28.02.19 - Eröffnungsveranstaltung "Energie und Verantwortung"

Fünfzehn Mädchen und junge Frauen haben sich gesten im Hörsaal K001 an der OTH Regensburg zum ersten mal kennengelernt - sie sind die neuen MINT-Girls. Das Projekt 2019 steht unter der Überschrift "Energie und Verantwortung".

Bis Ende Oktober werden sie sich intensiv mit den technisch-wissenschaftlichen Aspekt der Energieerzeuung, der Verteilung von Energie (Stichwort HGÜ, Smard Grid) sowie mit der Speicherung von Energie auseinandersetzen. Jede technische oder politische Lösung hat immer auch ein "aber" - beispielsweise Veränderungen in Bezug auf Umwelt oder Nachhaltigkeit. Auch diese Aspekte wollen die MINT-Girls berücksichtigen, wenn sie in ihrer eigenen Projektphase neuartige Energiekonzepte wie Grätzelzelle oder Energy Harvesting entwickeln und mit ihnen experimentieren.

16./17.03.19 - Teamwork auf Burg Regeldorff

Michelle und Robin führten durch das Wochenende auf der Burg: gemeinsam Einkaufen, gemeinsam Kochen - und viel Zeit aktiv miteinander verbringen hilft, sich schneller kennenzulernen.

Nach einem Warming-up gab es das "Recycling Interview" für die Vorstellungsrunde. "Lügenbaron" und weitere Teamübungen wie das "Kissenrennen" folgten, bis schließlich die Konstruktionsübungen an der Reihe waren: ein rohes Ei soll einen Sturz aus 2,5m Höhe überstehen - als Material stehen nur 25 Strohalme und Tesafilm zur Verfügung.

Sonntag ging es weiter: "Computer Code", "Gordischer Knoten" - und Teamübungen, um als Gruppe zusammenzuwachsen.

 

29.03.19 - Wissensdatenbank

Die Teilnehmerinnen erarbeiten sich peu-à-peu eine Wissensdatenbank anhand von vier Fragestellungen. Die (Teil-) Ergebnisse werden in den kommenden Veranstaltungen weiter ausgearbeitet, in Experimenten untersucht, in Workshops gemeinsam bearbeitet, auf Postern präsentiert etc.

05.04.19 - Workshop Physik

Mit diesem Workshop startet das wissenschaftliche Arbeiten. Den Anfang machte Dominique mit einem Vortrag über Optische Spektroskopie, einem klassischen Analyseverfahren.

Die MINT-Girls untersuchten Emissions- und Absorptionsspektren von verschiedenen Lichtquellen und Filtern und erlernten den Umgang mit Spektrallampen. Sie erkannten, dass die klassische Glühbirne ein ähnliches Spektrum wie das Sonnenlicht besitzt, und dass Energiesparlampen Quecksilber enthalten.

Energieübertragung

Einstieg in das Thema Übertragung von Energie: warum sind Hochspannungs-leitungen notwendig? Wo genau stecken die Verluste? Welche weiteren Probleme treten bei langen Leitungen auf?

Photovoltaik

Stromerzeugung über Photovoltaik lässt sich erklären über einen beleuchteten pn-Übergang. Um Aussagen über ein PV-Modul machen zu können, werden über einen Kennlinien-Messaufbau seine technischen Parameter bestimmt:

Leerlaufspannung, Kurzschlußstrom, MPP, und schließlich der Wirkungsgrad. Anschließend wird der Einfluss äußerer Einwirkungen wie Einfallswinkel oder Verschattung auf die Effizienz des Moduls bestimmt.

HGÜ-Trassen

Zwischen Strom und Spannung tritt ab einer gewissen Leitungslänge eine relevante Phasenverschiebung auf: Strom und Spannung laufen zeitlich auseinander und erzeugen so eine Blindleistung, die nicht mehr zur Verrichtung elektrischer Arbeit nutzbar ist.
Lösung: Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ). Das sind die neuen Stromtrassen, die aktuell in der öffentlichen Diskussion stehen.

