennung eines Liters Benzin (0.74 kg) bilden sich ca. 2.32 kg CO2 (und Wasserdampf). Dazu werden rund 10.4 kg bzw. 10‘000 Liter Luft benötigt. Bei einem Sauerstoffanteil von 21% sind dies ca. 2.2 kg Sauerstoff.
Die Treibhausgase entstehen aber nicht erst bei der Verbrennung im Motor der Fahrzeuge (Auspuff-Emissionen). Förderung, Transport, Raffinerie, Feinverteilung und Infrastrbauten wie Tankstellen oder Popeline veruraschen ebenfalls Emissionen. Die Treibhausgasemissionen der Bereitstellung von Benzin betragen rund 0.461 kg CO2 bzw. 0.76 kg CO2-eq pro Liter Benzin.
CO₂-Äquivalente (CO2-eq ) sind eine Masseinheit zur Vereinheitlichung der Klimawirkung der unterschiedlichen Treibhausgase. Neben dem wichtigsten von Menschen verursachten Treibhausgas Kohlendioxid (CO2) gibt es weitere Treibhausgase wie beispielsweise Methan oder Lachgas. Die verschiedenen Gase tragen nicht in gleichem Masse zum Treibhauseffekt bei und verbleiben über unterschiedlich lange Zeiträume in der Atmosphäre. Um die Wirkung verschiedener Treibhausgase vergleichbar zu machen, hat das Expertengremium der Vereinten Nationen (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) das so genannte «Globale Erwärmungspotenzial» (Global Warming Potential) definiert. Dieser Index drückt die Erwärmungswirkung einer bestimmten Menge eines Treibhausgases über einen festgelegten Zeitraum (meist 100 Jahre) im Vergleich zu derjenigen von CO2 aus. So hat z.B. Methan eine 28× grössere Klimawirkung als CO2, bleibt aber weniger lange in der Atmosphäre. Die Klimawirkung von Lachgas übersteigt die von CO2 sogar um beinahe das 300fache. Treibhausgasemissionen können in CO2-Äquivalente umgerechnet und zusammengefasst werden. CO2-Äquivalente werden mit der Abkürzung «CO2-eq» bezeichnet.
Berechnungsgrundlage eingesparte Treibhausgase:
Nomatark produziert – von der Atmung abgesehen – sowohl beim Transport als auch bei der Aufbereitung des Stroms kein Kohlenstoffdioxid. Als Reverenz für das eingespahrte CO2 nutzen wir den CO2-Ausstoss eines durchschnittlichen benzinbetriebenen Pkw addiert mit den Abgasen eines, für die Stromerzeugung handelsüblichen, benzinbetriebenen Stromaggregats minus der CO₂-Äquivalente von Photovoltaikanlagen pro kWh. Aus dem Auspuff des Generators kämen, vom CO2 abgesehen, noch Kleinstmengen (Mikrogramm) weiterer Treibhausgase wie N2O und CH4 (viel weniger als 1 Promill THGE). Diese Treibhausgase werden in unserer Berechnung nicht berücksichtigt.
Wir nutzen unsere mobilen Solarkraftwerke auch als Transportmittel für die Technik. Drei unserer Fahrradanhänger entsprechen dem Ladevolumen von einem Pkw.
Referenzwerte für Treibhausgase:
CO2-eq Benzin: 3.08 kg/L
CO2-eq Pkw: 1.9764 kg/km
CO2-eq E-Bike: 0.1527 kg/km
CO2-eq PV: 42 g/kWh
Benzinverbrauch Generator: 1.3 L/h
Formel für Treibhausgase:
CO2-eq Einsparung durch Transport in kg: Distanz in km • (Anzahl Pkw • CO2e Pkw - Anzahl E-Bike • CO2e E-Bike) = km • (Anzahl Pkw • 1.9764 - Anzahl E-Bike • 0.1527)
CO2-eq Einsparung durch PV in kg: Sonnenstunden • 1.3 • 3.08 - 42 g/kWh
Berechnung km:
Hin- und Rückweg ab unserem Atelier an der Kleinhüningerstrasse 205 in Basel-Stadt. Der Fahrtweg wird via Google Maps eruiert. Egal wie viele Fahrräder und Fahrer:innen eingesetzt werden, als Fahrtweg zählt nur die Strecke zwischen Lager und Veranstaltungsort. Zusätzliche Fahrten (Einkäufe und Personentransporte) vor und während der Veranstaltung werden nicht berücksichtigt.
Anzahl Anlässe:
Jeder Veranstaltungstag wird einzeln gezählt. Mehrtägige Events werden als mehrere Anlässe gewertet. Workshops an Schulen werden pro Klasse gezählt.
Quellen:
IPCC 2021 Sixth Assessment Report
Rolf Frischknecht, treeze Ltd.
CO2-Äquivalente PV: Ökobilanz Strom aus Photovoltaikanlagen, Factsheet v1.0, Update 2020, treeze Ltd.
Umweltbilanzierung von Verkehrsmitteln: Matthias, Tuchschmidt, Halder, Markus (Hrsg.): mobitool Grundlagebericht. Bern: Schweizerische Bundesbahnen, SBB 2010.
Benzinverbrauch Generator: Stromagregat Berlan BSTE, 4-Takt Benzin, 2'500 W