Grundlagen der Elektrotechnik für die Nutzung Erneuerbarer Energien

Das pädagogische Konzept des Kurses • Die berufliche Bildung in Deutschland hat eine lange Tradition, die als „Duale Ausbildung“ die theoretischen und praktischen Kenntnisse und Fertigkeiten als ganzheitliches Training zu einer beruflichen Tätigkeit organisiert. In diesem Kurs sollen mit der Photovoltaik in Theorie und Praxis die Handlungskompetenzen für eine umweltfreundliche Energienutzung bis zur Anwendung in der Trinkwasserförderung und der Elektromobilität vermittelt werden. • Das theoretische Wissen, das durch Lehrbücher, Präsentationen oder über Experimente erworben werden kann, muss mit praktischen Handlungen vernetzt und trainiert werden. Dies wird in effizienter Weise durch den handlungsorientierten Unterricht erreicht, bei dem Leittexte als Wissensgrundlagen zur Lösung von Aufgaben bereitstehen und zur fachlichen Umsetzung von Laborübungen und Arbeitsaufträgen dienen. • Die in diesem Bildungskonzept integrierten Praxisarbeiten an Laboranlagen des „Technischen Lehrinstitutes Dr. Ing. P. Christiani“ bieten auch ohne die sonst notwendige Lehrfirma einer dualen Berufsbildung die Realisierung praktischer beruflicher Übungen und Tätigkeiten. Dies geschieht durch den Anlagenbau, durch Messaufgaben, Fehlersuche und Instandsetzungsarbeiten an praxisgerechten Laboranlagen zur Erneuerbaren Energietechnik. • Der in diesem Kurs integrierte Bau des „Solarfunktionskoffers“ bietet neben den praktischen Trainingsmöglichkeiten eine direkt angeleitete handwerkliche Gestaltung und Herstellung eines Produktes zur umweltfreundlichen Energieversorgung. Mit dem Einbau eines zusätzlichen Messinterfaces wird sowohl das dazu notwendige Fachwissen vertieft als auch der Nutzwert für eine eigene Lehrtätigkeit erweitert. Dies erfüllt in idealer Weise das gesetzte Ziel des Kurses zur „Ausbildung der Ausbilder“. • In der beruflichen Bildung kann der Nachbau des Solar-Funktionskoffers „KIWI“ sowohl für Lehrer als auch für Auszubildende im Bereich elektrotechnischer Praxisaufgaben, für Prüfungsarbeiten oder als Projektarbeit in Schulen eingesetzt werden. • Der Bau des Solar-Funktionskoffers eignet sich ebenso für überbetriebliche Ausbildungsaufgaben wie für Bildungsprojekte in Lehrwerkstätten der Industrie oder des Handwerks. Inhalte der Lehrmaterialien mit Info-, Arbeits- und Lösungsteil: 1. RES-Unterlagen „Energie – Umwelt – Markt“; Infos zur fossilen und erneuerbaren Energienutzung; Energie- und Klimaschutzpläne der EU und der UN 2. Energie, was ist das? Theorie-Grundlagen, Berechnungen mit Lösungen; Versuche mit dem Energierad und dem Energietrainer; Didaktisches Konzept 3. Elektrotechnische Grundlagen für die energietechnischen Anwendungen; Berechnungen zu Spannungs-, Strom-, Leistungs-, Energiewerten; und zur Kosteneffizienz; Messen und Bewerten von Energieflüssen am Solarstromkoffer und mit dem Mess-Interface des Solarfunktionskoffers 4. Lehr-Unterlagen zur Photovoltaik (PV 1); PV-Grundwissen mit Aufgaben und Lösungen; Betriebsmittel zur effizienten energietechnischen Nutzung der PV; Versuche mit dem Solarstromkoffer und dem Solarstromlabor; Didaktisches Konzept zu den PV-Schulungen 5. Der Solar-Funktionskoffer mit Planungsbedingungen und Berechnungen zum Energiekonzept; Nachbau und Anwendungsbeispiele zum Solar-Funktionskoffer, Übungs- und Messaufgaben mit Lösungen; Nutzung des Mess-Interfaces als Lehr- und Lernmittel 6. Einsatz der Photovoltaik zur Stromversorgung im Netzverbund; Netzparallelbetrieb mit Batteriespeicher zur Eigennutzung des Solarstromes; Planung von PV-Anlagen im Netzverbund; Übungsaufgaben und Praxistraining mit Lösungsbeispielen 7. Fortsetzung: a) In weiteren Kursen soll das Grundlagenwissen zur Wassertechnik vermittelt werden: Auslegung und Optimierung von Pumpensystemen, Wasserhygiene mit Filter und der UV-Desinfektionstechnik; Solarenergieversorgung dazu; b) solare Kühlmöglichkeiten mit Kompressions-Wärmepumpen für Wasser und Lebensmittel; Wassergewinnung mit Hybridkollektoren und Wärmepumpen aus der Luft; Solarthermische Desinfektion; usw. c) Elektromobilität mit solaren Ladeeinrichtungen und Batteriespeichern; Bau von Elektrokleintransportern mit Wechselcontainern; Wechselcontainer mit integrierten solaren Kühleinrichtungen; solaren Stromversorgungen; solaren Wasseraufbereitungsanlagen, solaren Medizin-Technikeinheiten, usw. Im Prinzip könnten und sollten die anfangs mit dem Solarstromkoffer vermittelten Kenntnisse und Fertigkeiten auf größerer Ebene nun auf der Basis mobiler Kleinfahrzeuge weitergeführt werden.