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Jugend forscht in der Technik

Fachgebiet Energie

Bespiele zu diesem Thema

Energie

Beim Thema Umwelt und Energie können alle umweltrelevanten Einflüsse untersucht werden. Zum Thema Abfallvermeidung und –verwertung können einfache Tests zu Hause, in der Natur oder Schule gemacht werden. Darüber hinaus kann man sich auch mit dem aktuell wichtigen Bereich der Umwelt- und Energieeinsparung beschäftigen.
Teilgebiete des Themas Umwelt/Energie sind beispielsweise:
Abfallvermeidung, Recycling, Luftreinhaltung, Energiegewinnung, Energieeinsparung
Beispielprojekte zum Thema Umwelttechnik/Energie:
Solarzelle – Brennstoffzelle - Ventilator
Fachgebiet: Energie
 
Solarzellen werden aus Halbleitern hergestellt, deren Leitfähigkeit durch Energiezufuhr in Form von Wärme oder Licht erhöht wird. Um Solarenergie verwenden zu können, wird sie in Form von Wasserstoff gespeichert. Wir stellen diesen Vorgang nach, indem wir unsere Solarzelle an ein Elektrolysegerät anschließen, welches Wasserstoff und Sauerstoff spaltet und den Wasserstoff in einem Wasserstoffspeichermodul speichert. Der Sauerstoff geht als "Abfallprodukt“ dieses Vorgangs in die Luft. Wenn das Wasserspeichermodul voll ist, ist der Ballon gefüllt. Um mit dem gewonnenen Wasserstoff Strom zu erzeugen, verwendet man Brennstoffzellen. Diese treiben in unserem Versuch den Ventilator an.  

Experiment
© WKT
 
Experiment
© WKT
 
Wasser als Energielieferant: Warum Wasserkraftwerke saubere Energie bedeuten.
Fachgebiet: Umwelttechnik

Bei Wasserkraftwerken versucht man die "Kraft“ des fließenden Wassers dadurch zu erhöhen, dass man es zunächst staut und dann durch einen Damm leitet, in dem sehr hohe Fließgeschwindigkeiten erreicht werden können. Im Wasser, das den Damm durchströmt befinden sich Turbinen oder Wasserräder, die durch die schnelle Wasserbewegung angetrieben werden. Diese Turbinen sind wiederum mit Generatoren verbunden, die die Bewegung bzw. mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln.
 
Dazu machen wir folgenden Versuch:
Für den Bau eines Wasserrades brauchen wir einen Korken, den wir mit Hilfe eines Schraubenziehers längs durchbohren. Durch das Loch schieben wir einen Schaschlikstab, sodass der Korken mittig am Stab sitzt. Vorsichtig schneiden wir vier Schlitze in die Längsseite des Korkens, damit wir dort jeweils einen Holzspatel befestigen können. Schließlich halbieren wir noch einen Strohhalm und stecken in links und rechts über die aus dem Korken herausragenden Spießchen. 
 
Experiment
© WKT
 
Wenn wir nun unser Wasserrad unter einen Wasserstrahl halten oder in einem kleinen Bach aufstellen, sehen wir, wie sich das Wasserrad im fließenden Wasser bewegt. Das fließende Wasser überträgt einen Teil seiner Bewegungsenergie, die in einem Wasserkraftwerk eben auch in elektrische Energie umgewandelt werden kann.
 
Wasserkraft ist eine erneuerbare Energie, weil für ihre Nutzung keine Rohstoffreserven wie Kohle oder Öl aufgebraucht werden. Es werden keine gefährlichen Abgase wie Kohlenmonoxid produziert, das mitunter für die globale Erwärmung verantwortlich ist. Wasserkraft ist daher eine sehr ökologische und umweltschonende Energie, weshalb sie auch als "sauber“ bezeichnet wird.
 
 
Welche Energie enthalten Kartoffel? – Wie aus Kartoffelstärke Kunststoff wird.
Fachgebiet: Energie
 
Zunächst halbieren wir eine Kartoffel und schneiden ganz hauchdünne Scheiben ab. Wir stempeln einige Male die Kartoffel auf dunkles Papier.

Wir zerkleinern nun die Kartoffel mit Hilfe einer Reibe und geben sie in eine Schüssel mit Wasser. Das Kartoffel-Wasser-Gemisch filtrieren wir mit einem Baumwolltuch in eine zweite Schüssel und fangen das Kartoffelwasser auf. Wenn wir nun die Stärke im Baumwolltuch näher betrachten und eine Gefühls- und Geschmacksprobe machen, spüren wir die Stärkekörner. Auch im filtrierten Wasser-Kartoffel-Gemisch setzt sich nach einigen Minuten die Stärke am Schüsselboden weißlich ab. Stellen wir die durchsichtige Schüssel auf dunklen Untergrund ist die Stärke noch deutlicher zu sehen.
Auch auf dem schwarzen Untergrund, worauf die Kartoffel gestempelt wurde, lassen sich die weißen Stärkekörner erkennen.
 
Um nun eine Stärkefolie herzustellen, geben wir 4 g feuchte Kartoffelstärke in ein Glas und mischen es mit 20 ml Wasser und 2,5 ml Glycerinlösung (w=45%). Die Mischung wird 15 min in einem Wasserbad gekocht und ab und zu umgerührt. Das flüssige Gel kann man dann mit einem Spatel auf einer Klarsichtfolie verteilen und es im Backofen bei ca. 100 Grad 2 Stunden trocknen lassen. Schließlich erhalten wir als Ergebnis einen biologisch abbaubaren Kunststoff auf der Basis von Stärke!
 
Experiment
© WKT