Sechs Schülerinnen haben im Rahmen des Girls'Day den Sonnenofen am DLR-Standort in Köln-Porz besucht.
Sie führten verschiedene Experimente durch, anhand derer sie erfahren konnten, wie die Energie der Sonne konzentriert und nachhaltig genutzt werden kann.
Der Aktionstag „Girls'Day“ hat das Ziel junge Frauen für die Wissenschaft und die MINT-Fächer zu begeistern.
Was die Sonne alles kann – das hat beim Girls'Day sechs Schülerinnen beim Besuch am Sonnenofen am DLR-Standort in Köln-Porz beeindruckt. Vom kleinen bis zum großen Maßstab erleben sie anhand von Experimenten, wie die Kraft der Sonne multipliziert werden kann.
Angefangen mit einer Lupe – „das hat sicher jede von euch schon einmal ausprobiert, oder?“, startet DLR-Wissenschaftler Christian das Experiment. „Der Punkt muss so klein wie möglich werden“, erklärt er, während er die Lupe zur Sonne ausrichtet und den Brennpunkt auf einen Pappkarton fallen lässt. Brennpunkt im wahrsten Sinne des Wortes – schnell fängt der Karton an zu qualmen. Was bleibt, ist ein kleiner dunkler Fleck. „Das ging schnell“, ist die Reaktion der jungen Besucherinnen.
Girls'Day 2025: Experiment mit Lupe
Bei dem ersten Experiment bringen die Teilnehmerinnen vom Girls'Day mit einer Lupe einen Pappkarton zum Brennen.
Ausgerüstet mit Schutzbrillen beobachten sie zuerst und dürfen es anschließend selber ausprobieren. Durch die Spiegelung wird die Sonne auf dem Papier je nach Lupe 50- bis 1.000-fach konzentriert. Es wird also sehr heiß. Je nach Art des Papiers fängt es bei etwa 180 bis 360 Grad Celsius an zu brennen. Christian hält seine Hand zwischen Lupe und Papier – ziemlich mutig? Er erklärt: Je näher er die Hand an die Lupe hält, desto größer ist der Brennpunkt, die Wärme verteilt sich auf mehr Fläche. Je weiter er die Hand Richtung Pappkarton hält, desto kleiner wird der Brennpunkt – „und es wird auch immer wärmer“, berichtet er. Seine Hand hat er in dem Fall als „Shutter“ eingesetzt. Solche Abdeckungen kommen auch in der Wissenschaft zum Einsatz. Das sehen die Schülerinnen an der nächsten Station.
Edelstahl mit Kraft der Sonne durchbrennen
Ein großer Spiegel steht auf dem Gelände am Sonnenofen, der von einer Metallabdeckung verdeckt wird, ein so genannter Diskus-Spiegel. Er richtet sich automatisch der Sonne entgegen, ein Computerprogramm sagt dem Spiegel, wie er sich zu bewegen hat. Den „Shutter“ beiseitegeschoben, wird die Sonnenstrahlung gespiegelt. Doch wo befindet sich jetzt der Brennpunkt? Christian holt sich eine Sprühflasche mit Wasser zu Hilfe. Als er damit sprüht, entstehen Lichtreflektionen im Wassernebel und plötzlich können die Schülerinnen ganz deutlich einen Kegel entdecken – der Brennpunkt.
„Meint ihr, wir können damit Holz anzünden?“, fragt Christian in die Runde. Skeptische Blicke sind die Antwort. Also wird es ausprobiert. Es dauert nicht lang, da fängt das Stück Holz an zu qualmen. Ein paar Sekunden später sind sogar Flammen zu sehen.
Girls'Day 2025: Holz fängt Feuer
Beim zweiten Experiment bringen die Schülerinnen ein Stück Holz zum Brennen.
„Und was ist mit Metall?“, fragt Christian als nächstes. Die jungen Besucherinnen zeigen sich nun ganz euphorisch: „Klar“, „ganz bestimmt“, heißt es. Zum Test verteilt Christian an jede ein 5-Cent-Stück. Edelstahl schmilzt bei etwa 1.200 Grad Celsius, erklärt er. Bei diesem Spiegel wird die Sonne 10.000-fach konzentriert. „Dann schauen wir mal, ob wir die durchbekommen.“
Sie legen ein 5-Cent-Stück in eine Vorrichtung vor dem Spiegel, öffnen den „Shutter“ und es wird ganz hell an dem Geldstück. Christian und die Experiment-Teilnehmerinnen schließen den „Shutter“ wieder, sie lassen das Geldstück kurz abkühlen und dann holen sie es mit einer Zange aus der Vorrichtung – das 5-Cent-Stück hat ein Loch. Die Begeisterung unter den jungen Wissenschaftlerinnen ist groß und pragmatisch wird auch gleich gedacht: „Das sieht schön aus. Daraus mache ich mir eine Halskette“, sagt eine Schülerin.
