1. Eine  als Beispiel für eine Wärmekraftmaschine
An einer Modelldampfmaschine werden die Energieverluste bestimmt, die bei der Erzeugung des Dampfes auftreten. Durch Heben einer Last werden die Leistungsabgabe und der Wirkungsgrad bestimmt.
Fragestellungen im Arbeitsblatt:
- Welche Wärmemenge wird bei der Verbrennung einer bestimmten Brennstoffmenge frei und wozu wird diese Energie verwendet?
- Wie groß ist die Wärmeleistung des Brenners und wie viel der entwickelten Wärme wird in Dampf umgesetzt?
- Welche Leistung hat die Dampfmaschine beim Heben einer Last und wie groß ist dabei der Wirkungsgrad?
2. Stromerzeugung durch Wasserkraft
 An dieser Station wird gezeigt, wie eine Wasserturbine zur Stromerzeugung funktioniert. Die Leistungsabgabe wird unter verschiedenen Betriebsbedingungen gemessen. Mit verschiedenen Stromverbrauchern wird untersucht, was mit einem Stromnetz passieren kann, wenn immer mehr Leistung entnommen und das Netz schließlich überlastet wird.
Fragestellungen im Arbeitsblatt:
- Welche Leistung liefert die Turbine mit Generator?
- Welchen Einfluss hat die Höhe des Wasserspiegels über der Turbine auf die Leistung?
- Wie hängt die Leistungsabgabe des Generators von den angeschlossenen Verbrauchern ab?
3. Ergometrie: Energie aus Muskelkraft
 Die Station besteht aus einem Fahrradergometer, der so umgebaut wurde, dass man damit Strom zum Betrieb eines Wasserkochers, verschiedener Lampen und eines Radios erzeugen kann.
Fragestellungen im Arbeitsblatt:
- Wie viel elektrische Energie kann man in einer bestimmten Zeit mit dem Ergometer erzeugen?
- Was hat in dieser Zeit die Person auf dem Ergometer geleistet?
- Wie lange müsste man treten, um 1/2 Liter Wasser zum Kochen zu bringen?
4. Solarstrom
 An dieser Station werden am Modell einer Solaranlage wichtige Kenngrößen (Leerlauf-spannung, Kurzschlussstrom, Nennleistung, Nennspannung und Wirkungsgrad) bestimmt.
Fragestellungen im Arbeitsblatt:
- Wie groß sind Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom?
- Wie hängen Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom von der Lichtleistung ab?
- Wir groß ist die maximale Leistung?
- Wie groß ist der Wirkungsgrad von Solarzellen?
5. Stromgewinnung mit Windgeneratoren
 An dieser Station werden am Modell einer Windkraftanlage untersucht, wie die elektrische Leistung von der Windstärke und der Bauart der Windkraftanlage abhängt.
Fragestellung im Arbeitsblatt:
- Wie ist eine Windkraftanlage aufgebaut?
- Wie groß ist die abgegebene elektrische Leistung bei verschiedenen Windgeschwindigkeiten?
- Welchen Einfluss haben Zahl und Bauart (eben oder gewölbt) der Rotorblätter?
- Warum ist bei Windkraftanlagen der Anstellwinkel der Rotorblätter veränderlich?
6. Energienutzung: Wirkungsgrad beim Erwärmen von Wasser
 An dieser Station wird mit einem elektrischen Wasserkocher, auf einer Heizplatte, in einem Mikrowellenofen und auf einem Gaskocher Wasser erwärmt. Dabei wird untersucht, wie viel der von den verschiedenen Geräten verbrauchten Energie tatsächlich zur Erwärmung des Wassers verwendet wird bzw. wie hoch die jeweiligen Verluste sind.
Fragestellungen im Arbeitsblatt:
- Wie groß ist die vom Wasser aufgenommene Energie?
- Wie groß ist der Wirkungsgrad der einzelnen Geräte?
- Welches ist die beste Methode zum Erwärmen von Wasser und warum?
- Woher kommen die Verluste?
- Warum ist der Gaskocher eigentlich nicht mit den anderen Geräten vergleichbar?
7. Speicherung von Energie in Akkumulatoren
An einem Akkubohrschrauber wird der Lade- und Entladevorgang des Akkus untersucht.
Fragestellungen im Arbeitsblatt:
- Wie viel elektrische Leistung verbraucht das Netzteil für sich allein?
- Was kostet der Dauerbetrieb eines Ladegeräts?
- Wie viel der dem Netz entnommenen Leistung wird dem Akku zugeführt?
- Warum wird der Akku eines Akkubohrschraubers beim Bohren von Löchern so schnell leer?
- Ist ein leerer Akku wirklich leer?
Die Voraussetzungen
Der Energieparcours richtet sich an Schüler, die mit den Begriffen Arbeit, Energie, Leistung sowie Spannung, Stromstärke, Widerstand bereits vertraut sind und die wichtigsten Einheiten dieser Größen kennen. An einigen Stationen sind Stromkreise aus Stromquelle, Voltmeter, Amperemeter und Verbrauchern aufzubauen. Wenn nicht alle Voraussetzungen erfüllt sind, können viele Stationen vereinfacht werden und zum Beispiel dem Kenntnisstand von Schülern der Sekundarstufe I angepasst werden. |
Im Rahmen der Förderung „Wissen schafft Zukunft" des Ministerium für Bildung, Wissenschaft, Jugend und Kultur hat die Universität Koblenz-Landau, nach Vorlage des Energieparcours an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, und in Kooperation mit dem TGZ Kaisersesch einen weiteren Energieparcours entwickelt.