Aktivitetskatalog Energisparetrailer

Transkript

1 Aktivitetskatalog Energisparetrailer Januar 2009 Ærø Energi og Miljøkontor

2 Introduktion Kataloget er en oversigt over de aktiviteter, Energisparetraileren indeholder. Aktiviteterne kan foregå enkeltvis, men mange af dem er egnede til at foregå på samme tid, dvs. med en opdeling af gruppen. Det er muligt at shoppe sig til et spændende forløb, men vi står også til rådighed for at lave pakker, hvor de enkelte aktiviteter er afstemt ud fra vores erfaringer med aktiviteterne. Til de forskellige aktiviteter er der udarbejdet øvelsesvejledninger (pdf-filer), som man klikker sig frem til nederst på siderne i kataloget. Vejledninger kan også fås ved henvendelse til Energitjenesten. Øvelserne er målrettet klassetrin, og der vil i nogle tilfælde være differentieret mellem klasse og klasse. Nogle af aktiviteterne vil dog også kunne bruges i Natur/teknik-undervisningen, hvor forventningen til eleverne blot er anderledes. På side to er en oversigt over de trinmål for 8., 9. og 10. Klasse i fysik/kemi, som de enkelte aktiviteter dækker. Faglige mål for andre fag kan også være aktuelle, men udspecificeres ikke her. Ved valg af et overordnet tema som f.eks. Klima - vil faglige mål for bl.a. geografi og samfundsfag kunne dækkes. Energisparetrailerens aktiviteter kan på den måde være et redskab i et tværfagligt undervisningsforløb. Fælles mål Oversigt over aktiviteter: 1. Energibesparelse Kend dit elforbrug 2. Forsyn dig selv med energi 3. Integreret energisystem 4. Varme fra solen 5. Solfanger med vandbeholder (selvcirkulation) 6. Solovne 7. Byg en elbil med laminerede krystallinske solceller 8. Byg din egen vindmølle 9. Varmepumpe 10. Solcelletestpanel Tallene i parentes refererer til aktivitetsnummeret. Fælles mål for fysik/kemi trinmål for 8. Klasse - Anvende enkle fysiske og kemiske begreber til at beskrive hverdagens fænomener som regnbuen, elektricitet i hjemmet og korrosion (1). - Kende til enkle modeller, herunder forestillingen om, at alt stof er opbygget af partikler (7). - Beskrive og forklare energioverførsel ved udvalgte eksempler fra teknikken, som transport og brændselsceller (3). Derudover lægger alle aktiviteterne op til en snak omkring nedenstående mål: - Beskrive forhold, hvor udviklingen af teknologi er tæt forbundet med fysisk og kemisk viden. - Kende til fordele og ulemper ved udnyttelsen af forskellige energiformer, herunder vedvarende energikilder. - Give eksempler på, at der ved fremstilling af energi ofte produceres stoffer og varme, der påvirker miljøet. 1

3 Fælles mål for fysik/kemi trinmål for 9. Klasse - Kende eksempler på, at udvikling af ny viden kan give uforudsete muligheder (3, 7). - Beskrive energiomsætning ved udvalgte vedvarende energikilder som solfanger, vandkraft og biogas (alle). - Benytte fysisk og kemisk viden, opnået ved teoretisk og praktisk arbejde (alle). Derudover lægger alle aktiviteterne op til en snak omkring nedenstående mål: - Kende eksempler på, at behovet for teknologi har fremmet en udvikling af praktisk og teoretisk viden. - Beskrive hovedtræk ved samfundets energiforsyning. - Kende argumenter for og imod omlægning af samfundets energiforsyning. Fælles mål for fysik/kemi trinmål for 10. Klasse - Kende eksempler på, at udvikling af ny viden kan give uforudsete muligheder (3,7). - Vurdere energiplaner, blandt andet ud fra begreber som virkningsgrad, energikvalitet og bæredygtig udvikling (evt. Energiplan Ærø under udarbejdelse). - Beskrive og forklare eksempler på energioverførsler med brug af begreber som virkningsgrad og energikvalitet (3). - Benytte fysisk og kemisk viden, opnået ved teoretisk og praktisk arbejde (alle). Derudover lægger alle aktiviteterne op til en snak omkring nedenstående mål: - Kende eksempler på, at behovet for teknologi har fremmet en udvikling af praktisk og teoretisk viden. Oversigt over aktiviteter 1. Energibesparelse Kend dit elforbrug Forsyn dig selv med energi Integreret energisystem Varme fra solen Solfanger med vandbeholder (selvcirkulation) Solovne Byg en elbil med laminerede krystallinske solceller Byg din egen vindmølle Varmepumpe Solcelletestpanel

