Arbeitsplan

Bei der Durchführung der Unterrichtseinheit wird von einer Richtstundenzahl von 21 Std. ---> / Wochen ausgegangen.

1. Woche:
Grundlagen Solartechnik

Didaktischer Kommentar:
Zum Verständis der Zusammenhänge einer einfachen kleinen Solaranlage und deren el. Beschaltung, bietet sich der Vergleich mit einem batteriebetriebenen Verbraucher an:

1.1 Reihen- und Parallelschaltung von Monozellen

1.2 Reihen- und Parallelschaltung von Solarzellen  Messen von Spannung und Strom (hier Kurzschlußstrom)

1.3 Versuche zur Beleuchtungsstärke  bei extrem schlechten Lichtverhältnissen Tageslichtprojektor als "Sonnenersatz" verwenden.

2. Woche:
Bau eines solargetriebenen Modellbootes

Didaktischer Kommentar:
Realisierung einer Energieumwandlungskette:

2.1 Experimentierphase

Jeder Schüler erhält:

• 1 Solarzelle 0.5 V/100 mA

• 1 Solarmotor mit Propeller

• Schaltlitze

1. Arbeitsauftrag:
Brettmontage des Solarmotors, Anschluß an die Solarzelle, Probelauf
2. Arbeitsauftrag:
Fertigung eines Bootskörpers aus Hartschaum Montage des Antriebs
Ausbalancieren des Bootes (ggf. Nägel als Ballast verwenden )

3. Woche:
Fortführung der Arbeit aus Woche 2

4. Woche:
Bau eines Akkuladers

Problemstellung:
Leider kann man die Sonne nicht beliebig einschalten; wenn Energie aus der Solaranlage benötigt wird. Um auch in Nachtstunden oder bei extremen Wetterverhältnissen Strom zu erhalten, ist es notwendig, die tagsüber "geerntete" Solarenergie zu speichern.. Geeignet ist dazu jeder Akku, der während der Sonneneinstrahlung geladen wird.

4.1 Arbeitsauftrag:
Entwickle eine Schaltung mit der man Akkus mit Hilfe von Solarzellen aufladen kann. Baue eine Ladekontrolle mit LED (rot) ein. Diskussion der Ergebnisse. Problem Schutzdiode!!

Hinweis: Während der Nacht, wenn die Solarzelle keine Leistung abgibt, muss verhindert werden, dass sich der eben geladenen Akku über die Solarzelle entlädt. Dazu ist eine Sperrdiode nötig!

Leider ist das nicht ohne Spannungsverlust der Solarzelle möglich. Normale Siliziumdioden (Sperrdiode) "vernichten" c.a. 0,65 V der gewonnenen Solarspannung. Eine Ladeschaltung mit einer Solarzelle ist deswegen nicht möglich !