MINT-Bausatz: Kerzenboot mit Thermoelement

Dieser Bausatz für ein Kerzenboot ist eine Rarität, denn er enthält einen Motor, der über ein Thermoelement angetrieben wird. So kann man mithilfe dieses MINT-Bausatzes leicht verstehen, wie ein Thermogenerator funktioniert und was es mit dem thermoelektrischen Effekt auf sich hat. Dazu ist der MINT-Bausatz auch noch ein Bauprojekt, dass in wenigen Schritten und mit einfachen Werkzeugen zu montieren ist.

Der thermoelektrische Effekt in Aktion

Das Kerzenboot besitzt anstelle eines Dachs eine Kühlwasserschale, die mit kaltem Wasser befüllt wird. Der Thermogenerator befindet direkt darunter. Entzündet man das Teelicht, entsteht am Thermoelement ein Temperaturunterschied, denn unten brennt die Kerze und oben befindet sich das kühlende Wasser. Durch den Temperaturunterschied am Thermogenerator erzeugt dieser eine elektrische Spannung, die den Antriebsmotor mit Strom versorgt und so die Schiffsschraube antreibt. Es dauert zwar einen Moment, aber kurz nachdem man die Kerze angezündet hat, sorgt der thermoelektrische Effekt dafür, dass das Boot ganz gemütlich davon tuckert. Nach Bedarf können auch Eiswürfel in die Schale gelegt werden, womit sich die Drehgeschwindigkeit des Motors erhöht. Ein Luftzug oder Wind hingegen stören den Betrieb, da das Thermoelement dadurch weniger warm wird. Das Boot kann in ruhigen Gewässern wie einem See oder der Badewanne betrieben werden, wobei wichtig ist, dass es waagerecht im Wasser liegt. Durch horizontales Verdrehen der Antriebseinheit, bestehend aus Motor, Welle und Schiffsschraube lässt sich zudem die Bewegungsrichtung des Bootes nachjustieren, sodass dieses wahlweise geradeaus oder auf einer Kreisbahn fährt.

Wie funktioniert ein Thermogenerator: Thermoelektrizität verstehen

Thermogeneratoren können dort zum Einsatz kommen, wo der beschriebene Temperaturunterschied gewährleistet werden kann und eine geringe Leistung von wenigen Watt zur Versorgung von Kleinstverbrauchern benötigt wird. Man kann mit Thermogeneratoren nur Gleichstrom erzeugen und der Wirkungsgrad ist beim thermoelektrischen Effekt nicht besonders hoch. Daher taugt diese Art der Stromerzeugung auch nur für wenige Anwendungsfälle. Der Stromfluss entsteht in einem Thermogenerator, weil die Elektronen durch den Temperaturunterschied verschieden hohe Bewegungsenergien besitzen. Der Strom fließt nur, solange der Temperaturunterschied vorhanden ist.

MINT steht für naturwissenschaftlichen Unterrichts- und Studienfächer Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik.