Energiewende für Schüler und Lehrer mit Arbeitsblättern  von Eric Hoyer Erfinder und Forscher  Arbeitsblatt 1

Neue Fassung vom 22.02.2025,   601

Arbeitsblatt 1:

Die innovative Hausheizung mit Sonnenwärme

Revolutionäre Gesamtlösungen von Eric Hoyer

Einleitung

Dieses Arbeitsblatt stellt ein neuartiges Konzept zur Hausheizung vor – den Wärmezentrum-Hoyer –, der ohne herkömmlichen Wasserkreislauf auskommt und auf der direkten Nutzung von Sonnenwärme basiert. Anders als herkömmliche Heizsysteme, die auf fossile Energieträger oder indirekte Wärmeübertragung über Wasser und Luft setzen, arbeitet dieses System mit festen Speichermaterialien und innovativen Wärmeübertragungswegen. Dadurch wird die täglich erlebbare, kostenlose Sonnenwärme so genutzt, dass sie ein Haus oder den Wohnraum ausreichend beheizen kann – und das überzeugend nachvollziehbar.

Wichtig:
Der Wärmezentrum-Hoyer bildet das Herzstück der Technik und korrespondiert direkt zu der später gestellten Frage zum Feststoffstrang – der Schlüssel zur Übertragung der Wärme vom Feststoffspeicher ins Wärmezentrum. Auf diese Weise wird der Zusammenhang zwischen der innovativen Technik und der praktischen Anwendung im Haushalt klar und glaubhaft dargestellt.

Hinweis:
Ein herkömmlicher Wasserboiler wird in diesem Konzept bewusst nicht eingesetzt, um die Vorteile der direkten Wärmeübertragung über Feststoffe hervorzuheben. Dies schließt nicht aus, dass bei Bedarf ergänzende Systeme in zukünftigen Konzepten integriert werden können.

Komponenten des Systems

1. Wärmezentrum-Hoyer

   • Beschreibung:
     Das Wärmezentrum-Hoyer ist der zentrale Teil der Hausheizung – vergleichbar mit einem modernen Kachelofen, jedoch ohne Feuerung. Hier wird die im Feststoffspeicher gesammelte Wärme über einen speziell konzipierten Feststoffstrang weitergeleitet.
   • Bezug:
     Die Frage zum Feststoffstrang (siehe Aufgabenbereich) bezieht sich direkt auf die Funktion dieses Wärmezentrum-Hoyer. Der Feststoffstrang sorgt dafür, dass die gespeicherte Wärme effizient und schnell in den Wohnraum übertragen wird.
   • Bedeutung für den Bürger:
     Es ist von zentraler Bedeutung, dass der Nutzer erkennt: Die kostenlose, täglich erlebbare Sonnenwärme reicht völlig aus, um den Wohnraum zuverlässig zu beheizen – ein Konzept, das den herkömmlichen, oft teuren und ineffizienten Heizsystemen überlegen ist.

2. Solarenergieraum-Hoyer

   • Hier wird mittels eines Parabolspiegels die Sonnenwärme gebündelt.
   • Die hohe Anfangstemperatur (bis zu 3.000 °C) wird über eine präzise Zeitsteuerung auf etwa 900 °C reduziert.
   • Erhitzte Metallkugeln (ca. 5 cm, ca. 500 g) fungieren als mobile Wärmeträger.

3. Feststoffspeicher und Kugel-Lager

   • Die erhitzten Metallkugeln werden über ein Kugellager geführt und in einen kleineren Feststoffspeicher überführt, der kurzfristig Wärme speichert – etwa bei Bewölkung.
   • Ein großer Feststoffspeicher (10–30 t) dient als langfristiger Wärmespeicher und ist zentral für die effiziente Wärmeverteilung im System.

4. Wärmeübertragungsstrang

   • Der Strang, gefertigt aus Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit (z. B. Aluminium oder Basalt), transportiert die Wärme aus dem Feststoffspeicher zum Wärmezentrum-Hoyer.
   • Kernfrage: Wie lange dauert es, bis die über den Strang transportierte Wärme – unter Berücksichtigung der spezifischen Materialeigenschaften – im Wärmezentrum ankommt?

Aufgaben und Fragen

1. Parabolspiegel-Fläche:
   Frage: Welche Fläche hat der Parabolspiegel, wenn er einen Durchmesser von 3 m besitzt?

2. Energieertrag des Parabolspiegels:
   Frage: Wie viel Energie wird von diesem Parabolspiegel erzeugt?

3. Materialmengen im Feststoffspeicher:
   Frage: Wie viele Tonnen Basalt entsprechen einem Kubikmeter Material?

4. Aufheizzeit der Metallkugeln:
   Frage: Wie lange benötigt eine 5-cm-Stahlkugel, um von 750 °C auf 900 °C zu kommen, wenn sie kurzzeitig 3.000 °C ausgesetzt wird?

5. Wärmeübertragungsdauer im Feststoffstrang:
   Frage: Wie lange dauert es, bis die Wärme im 15×15 cm dicken Strang (z. B. aus Eisen, Aluminium oder Basalt) über eine Strecke von 250 cm das Wärmezentrum-Hoyer erreicht?

Zusammenfassung

Dieses Arbeitsblatt zeigt, dass herkömmliche Heizsysteme – oft abhängig von fossilen Energieträgern und ineffizienten Wärmeübertragungsmethoden (über Wasser und Luft) – nicht nur teuer, sondern auch ressourcenintensiv sind. Die direkte Nutzung der Sonnenwärme über das innovative Konzept des Wärmezentrum-Hoyer bietet eine überzeugende Alternative, die sowohl ökonomisch als auch ökologisch zukunftsweisend ist. Der Bezug zwischen den technischen Komponenten – insbesondere zwischen dem Feststoffstrang und dem Wärmezentrum – wird durch die konkreten Aufgabenstellungen klar nachvollziehbar gemacht.

Eric Hoyer

neue Fassung vom 22.02.2025

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