05.04.19 - Workshop Grätzelzelle

In diesem Workshop werden die Teilnehmerinnen Solarzellen vom Typ der Grätzelzelle selbst herstellen und vermessen. In Solarzellen wird die Energie der Sonne in elektrischen Strom umgewandelt. Im Gegensatz zu den bekannten klassischen Halbleiter-Solarzellen mit II-V- oder II-VI-Halbleiterübergängen geht es hier um anorganisch-organische photochemische Hybridzellen, nämlich die Farbstoff-sensibilisierte dye sensitized solar cell, DSSC.

Der Farbstoff ist für die Absorption der Sonnenstrahlung verantwortlich, die Trennung der Ladungsträger erfolgt an der organsich/anorganischen Grenzfläche, der Transport der Ladungsträger findet im anorganischen Halbleiter und dem Elektrolyten statt.

Review M. Grätzel: Dye-sensitized solar cells

Bild: M. Grätzel, Nature 2001, 414, 38-344

Eigenbau von Grätzelzellen

Der Workshop musste aus organisatorischen Gründen in die Projektwoche verlegt werden. Hier wurden die beschichteten Gläser nochmals bei hohen Temperaturen ausgebacken und danach über Nacht in die Farbstoffvariationen eingelegt. 

Anschließend wurden sie mit einer Klebeschablone miteinander verschmolzen. In der oberen Glasplatte gibt es zwei kleine Löcher, durch die das Elektrolyt mithilfe einer Spritze eingefüllt wurde. Die Löcher wurden mit Heißkleber verschmolzen.

Als Farbstoffe wurden der synthetische Farbstoff Ruthenizer, Hagebuttentee und eine Beerenmischung verwendet.

17.05.19 - Workshop

Recherche zum Thema Solar- und Windenergie

Durch die Labormitarbeiterin Frau Maier und Labormitarbeiter Herrn Glaser erfolgt jeweils zuerst ein kurzer theoretischer Input, dann erhielten die Schülerinnen Rechercheaufträge, bei denen sie in der Bibliothek von Studentinnen des Studiengangs Regenerative Energietechnik und Energieeffizienz unterstützt wurden.

Es gab zu jedem Thema drei unterschiedliche Rechercheaufträge, so dass immer zwei bis drei MINT-Girls gemeinsam einen Auftrag bearbeiteten.

Die gefundenen Ergebnisse wurden dann zu einem Kurzvortrag aufbereitet und zum Abschluss des Tages dem Rest der Gruppe vorgestellt (15 Minuten zu Windkraft, 15 Minuten zu Solarenergie, gemeinsame Abschlussdiskussion).

24.05.19 - Workshop

Am 24.5. erfolgte der praktische Tag im Labor. Hierfür wurde die Gruppe wieder geteilt und die eine Hälfte befasst sich mit Windkraft, die andere mit Solarenergie, nach 1,5 Stunden erfolgt ein Wechsel, so dass jedes MINT-Girl Messungen zu beiden Themen durchführen konnte. Die Versuche wurden von Labormitarbeitern und Studentinnen betreut.

Messungen zum Thema Solarenergie:
Messung der Strom-Spannungs-Kennlinie (U-I-Kennlinie)eines polykristallinen Solarmoduls; Untersuchung der Auswirkung von Teilverschattung; Untersuchung der Abhängigkeit des Einstrahlungswinkel.

Messungen zum Thema Windkraft: Vermessung und Vergleich der Leistungskurven von zwei Rotortypen (3-Blatt-Rotor und 4-Blett-Rotor); die Modellanlagen wurden bei verschiedenen Windgeschwindigkeiten betrieben und dabei mit einer elektronischen Last belastet. Dabei wurde für jede Windgeschwindigkeit die maximal mögliche Last und somit auch die maximal möglich Leistung bestimmt.

28.06.19 - Exkursion Maschinenfabrik Reinhausen

Die Maschinenfabrik Reinhausen in Regensburg ist Weltmarktführer im Bereich der Stufenschalter für Höchst-, Mittel- und Niederspannungs-Versorgungsnetze. Die Besonderheit dieser Schalter ist, dass die bei Bedarfsänderung notwendige Umschaltung unter Last erfolgt. Der Kunde merkt davon nichts, da die Schaltung während des Nulldurchgangs und in einem extrem kurzen Zeitraum erfolgt.

Die MINT-Girls erhielten von Klaus Ixmeier und Jürgen Schimbera eine umfangreiche Führung durch Produktion und Prüffelder. Die Vorträge wurden von Tobias Gruber und Sabrina Windemuth gehalten.

12.07.19 - Workshop: Poster & Vortrag

Wie erstelle ich ein wissenschaftliches Poster? Worauf kommt es an? Wie schaffe ich es, mit sehr wenig Text und Grafiken komplexe Zusammenhänge darzustellen? Wie kann ich durch das Layout den Blick des Betrachters "leiten"? Was ist der Goldene Schnitt?

In diesem Workshop wurden die Grundlagen zum Erstellen der Poster gelegt und die Gruppeneinteilung zu den inhaltlichen Themen vorgenommen.


 

Im zweiten Teil coacht Michelle die Teilnehmerinnen: wie halte ich einen wissenschaftlichen Vortrag? Wie kommuniziere ich mit dem Publikum? Welche nonverbalen Elemente sind wichtig? Wie strukturiere ich meinen Vortrag und vermeide langweilige Passagen?

20.07.19 - Exkursion: Höllensteinspeicher

Eine spannende Exkursion erwartete die MINT-Girls heute:
Der Geschäftsführer der Stadtwerke Straubing GmbH, Dipl.-Volkswirt Helmut Kruczek hatte uns eingeladen, die Kraftwerke Pulling und Höllenstein zu besichtigen.

Höllenstein verfügt über drei Francis-Turbinen mit einer Gesamtleistung von 3,4 MW; das Ausgleichskraftwerk Pulling kann mit zwei Kaplan-Spiralen 595 kW erzeugen.

Wegen des niedrigen Wasserstand konnte Höllenstein nur mit einer Turbine ans Netz gehen - und das auch nur knapp die Hälfte der Zeit. Ein Glück für die MINT-Girls: so konnten sie das Anfahren und Synchronisieren der Turbine live miterleben.

Fischtreppe

Zur Gewährleistung der "Durchgängigkeit" für den Fischbestand wurde am Kraftwerk Pulling eine Fischwanderhilfe (Fischtrep-pe) installiert. Die Pegeldifferenz wird über 195m mit insgesamt 46 Becken aufgefangen.

Im Kraftwerk Höllenstein wurde eine Druckkammerschleuse eingebaut: mit einer Lockströmung gelangen die Fische in die Schleusenkammer, die auf oberwasserseitigen Druck gebracht wird.

Vortrag

Der einführende Vortrag gibt einen Überblick über Ziele und Umsetzbarkeit der Energiewende. Versorgungssicherheit muss dabei an erster Stelle stehen. Die Herausforderung ist, das fragile Gleichgewicht zwischen Verbrauch und Erzeugung zu halten - und das bei der Problematik, dass Strom nur sehr begrenzt gespeichert werden kann.

Turbinen

Aufgrund von Wartungsarbeiten war die Turbine in Pulling ausgebaut: es handelt sich um eine axial angeströmte Wasserturbine mit verstellbarem Laufrad. Die Francis-Turbinen hingegen sind Spiralturbinen, bei denen das zufließende Wasser über ein schneckenförmiges Gehäuse der Turbine zugeführt wird.

21.09.19 - Workshop: Energy Harvesting

Energy Harvesting ist die Gewinnung von elektrischer Energie aus Quellen wie Umgebungstemperatur, Vibrationen oder Luftströmungen.

Mir der Körperwärme (hier der Finger bzw. des Handballens) wird die eine Seite eines Peltier-Elements gewärmt, während die andere Seite des Elements auf einer großen Aluminiumplatte liegt und die Temperatur dieser Seite daher konstant bleibt.

