Der Wind- und Solarbus. VON YANNIS BAINBRIDGE 6B EMA Gymnasium Osnabrück
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- Andreas Siegel
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1 Der Wind- und Solarbus VON YANNIS BAINBRIDGE 6B EMA Gymnasium Osnabrück
2 Kurzfassung Mich faszinieren Busse, besonders die zwei Elektrobusse der Stadt Osnabrück. Durch die beiden mit Brennstoffzellen arbeitenden Busse kam ich auf die Idee, selbst einen wiederaufladbaren Bus zu entwickeln, der seine Energie aus Wind- und Solarenergie gewinnt. Begonnen habe ich mit vielen Zeichnungen und Planungen des Wind- und Solarbusses und mein Interesse war geweckt. Seit über einem halben Jahr baue ich jetzt aus einfachen Materialien wie Holz, Pappe, Achsen und Rädern, mehrere Kabel, einem selbstgebauten Windrad, einem Solarpanel, einem Kondensator und einem Elektro- und Steppermotor. Das sich drehende Windrad auf dem Dach erzeugt ebenso Strom, wie das Solarpanel, der über Kabel zum Akkumulator bzw. dem Elektromotor geleitet wird. Um eine Stromzufuhr auch ohne Wind- und Sonnenenergie sicherzustellen, habe ich auch über einen zusätzlichen externen Batterieanschluss nachgedacht. Schließlich konnte ich über die Weihnachtsferien eine Weiterentwicklung meines ersten Busses fertigstellen.
3 Inhaltsverzeichnis 1.Die Idee S.1 2.Die Verwirklichung 3.Aufbau S.4 4.Funktionsweise 5.Ergebnisse S.5 S.6 6.Fotos vom Modell 7.Probleme S.2-3 S.7-9 S.10 8.Ergebnisdiskussion und Zusammenfassung S.11 Quellenangaben- und Literaturverzeichnis
4 1. Die Idee Schon seit meiner Grundschulzeit faszinierten mich fast immer Busse, darunter auch die beiden Osnabrücker Elektrobusse. Ich dachte mir: Mhh,wäre es nicht toll, wenn sie sich selbst aufladen könnten, damit sie länger fahren können?. Also überlegte ich. Dann kam ich auf die Idee, dass der Bus sich vielleicht mit Windenergie aufladen könnte, die durch den Fahrtwind über ein Windrad auf dem Dach erzeugt wird, während der Bus unterwegs ist. Später ergänzte ich zum Aufladen noch Solarenergie dazu, damit sich der Bus auch aufladen kann, wenn er nicht fährt.
5 2. Die Verwirklichung Jetzt wo ich die Idee hatte, wollte ich sie verwirklichen. Also fing ich an, zu skizzieren (siehe Mappe und Heft). Dann habe ich das Modell gebaut. Allerdings hatte ich davor ein anderes Fahrgestell und Karosserie. Ich hatte dafür eine Plastikbox und als Unterboden eine Holzplatte. Die Plastikbox war viel zu instabil und als ich auf dem Weg zur Schule damit stolperte und darauf stürzte, war die Box fast ganz kaputt und ich musste mir etwas Neues überlegen. In den Weihnachtsferien fing ich an, ein neues Modell zu bauen. Die Bestandteile sind unten aufgeführt. Bestandteile: 2 4 viel 1 Mehrere 1 Mehrere 1 1 Mehrere Achsen Räder Holz Pappkarton Meccano Elektromotor (Meccano) Schrauben Windrad (selbst gebaut) Kabel Solarzelle Steppermotor Lüsterklemmen
6 Nach etwas Hilfe von meinem Vater beim Sägen, nagelten wir den Unterbau zusammen. Unter diesen montierte ich die Achsen mit Rädern. Dann begann ich mit dem Aufbau der Zahnräder von der Hinterachse zum Motor hin. Der Motor ist auf einem Gestell, wie die Zahnräder, mit dem Unterbau verbunden. Nun folgte der Bau des Windrades mit Hilfe einer Anleitung samt Schablone aus dem Internet. Dieses Windrad war leider nicht stabil genug und zu groß für den Bus. Bei einem Test mit dem Fön fiel es auseinander. Das zweite Windrad baute ich etwas kleiner und es war somit auch stabiler und es überstand den Test mit dem Fön. Dieses Windrad ist jetzt auch im Bus verbaut. Die Anschlüsse des Steppermotors und des Solarpanels gehen an den Kondensator und von dort zum Motor.