4 1. Energibesparelse Kend dit elforbrug Målet for dette forløb Kend dit elforbrug er at give eleverne en større bevidsthed dels om størrelsen af deres eget elforbrug, og hvor det stammer fra, dels om størrelsen af deres eget forbrug i forhold til andres. De skal lære at et apparat har et forbrug, når det er tændt og et andet, når det er på standby eller slukket. Aktivitet / tid (min. 2x45 minutter) - Introduktion til øvelse og anvendelse af sparometer (10 min) - Måling af forskellige apparaters forbrug (40 min) - Eleverne skal 2 og 2 bruge et SparOmeter til at måle forskellige apparater elforbrug med (gerne nogen de selv har medtaget). De skal have data for kwh / år. - Elforbrug på dit værelse (30 min.) Eleverne vil på tavlen sammen med læreren sammensætte elforbruget for et gennemsnitligt teenageværelse ud fra de data, der er opnået samt fra faktaark. - Plenum (ca. 10 min.) Resultaterne drøftes. Det er en fordel, hvis I kan være i naturfagslokalet eller et andet lokale med mange stikkontakter. Eleverne medbringer apparater hjemmefra. Sparometersætkuffert (30 stk. sparometre, 15 stk. forlængerledninger, Liste over apparaters elforbrug - test af PS3 & Wii, Div. udstyr med bl.a. højt standbyforbrug) 3

5 2. Forsyn dig selv med energi I denne aktivitet skal eleverne vha. en ombygget kondicykel få konkrete erfaringer med at forsyne sig selv med energi, dvs. mærke energibehovet til at dække forskellige belastninger (Radio,TV etc.). (Denne aktivitet kan med fordel udføres samtidig med den næste aktivitet (Integreret energisystem)) Aktivitet / Tid (30 min.) Elproduktion på kondicykel: Ved øvelsen producerer eleverne strøm ved hjælp af kondicyklen. et er at give dem en fysisk fornemmelse for energi og skal relatere deres produktion til deres eget elforbrug derhjemme. (Eleverne kan inden besøg aflæse elforbruget i hjemmet!) Eleverne skiftes til at køre på cyklen, men de andre sætter forskellige belastninger på via strømkuffert. På strømkuffert kan de samtidig aflæse belastning i form af spænding (Volt) og strømstyrke (Ampere). Ud fra disse aflæsninger skal de beregne effekten (Watt) Ud fra en teenagers anslåede årsforbrug (årsforbruget kan hentes fra øvelsen Kend dit elforbrug ) kan de beregne hvor land tid de skal køre på kondicykel for at dække deres behov. Ekstraopgave: eleverne skal opvarme vandet i elkogeren. På skift skal de se hvor maget de kan øge temperaturen på 1 min. Samlet kan de se hvor hurtigt de kan få vandet til at koge. Elever er bekendte med Effekt (Watt) = Spænding (Volt) x Strøm (Ampere) (Eleverne kan inden besøg aflæse elforbruget i hjemmet!) Kondicykel med generator Strømkuffert TV Elkoger Miniovn Termometer 4

6 3. Integreret energisystem Fokus på vindmøller som leverandører af vedvarende energi. Der fokuseres på at vedvarende energi skal kobles med lagringssystemer, her eksemplificeret ved brint og batterilagring. (Denne aktivitet kan med fordel udføres samtidig med den forrige aktivitet (Forsyn dig selv med energi)) Evt Klasse. Aktivitet / Tid (min. 30 min) Eleverne skal finde ud af at forbinde de 6 generatorer på Vindmøllepark-simulatoren på den rigtige måde (serie, parallel eller kombination), afhængig af hvilket apparat de skal have til at fungere. Det kan løses ved at undersøge apparaternes specifikationer (eller hvilke og hvor mange batterier, der normalt skal til at drive dem), ved at prøve sig frem, eller en kombination af disse. Vindmøllepark-simulatoren anvendes af to årsager. Det er svært at basere øvelser med små vindmøller på, at der rent faktisk er vind til stede. I denne aktivitet aktiveres eleverne hele tiden. Når elever har fået fat i funktionen af vindmølleparken skal de efterfølgende arbejde med lagringsproblematikken. Hertil skal de lagre mest mulig strøm på batterier på 1 min. og efterfølgende få en racerbil til at køre flest omgange. Ekstra opgaver: 1. I skal tilslutte en batteripakke i parallelforbindelse til alle generatorerne og oplade batterier så meget som muligt i løbet af et minut. Dernæst skal i vende pladen om således at racerbanen kommer frem og tilslutte batteriet. Tag tid på hvor lang tid og hvor mange omgange i kan få racerbilen til at køre. 2. Find ud af hvordan I kan få racerbilerne til at køre. Se på bilerne eller det medfølgende tilbehør, for at få ide, eller prøv jer frem! Det vil være en fordel hvis eleverne har kendskab til serie- og parallelforbindelser. Vindmøllepark-simulator TV Batteripakke Brændselscelle / elbil Multimeter Racerbiler Div. ledninger 5

