Energieland – aus eigener Hand?
Einsendungen zum Schreib- und Bilderwettbewerb im Wissenschaftsjahr 2012 - Zukunftsprojekt Erde
Der Mensch greift seit seiner Existenz in die Natur ein. Doch seit der Industrialisierung schadet dieses Eingreifen der Natur enorm: Durch den Ausstoß von CO2 (Kohlenstoff-Dioxid), aufgrund von Erfindungen wie das Automobil oder auch bei der Energiegewinnung in Kraftwerken, steigt der Anteil der treibhausrelevanten Gase in unserer Atmosphäre. Dies führt zur weiteren Erwärmung der Erde. Das Erwärmen der Erde bringt dramatische Folgen mit sich, die nicht rückkehrbar sind. Sowohl das Eis auf den Polen als auch auf Grönland würden abschmelzen, was zu einem Anstieg des Meeresspiegels führt. Die Flächen der Wüsten würden steigen und immer mehr Menschen müssen hungern und verdursten. Unsere Aufgabe ist es, Mittel zu entwickeln, wie man genau das verhindern kann.
Eine wichtige Rolle spielt dabei die Energiegewinnung. Energie durch Erdöl, Kohle und Atomenergie sind sehr klimaschädlich, weil hier sehr viel CO2 ausgestoßen wird. Deshalb sollte man auf diese Energie komplett verzichten, um die globale Erwärmung nicht weiter voranzutreiben. Doch auch erneuerbare Energie wie Windkraft oder Solarenergie funktioniert nicht immer, weil sie von der Wetterlage abhängen. Deshalb muss es eine weitere Energiegewinnungs-Methode geben, die weder von etwas abhängig ist, noch klimaschädliche Emissionen freisetzt.
Das Induktions-Fahrrad
Abbildung 1 und 2
1. Beschreibung
Mit diesem Induktions-Fahrrad kann jeder Haushalt für sich selbst Energie gewinnen, indem er auf eine sportliche Weise Bewegungsenergie in wertvolle elektrische Energie umwandelt. Das Induktions-Fahrrad besteht aus einem gewöhnlichen Fahrrad, das mit seinem Rahmen auf eine stabile Halterung gestellt wird, sodass es leicht über dem Boden „schwebt“. Durch den Mittelpunkt beider Räder wird nun jeweils ein Stab mit Muttern befestigt. Wenn sich nun die Räder drehen, drehen sich gleichzeitig auch die Stäbe. An das Ende jedes Stabes wird eine metallische Leiterschleife mit 2 Ringen befestigt (siehe Abbildung 1 und 2). An dieser Leiterschleife wiederum wird ein elektrischer Energiespeicher befestigt (vergl. Abbildung 2), der ähnlich wie eine Kondensator funktioniert. Das Ganze kann sich nun in einem Hufeisenmagneten drehen.
2. Funktionsweise
Bei dem Funktionsprinzip handelt es sich, wie schon der Name sagt, um das Prinzip der Induktion. Wenn man die Pedale des Fahrrades betätigt, dann wird der Stab samt Leiterschleife in dem Hufeisenmagneten gedreht. Die beweglichen Elektronen in der Leiterschleife schneiden somit die Magnetfeldlinien, welche vom Nord- zum Südpol des Magneten verlaufen. Dadurch wirkt die Lorenzkraft auf die Elektronen im Leiter und setzt diese in Bewegung. An dem einen Leiterende entsteht ein Elektronenmangel und am anderen Ende entsteht ein Elektronenüberschuss, weil die Elektronen durch die Lorenzkraft von ihrer ursprünglichen Stelle wegbewegt werden. Durch das Strömen der Elektronen im Leiter entsteht eine Spannung, die mit einem Voltmeter nachgewiesen werden kann. Der an den beiden Ring-Kontakten der Leiterschleife befestigte elektrische Energiespeicher lädt sich nun mit der elektrischen Energie auf und speichert diese, vergleichbar mit einer Batterie oder einem Kondensator (Anmerkung: Es wurde kein Kondensator verwendet, weil an der Leiterschleife eine Wechselspannung entsteht und sich somit die Pole an den Ring-Kontakten ständig ändern => Der Kondensator hat eine festgelegte Polung und diese darf sich nicht ändern!).
Nun kann dieser elektrische Energiespeicher als Spannungsquelle für elektrische Geräte dienen. Man schließt sein elektronisches Gerät einfach an diesen Speicher an, und er kann betrieben werden. Natürlich braucht man für den herkömmlichen Kabelkopf an elektronischen Geräten ein Übergangsstück, damit es mit unserem Energiespeicher verbunden werden kann (siehe Abbildung 3).
Durch das Induktions-Fahrrad kann man zwei Energiespeicher gleichzeitig aufladen. Darüber hinaus würde es auch das Problem des Übergewichtes mildern. Diese Methode ist zwar nicht so energieeffizient wie gewünscht, aber auch noch ausbaufähig (=> elektrischer Energiespeicher mit einem sehr hohen Fassungsvermögen...). Außerdem ist es sehr zufriedenstellend für jeden einzelnen, wenn man sich bewusst ist, dass man seine elektrische Energie selbst auf eine umweltschonende Weise gewandelt hat.
Deshalb stelle ich mir persönlich die Zukunft so vor, dass man auf Erdöl, Kohle und Atomenergie komplett verzichtet und auf die erneuerbare Energie umsteigt, und falls diese für bestimmte Zeiträume aufgrund des Wetters nicht verfügbar ist, dann kommt das Induktions-Fahrrad zum Einsatz. Dabei würde ich empfehlen immer voll aufgeladene Energiespeicher des Induktions-Fahrrad im Haushalt parat zu halten.
Alle Infos zum Wettbewerb
Un-endlich wertvoll - Die Siegerehrung
Endlich ist es so weit!
14. November 2012
Die Jury
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Die Einsendungen
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Autorin / Autor: Jothini, 15 Jahre