Mit Windkraft Wasser fördern

Ettlingen (Wi). Aus dem Landschaftsbild der USA sind sie nicht wegzudenken, und auch im NwT-Unterricht der zehnten Klasse am Heisenberg-Gymnasium Ettlingen haben sie ihren festen Platz: Windpumpen, die per Windkraft angetrieben werden und in der Lage sind, Grundwasser zu fördern. Wartungsarm, langlebig und ohne Strom haben sich so genannte „Westernmills“ zu echten Stars gemausert, wenn es darum geht, Agrarsysteme in entlegenen Weltregionen zu bewässern. Heute gibt es sie deshalb auf nahezu jedem Kontinent. Doch was braucht es eigentlich, um so eine Windpumpe zu konstruieren?
Dieser Frage ist die Klasse 10e in den letzten Wochen in einem groß angelegten Projekt im NwT-Unterricht nachgegangen, in dem verschiedene Theoriebausteine aus dem Physikunterricht mit handwerklicher Praxis verknüpft wurden. Gemeinsam mit ihrem Lehrer Rainer Collmar und dem technischen Assistenten Johannes Stütz wurden von den Schülerinnen  und Schülern eigene Windpumpen geplant, gebaut und optimiert. Die komplexe Aufgabe verlangte, Wissen aus verschiedenen Unterrichtsbereichen so zu verknüpfen, dass anschließend ein möglichst effizienter Windkraftkonvertor entstand. Zum Einsatz kamen Bausätze mit Zahnrädern zur Getriebekonstruktion, eine selbst erdachte Wasserpumpe aus Acrylglas und ein Rotor, dessen Blätter aus Holz gesägt wurden. Am Ende des dreiwöchigen Projekts stand die Messung des Wirkungsgrades der selbstgebauten Geräte: Wie viel Energie würde man mithilfe eines Ventilators aufbringen müssen, um die Rotoren aus Holz anzutreiben?
Die realen Vorbilder des Projekts der Heisenbergler finden sich übrigens eher in Holland als in den USA. In den Niederlanden wurden Windpumpen aus Holz bereits im 16. Jahrhundert eingesetzt, allerdings mit einem anderen Zweck als dem der Bewässerung: Die Trockenlegung großer Landstriche unterhalb des Meeresspiegels wäre ohne die „Holländerwindmühlen“ kaum möglich gewesen. Sollte der Frühling also doch noch etwas auf sich warten lassen: Die Windpumpen der Zehntklässler könnten vermutlich auch gegen das Regenwetter eingesetzt werden.

Schüler der 10e testen ihre Windpumpe (Foto: Wichmann).