7 4. Varme fra solen Forstå princippet i en solfanger, klasse. Evt Klasse. Aktivitet / Tid (1 lektion) Eleverne skal i grupper opstille de to aluminiumsplader (sort og hvid) og lamper og måle temperaturen ved start og mål temperaturen hvert minut i 10 minutter, Indtegne resultaterne som en graf i et koordinatsystem. (30 min.) I plenum diskuteres og vurderes hvad forsøg viste (10 min). 4 sæt (2-4 elever pr sæt) der indeholder - 2 stykker aluminiumplader der er hhv. sort og hvid - 2 stykker plastcharteque - Kraftig tape - Målebæger og vand - 2 termometre - Ur med minutviser - 2 lamper 6

8 5. Solfanger med vandbeholder (selvcirkulation) Forstå princippet i en solfanger, heraf mulighed for selvcirkulation (massefylde og temperatur) Evt Klasse. Aktivitet / Tid (1½ lektion) Eleverne skal i grupper opstille solfangermodellen og måle temperaturen i de to indløbsrør i vandbeholderen hvert minut i 10 minutter og opservere savsmuldet i vandet. Indtegne resultaterne som en graf i et koordinatsystem (45 min) I plenum diskuteres og vurderes hvad forsøg viste (10 min). 4 sæt (2-4 elever pr sæt) der indeholder : - 1 stk. solfanger med vandbeholder - 2 stk. termometer - Papstykke (3 x 10 cm) - Savsmuld - Vand - 1 lampe 7

9 6. Solovne Få forståelse for hvor meget energi der er i solen ved at stege pølser / bage muffins i solovne. (Kan med fordel køre sammen med de andre solfanger øvelser, da ovnene skal stå længe for at virke (kræver høj sol).) Evt klasse. Aktivitet / Tid Eleverne skal i grupper opstille solovnene, så de fanger solen optimalt. De skal se, om de kan få stegt pølser eller bagt muffin. I processen måler de temperaturen inde i ovnen. (45 min) I plenum diskuteres og vurderes hvad forsøg viste (10 min). Solovnen er et praktisk eksempel på direkte udnyttelse af solens energi. Ovnen indeholder et kammer i bunden, hvor man anbringer de ting, man vil have opvarmet. På en skyfri dag midt om sommeren går det hurtigt, temperaturen kan blive langt over 100 C. Solovnen kan klappes sammen og medbringes på lejrture til opvarmning af fødevarer. Udendørs på en solrig dag omkring middagstid. 4 stk. solovne med stegeposer og stegetermometer 8

10 7. Byg en elbil med laminerede krystallinske solceller Forstå princippet i krystallinske solceller. Serieforbinde 3 krystallinske solceller og få en simpel elbil til at køre på solenergi. Aktivitet / Tid (min. 2x45 minutter) Introduktion til solceller (10 min) Eleverne skal i hold bygge hver deres solcelledrevne elbil. De skal sammensætte cellerne med connector-tråd, teste dem, laminere dem og forbinde dem (lodde til elmotor) til modelelbilen, som de ligeledes har bygget selv. Ekstra (dvs. det er sjovest hvis dette kan nås!): Eleverne skal køre om kap med biler Alternativ 1: Undersøg hvor mange solceller der skal til, for at din bil kører godt Bemærkninger Alternativ 1: Du kan også starte med at undersøge hvor mange solceller, der skal tilsluttes, for at motoren trækker godt, og så designe bilen, så den passer til solcellerne Et sted, hvor eleverne kan køre om kap med bilerne. 1. træplade ca. 9 cm x 20 cm 2. 4 hjul 3. 4 lejebøsninger 4. 3 afstandsstykker 5. 2 aksler ca. 12 cm 6. solcelle-motor 7. holder til motor 8. lille og stor remskive 9. elastik 9