Experimente mit einer Temperatur von bis zu 2.500 Grad Celsius durchführen
Die nächste Station führt die Schülerinnen zu einem noch größeren Spiegel. 57 Quadratmeter ist er groß. Doch wo leitet er die Sonnenstrahlung hin? Hinter einem Rolltor verstecken sich 159 kleinere sechseckige Spiegel. Diese sind auf einer senkrechten, quadratischen Fläche wabenförmig angeordnet. „Das ist der Konzentrator“, erklärt Christian. Jeder Spiegel lenkt die Sonnenstrahlung weiter auf einen Punkt im Gebäude. Dort können dann Versuche durchgeführt werden und zwar mit einer Temperatur von bis zu 2.500 Grad Celsius. Das ist der Sonnenofen.
Girls'Day 2025: Die Spiegelwand ist der Konzentrator des Sonnenofens
Ein großer Spiegel leitet die Sonne auf die Wand mit Spiegeln in Form von Waben. Von dort wird die Sonnenstrahlung auf einen Punkt im Gebäude konzentriert.
Im Gebäude sieht es gar nicht aus, wie in einem Ofen. Die Schülerinnen kommen in einen Raum mit vielen Bildschirmen. Hier können Wissenschaftler den Spiegel ausrichten, das Rolltor vor dem Konzentrator schließen und öffnen sowie zwei „Shutter“ bewegen. Diese zwei Platten können regulieren, wie viel Sonnenstrahlung in den Versuchsraum fallen soll. In den Versuchsraum können die Schülerinnen durch eine Scheibe blicken – so können die Experimente beobachtet werden.
Apropos Experimente: Christian holt eine zentimeterdicke Stahlplatte hervor. „Können wir die durchbrennen?“, fragt eine Schülerin direkt. Das wird natürlich ausprobiert. Dafür richten sie die Platte entsprechend aus, damit die Brennpunkte auf der Mitte landen. Alle Teilnehmerinnen ziehen sich zurück in den Steuerungsraum, sie richten Spiegel und Konzentrator aus, öffnen die „Shutter“ und es wird hell im Versuchsraum. Als sie die Blenden wieder schließen, ist die Platte noch nicht ganz durch – doch es ist vorstellbar, dass es dafür nicht mehr viel Zeit gebraucht hätte. Ein Fehlversuch, wie er in der Wissenschaft zum alltäglichen Geschäft gehört und jedes Mal wertvolle Erkenntnisse liefert.
Ein Dorf auf dem Mond mithilfe von Sonnenenergie
Wofür das Ganze nun aber eigentlich? Allerhand Experimente werden hier durchgeführt, es können zum Beispiel Wasserstoff und Synthesegas mit Solarenergie hergestellt werden, erklärt Christian. Diese Stoffe können zum Beispiel als Kraftstoffe etwa im Verkehr genutzt werden. Doch ein Thema interessiert die Schülerinnen besonders: das Dorf auf dem Mond. Der DLR-Wissenschaftler erklärt, dass ein Team am Sonnenofen ein 3D-Druck-Verfahren entwickelt hat, um mit Sonnenenergie aus Mondstaub Bausteine herstellen zu können. Getestet haben sie das mit Vulkanstaub, der dem Staub auf dem Mond ähnlich ist. Die Sonne soll also dabei helfen, Gebäude auf dem Mond zu bauen. Was die Sonne nicht alles kann.
Girls'Day 2025: Eine Stahlplatte zum Schmelzen gebracht
Ein großes Loch wurde beim Experiment der Schülerinnen in die Stahlplatte geschmolzen.
So hätte die Stahlplatte aussehen können, wenn die konzentrierte Sonnenstrahlung noch länger auf die Stahlplatte der Schülerinnen gerichtet gewesen wäre.
Die Schülerinnen haben den Sonnenofen im Rahmen des Girls'Day besucht. Den Vormittag haben sie im DLR School_Lab Köln verbracht, wo sie mit Infrarotlicht experimentieren durften. Der Girls'Day ist ein Aktionstag, der einmal im Jahr stattfindet und Mädchen und Frauen motivieren soll, Berufe aus Bereichen wie Technik, Naturwissenschaften oder Forschung zu ergreifen.