Das Peltierelement besteht aus Halbleitern mit unterschiedlichem Energieniveau der Leitungsbänder. Die aufgenommene Wärmeenergie verschiebt die Energieniveaus, so dass eine elektrische Spannung zwischen beiden Seiten entsteht.

27.09.19 - Mädelstalk

Mittlerweile eine schöne Tradition:

die MINT-Girls treffen sich mit Frauen in MINT-Berufen oder in MINT-Studiengängen, um aus erster Hand zur erfahren, wie das ist: als Frau in einer angeblichen "Männerdomäne". Wie geht es mir als Frau dort? Wie fühlt sich das an? Werde ich akzeptiert?

Mit dabei:

  • Nadine, ehemaliges MINT-Girl, heute Studentin Physik Bachelor (UR)
  • Veronika, Ingenieurin bei MR
  • Franziska, Studentin Maschinenbau (OTH)
  • Sonja, Online-Marketing bei SPiN AG

04.10.19 - 1st International Girls' Symposium on Energy and Responsibility

 

Die ausführliche Dokumentation IGSER 2019 finden Sie → hier.

28.-31.10.19 - Projektwoche

Die Herbstferien sind - wie immer - die spannendste Zeit. Nun werden eigene Projekte entwickelt und verwirklicht, es wird verstärkt experimentiert - und es wird der Abschlussabend vorbereitet.

Ein sehr wichtiger Punkt war der Bau der teelichtgetriebenen Schreibtischlampen. Daneben wurden die beiden Windräder aufgebaut und Messungen durchgeführt.

Die Grätzelzellen konnten endlich fertig montiert und in Betrieb genommen werden.

31.10.19 - Abschlussveranstaltung

Die Veranstaltung am frühen Donnerstagabend war ein wunderbarer Abschluss der vergangenen sieben Monate. Tamara und Theresa führten durch den Abend und moderierten die einzelnen Sprecherinnen an.

Grußworte

Nach einem kurzen Film mit Impressionen über die IGSER-Konferenz gab es Grußworte: Prof. Dr. Susanne Leist, Vizepräsidentin der Universität; Prof. Dr. Thomas Fuhrmann, Vizepräsident der OTH Regensburg; Dr. Nicole Litzel, Stadt Regensburg, in Vertretung der Schirmherrin Bürgermeisterin Gertrud Maltz-Schwarzfischer.

Moderation

Tamara und Theresa haben auf sehr hohem Niveau und sehr professionell durch den Abend geführt. Sie haben nicht alle gruppen an- und abmoderiert, sondern auch selbst Veranstaltungen vorgestellt. Ein großes Kompliment an die beiden!

Energiegewinnung /-umwandlung

Antonia, Elena, Rebecca und Sarah erzählten zunächst über die bekannte Energiegewinnung durch Windkraft und Photovoltaik. Anschließend demonstrierten sie, wie sie erfolgreich mit der Wärme eines Teelichts eine Schreibtischlampe betreiben können: die Wärme der Kerze wird mittels Peltier-Element (Seebeckefekt) in eine Spannung umgewandelt und anschließend über einen Step-up-Konverter auf 5V gebracht.

Hannah und Lucia hatten sich mit Windkraft im urbanen Lebensraum beschäftigt. Im Gegensatz zu den verbreiteten dreiflügeligen Windräder sind Vertikalläufer in der Stadt besser geeignet, da sie resistent bei Turbulenzen sind.

In einem ersten Experiment bewiesen sie, dass die entnehmbare Leistung mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit ansteigt. Im weiteren erklärten die beiden den Unterschied zwischen Savonius- und Darrieusläufern.

Zum Thema Energy Harvesting, also der Energiegewinnung aus kleinsten Energiemengen in unserer unmittelbaren Umgebung wie z.B. Druck oder Wärme, zeigten Rebecca und Sarah den Demonstrationsaufbau für Druck: über Piezzos wird mechanischer Druck in elektrische Energie umgewandelt und über eine "Ladungspumpe" (Harvester) in einem großen Kondensator gesammelt.