Schülerinnen besuchen Sonnenofen in Köln beim Girls’Day
- Schülerinnen aus den Jahrgangsstufen fünf bis neun haben im Rahmen des Girls’Days beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Köln den Sonnenofen besucht.
- Gemeinsam mit Forscherinnen und Forschern des Instituts führten sie Experimente durch, die die Kraft der Sonne verdeutlichen.
- Ein Einblick in die Wissenschaft und Forschung des Instituts für Future Fuels
Welche Kraft hat die Sonne und wie können wir die Energie der Sonne auf der Erde nutzen? Diesen Fragen sind Schülerinnen im Rahmen des Girls’Days bei einem Besuch am Sonnenofen des DLR in Köln-Porz auf den Grund gegangen. Anhand von Experimenten und anschaulichen Videos wurde schnell deutlich: Die Sonne hat sehr viel Kraft – man muss nur wissen, wie man sie einfangen kann.
Wie können wir die Sonnenstrahlen bündeln?
Schon eine Lupe verdeutlicht es: Wenn man sie gegen die Sonne hält und auf den Boden ein Stück Papier legt – dann muss man die Lupe nur richtig ausrichten und schon beginnt das Papier zu brennen. Richtig ausrichten bedeutet in dem Fall, dass der so genannte Brennpunkt das Papier trifft. Der Brennpunkt ist die Stelle, an der die Sonnenstrahlung durch die Wölbung des Glases auf ein Vielfaches konzentriert wird. Das heißt: Die einzelnen Strahlen, die auf die Breite des Lupenglases treffen, werden alle auf einen einzelnen Punkt gelenkt. Genau nach diesem Prinzip funktionieren die Forschungsanlagen des Instituts für Future Fuels, wie auch der Sonnenofen.
Wie stark ist die Kraft der Sonne?
Durch die Wölbung des Glases wird die Sonne auf dem Papier je nach Lupe 50- bis 1.000-fach konzentriert. Je nach Art des Papiers fängt es bei etwa 180 bis 360 Grad Celsius an zu brennen. Ein großer, gewölbter Spiegel, ein so genannter Diskus-Spiegel, wird die Sonne 10.000-fach konzentrieren. Ein Stück Holz beginnt im Brennpunkt schnell an zu brennen, dafür braucht es über 250 Grad Celsius. Edelstahl hingegen schmilzt bei etwa 1.200 Grad Celsius – aber auch das ist im Brennpunkt kein Problem, eine bestrahlte 5-Cent Münze hat nach kurzer Zeit ein Loch.
Kann man das auch vergrößern?
Je größer der Konzentrator wird, also die Fläche, die das Licht bündelt, wie der Spiegel oder die Lupe, desto mehr Energie kann gebündelt werden und desto größer wird auch der Brennpunkt. Beim Sonnenofen leitet ein 57 Quadratmeter großer Spiegel das Sonnenlicht auf 159 kleinere sechseckige Spiegel, die auf einer senkrechten, quadratischen Fläche wabenförmig angeordnet sind. Jeder dieser Spiegel lenkt die Sonnenstrahlung weiter auf einen Punkt im Gebäude. Dieser Brennpunkt ist etwa so groß wie ein 1-Euro-Stück. Dort können Versuche mit einer Temperatur von bis zu 2.500 Grad Celsius durchgeführt werden.
Wofür kann man die Sonnenenergie nutzen?
Viele Prozesse in der Industrie benötigen sehr viel Energie, die bislang meist aus der Verbrennung fossiler Rohstoffe gewonnen wird. Dabei entstehen CO2-Emissionen, die schlecht für unser Klima sind. Die hohen Temperaturen, die mit der Sonnenenergie erreicht werden, können zum Beispiel dafür genutzt werden, diese Prozesse von fossilen Rohstoffen unabhängig zu machen. Außerdem können Wasserstoff und alternative Kraftstoffe erzeugt werden, die ebenfalls die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen reduzieren. Auch auf dem Mond wird der Einsatz der Sonnenenergie bald entscheidend sein. So könnten mit der Energie der Sonne beispielsweise aus Mondstaub kleine Ziegelsteine für Mondhabitate gebrannt werden.
Metapher der Wissenschaft
Während die Schülerinnen gemeinsam mit Forscherinnen und Forschern des Instituts die Experimente durchführten, erlebten sie, wie Wissenschaft funktioniert. Nicht alles klappt beim ersten Versuch, alle müssen beharrlich bleiben und so lange ausprobieren, bis es schließlich funktioniert. So wie bei den großen Forschungsexperimenten auch.
Kontakt
Dr.-Ing. Gerd Dibowski
Katharina Heinrichs