Intelligente Straßenbeleuchtung und pflanzlich gekühlte Häuser
Von Heinz Wagner
Zu den auffallendsten Objekten der diesjährigen Wissenschaftsmesse im Wiener Sacré Cœur zählt das Modell einer „Smart Street“. Ein aufgeschnittener Karton gibt den Blick frei auf eine Collage einer Stadt bei Nacht. Arjon nimmt sich ein kleines Auto und fährt es die Straße entlang. Knapp vor dem Auto leuchtet die eingebaute Straßenlampe hell auf, passiert es diesen Punkt, glimmt sie nur mehr und die nächste strahlt. Er hat – gemeinsam mit Somya, Christian und Ansgar - dieses Modell ausgedacht, gebaut und programmiert.
„Von Smart Cities wird schon lange und viel gesprochen“, beginnen diese jungen Forscher_innen dem Kinder-KURIER über die Anfänge ihres Projekts zu berichten. Wir haben uns auf Straßenbeleuchtung konzentriert. Warum soll die ganze Nacht alles gleich hell erleuchtet sein, auch wenn niemand vorbeikommt?“ So die Ausgangsfrage. Wenn niemand geht oder fährt leuchten die Lampen sozusagen auf Sparflamme, nähert sich jemand, ob als Fußgänger_in, mit dem Rad oder einem Auto, so erhellt sich der Lichtkegel.
Selber gebaut und programmiert
Das war zunächst die theoretische Überlegung der energiespar-bewussten Jugendlichen. Und dann ging’s los. Die Schüler_innen besorgten sich LED, Drähte, einen MicroController... „Wir hatten aber keinen Lötkolben, so haben wir die Drähte mit der Lampe mit Gummiringerl und Klebeband verbunden und fixiert“, schildert Somya, die das High-Tech-Leben hinter der Stadtwand zeigt und erklärt.
Diese nicht sehr stabile Verbindung hat nach dem Transport des Modells auch dazu geführt, dass nicht gleich alles wieder funktioniert hat. Also galt es die Kontakte neu herzustellen und zu fixieren. Auch beim Programmieren, so gesteht das Quartett, gab’s dazwischen Fehlersuche und Optimierung.
Das Grundsystem ließe sich aber auch erweitern, schildern die vier Jugendlichen. „Man könnte auch über eine App die Ampelphasen steuern, wenn zum Beispiel jemand im Rollstuhl kommt, könnte es dann länger grün bleiben“, skizzieren die Jungforscher_innen mögliche Ausbaustufen ihrer „schlauen Straße“.
Drei Häuser gebaut – eines pflanzlich gekühlt
Auf dem Tisch vor Stella, Adeline und Ilina standen drei Häuschen aus kleinen Ziegelsteinchen. Baugleich war das eine nackt, auf dem mittleren wuchs – auf einer Watte-Dämmung Kresse. Und das dritte war fast gar nicht zu sehen: Überwuchert von Efeu und anderen Schlingpflanzen aus einem dahinter aufgebauten Blumentopf. Daneben stand eine (Wärme-)Lampe.
Der Versuch des Trios: Hat Bepflanzung einen Einfluss auf die Raumtemperatur. „Alle fünf Minuten haben wir die Temperatur im Haus gemessen“, erzählen die drei jungen Forscherinnen.
Und das Ergebnis: Während es im pflanzenlosen Häuschen durch die Bestrahlung mit der Lampe deutlich wärmer wurde – von 24,3 auf 26,3 ° Celsius, blieb die Temperatur in jenem mit Kresse praktisch gleich (24,2 Grad) und sank in dem fast wie ein verwunschenes Schlösschen wirkenden Haus sogar – auf 23,3 Grad.
Warum das so ist, erklären die drei Schülerinnen damit, dass Pflanzen „schwitzen, über ihre Spaltöffnungen Wasser verdunsten. Das nehmen sie auch von ihrem Umfeld und kühlen so ab.“
Funktionstüchtiges Wasserkraftwerk im Klassenzimmer
Ein – gar nicht so - kleines Wasserkraftwerk bauten Antonia, Zsombor, Felix und Charlotte. „Fast alles aus wieder verwertetem Altmaterial, also Abfall“, betonen die vier gegenüber dem Kinder-KURIER. Nur zwei Kugellager haben sie neu gekauft „und den Generator konnten wir nicht selber bauen, so eng und stark hätten wir es nicht geschafft den Draht um die Spule zu wickeln.“.
Wenn sie Wasser über einen Schlauch aus der Leitung über die Schaufelräder rinnen lassen, so erzeugt ihre Konstruktion Strom – zumindest so viel, dass die Lampe im Lego-Häuschen zu leuchten beginnt. „Die Löffel allein waren nicht groß genug, drum haben wir die Schaufeln durch Kupferplatten vergrößert“, schildern die vier.
Strom durch Wärme-Unterschied
Apropos Wasser: Chelsey, Amelie und Bea erzeugten an ihrem Stand Strom. Dazu hatten sie mehrere Peltier-Elemente mit Drähten in Serie geschaltet UND diese elektrothermischen Wandler zwischen zwei Schüsseln montiert. In die eine hatten sie heißes, in die weite kaltes Wasser geleert. Aus dem Temperatur-Unterschied erzeugen diese Elemente (benannt nach dem Physiker Jean Peltier) Strom. Zum Beweis dafür, dass ihre beiden Versuchsanordnungen wirklich funktionieren, hatten sie bei einer ein kleines Lämpchen, bei der zweiten einen Propeller an die Drähte angeschlossen. Ersteres leuchtete, zweiterer drehte sich.
Die Peltier-Elemente können übrigens auch umgekehrt eingesetzt werden. Wird Strom durchgeschickt erzeugen sie Temperatur-Differenzen, können also entweder heizen oder kühlen.