7 4. Funktionsweise Er funktioniert so:
8 Die Drehenergie des Windrades geht zum Steppermotor. Er wandelt die Drehenergie des Windrads in Strom um. Der Akku leitet den Strom weiter zum Elektromotor, der die Zahnräder in Bewegung setzt, die die Achse antreiben. Falls nicht genug Strom vorhanden ist, kann man den Bus auch von außen aufladen (z.b. Steckdose). Hier ist die Skizze dazu: Windrad Dynamo Solarzelle Akku zusätzlicher Strom E-Motor Zahnräder Achse 5. Ergebnisse Der Bus fährt durch Anschieben, nur die Achsen und Räder sind eingebaut Der Motor läuft, als ich ein Batterie angeschlossen habe. Der eigentliche
9 Kondensator hat noch nichts dazu beigetragen Das Windrad produziert genug Strom, um eine LED zum Leuchten zu bringen Die gesamte Technik ist eingebaut, der Bus fährt leider nicht. Ich vermute, dass der Steppermotor den Strom abnimmt und der Strom nicht zum Antriebsmotor geht (Stand: ) 6. Fotos vom Modell
10 Werkzeuge und Bestandteile Die Karosserie und Fahrgestell
11 Der Antrieb mit Motor und Achse Windrad Nummer 1 erste Versuche Elektrizität herzustellen Windrad ging kaputt
12 Neues Windrad bringt LED zum Leuchten Der fertige Bus von Außen Die Technik im Inneren
13 7. Probleme Wie wandelt man die Drehenergie des Windrades in Strom um? Klar, mit einem Dynamo, aber das ist das Problem, denn der Fahrraddynamo ist zu schwer zu bewegen (aus Sicht des Windrades). Deshalb brauchte ich einen anderen Dynamo, aber wir hatten keinen anderen. Lösung: Ich habe ein Handbuch zu einem Experimentierkasten, dort habe ich erfahren, dass man anstatt eines Dynamos auch einen Motor nehmen kann. Also haben wir einen normalen Motor genommen, aber das Problem hierbei war, dass er nicht genügend Strom herstellte. Lösung: wir haben wieder im Internet geschaut. Dort stand, dass man besser einen Steppermotor nehmen sollte, den man z.b. in Druckern findet. Zum Glück hatten wir noch einen alten Drucker im Keller stehen. Den haben wir dann auseinander genommen und den Steppermotor ausgebaut. Diesen haben wir unten am Windrad befestigt - und die LED, die ich zum Testen benutzte, leuchtete.
14 8. Ergebnisdiskussion und Zusammenfassung Mit den Ergebnissen beim Bau meines Busses bin ich eigentlich zufrieden. Allerdings hätte ich mir gewünscht, dass der Bus alleine fahren kann. Die Probleme, die ich z. B. beim Bau des Windrades hatte, konnte ich zum Glück lösen. Ich habe festgestellt, das die Energie die durch das Windrad und das Solarpanel leider nicht ausreicht, um den Bus fortzubewegen. Wie es bei einem echten Bus bei entsprechend höherer Geschwindigkeit sein würde, kann ich leider nicht sagen. Aber ich vermute, dass sich dort das Windrad auch ohne Fön drehen würde.
15 Quellenangaben-und Literaturverzeichnis Unterstützungsleistung: 1. Simon Bainbridge, Vater, Hilfestellung beim Bau 2. Simone Bainbridge, Mutter, Hilfestellung bei Berichterstellung 3. Hans- Christian Pues als Begleiter 4. Dr. Markus Woeller als Hauptbegleiter Quellenangaben: 1. stiftung.de/content/language1/downloads/arbeitsblatt_bau_einer_windt urbine.pdf, , Bosch-Stiftung, Bau und Funktion einer Windturbine 2. Dr. Stefan Kruse, Xscience, Faszination Elektroauto von Ravensburger, S. 28 Handbuch , The Backshed, Mini- Mill
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