11 8. Byg din egen vindmølle Forstå princippet i en vindmølle. Aktiviteten kan kombineres med besøg ved en rigtig vindmølle. Evt. kan dele af aktiviteten bruges i Klasse. Aktivitet / Tid (min. 2x45 minutter) Introduktion til vindkraft og vindmøller opbygning og konstruktion. (10 min) Samle og opsætte 1 vindmølle (4 grupper evt. en 5. gruppe kan opsætte møllen på traileren). Få et fjernsyn til at fungere evt. ved at serieforbinde produktionen fra 2 møller. Mulighed for at afprøve forskelle i produktion ved 2, 3, 4 og 5 vinger. En blæsende lokalitet, gerne i nærheden af en rigtig vindmølle. Vigtigt at eleverne har hjelme på af sikkerhedsmæssige årsager. 5 stk. vindmøller m. tårne, pløkke, barduner, fundamenter, 30 stk. hjelme, 5 fjernsyn og vandvarmere, vindmåler 10

12 9. Varmepumpe Forstå princippet i en varmepumpe. Aktivitet / Tid Beskrivelse aktivitet er under udarbejdelse! 2 stk. termometre, 4 stk. beholdere. 11

13 10. Solcelletestpanel Forstå princippet i et solcellesystem Aktivitet / Tid Beskrivelse aktivitet er under udarbejdelse! 4 stk CIS solceller parallel-forbundet med laderegulator, voltmeter og amperemeter samt 12 V batteri 12

14 Materialeliste Aktivitetskatalog Energisparetrailer 1. Sparometersæt-kuffert (30 stk. sparometre, forlængerledninger, Liste over apparaters elforbrug - Faktaark test af PS3 & Wii) 2. Kondicykel (Fjernsyn, elkoger, miniovn) 3. Strømkuffert med lamper, volt- og amperemeter samt strømudtag 4. Brintbil-kuffert (2 stk. elbil, brændselscelle, stopur, testboks, demineraliseret vand, solcelle) 5. Brændselscelle-kuffert (4stk. brændselsceller) 6. Vindmøllesimulater (Fjernsyn, batterier, racerbiler, ledninger, 2 stk. brændselsceller) 7. Vindmølleanalyse-kuffert (1 sæt med tilbehør) 8. Vindmøller (5 stk., tårne, 12 stk. pløkke, 12 stk. barduner, 4 stk. fundamenter, 30 stk. hjelme, 4 stk. fjernsyn, 4 stk. vandvarmere og 1 stk. vindmåler), den ene mølle kan placeres på traileren. 9. Solcelle-kuffert (materiale til at serieforbinde og laminere krystallinske solceller samt bygge en elbil) (krystallinske solceller, tape, connector-tråd, multimeter, laminator, lamineringsark, saks, lodekolbe, lodetin, spidstang, træplader, hjul, mmmm) 10. Solcelletestpanel (4 stk CIS solceller parallel-forbundet med laderegulator, voltmeter og amperemeter samt 12 V batteri) 11. Solcelle-gadgets-kuffert (lygte/radio m. genator og solcelle, lygte m. solcelle, mobiloplader, kasket m solcelledreven blæser) 12. Solfangere (Sorte og hvide plader, 6 stk. solfangere, termometre, savsmuld, 6. Stk. lamper, ekstrapærer, 6 stk. forlængerledninger m. jord ) 13. Solfangertestpanel (termometre, stativ m. 2 lamper) 14. Solovne (4 stk., stegeposer, stegetermometer) 15. Varmepumpeopstilling (2 stk. termometre, 4 stk. beholdere) 16. Måleudstyr-kuffert (multimetre, voltmeter og amperemeter) Ekstra: - Bord til montering på forside af trailer - Projektor og bærbar PC - Værktøjskasse - Kabeltromle - 25 stk. Klimakaravane debatmagasin - Mappe med øvelsesvejledninger - Kamera - EST pjece Messeudstyr - Sparepæreinstallation - Energirudeinstallation - sparepumpeinstallation 13