Innovationsprojekt. elementer af matematik (økonomi, besparelser, lån osv) og fysik (bølgelængder og lys)

Transkript

1 Innovationsprojekt Gruppen Emma, Frida, Isabella, Martin & Sabine Ideen Vores ide går ud på at nytænke lyskurven. Lyskurven blev opfundet for over 150 år siden og har ikke skiftet design siden, selvom pæren i en lyskurve har undergået drastiske forandringer, fra en gammeldags glødepære til de moderne LED lyskurve. Vi mener dog at man kunne, allerede i dag, videreudvikle på lyskurven, og kom derfor op med et praktisk, moderne og innovativt design. I stedet for de traditionelle 3 cirkler af rød, rav og grøn, så har vi valgt et nyt design, hvor vi udnytter LEDs evne til lade den samme lampe skifte farve. Dette åbnede op for muligheden for kun at lave en enkel lampe, vi valgte dog at gå skridtet videre og udtænkte derfor en ring af lys, på samme størrelse, i stedet for en hel cirkel. Dette har vi gjort, da vi på den måde sparer yderligere på strømmen, til gavn for både økonomien og miljøet. Fagligheder elementer af matematik (økonomi, besparelser, lån osv) og fysik (bølgelængder og lys) Empiri Målinger fra lyskurve på Stændertorvet Prisen for at skifte fra glødepærer lyssignaler til LED-lyssignaler, vil koste omkring 1500 pr. lyskurve. Vi regner derfor med at vores produkt vil koste nogenlunde det samme. 1

2 Her regner vi med at selve fremstillingen af produktet vil være billigere, men til gengæld vil opsætningen være dyrere, fordi der er mere der skal laves om. Vi har derfor brugt gryn formlen, hvor vi har fundet ud af hvor hurtigt en kommune ville kunne få betalt investeringen af købet af én lyskurve, med en rente på 3%, tilbage, ved forskellige beløber af månedlig besparelse. Informationen om prisen har vi fra Peter Madsen(V), næstformand i Plan- Teknikudvalget, Roskilde Kommune. og Vi regner med at strømbesparelsen af vores lyskurve vil blive ca. ¼ af hvad almindelige LED-lyskurver bruger, fordi vi bruger ⅙ af dioderne, hvor vi benytter halvdelen af dioderne hele tiden. Samtidig er der en besparelse på 90% ved at bruge LED-lys frem for gamle lyssignaler. Besparelser i elforbruget vil desuden lede til besparelser i CO2 udslippet. Hvad bruger en almindelig LED-lyskurve i strømforbrug: Lyskurven bruger 105,12 kwh timer om året, og det koster 1,80 kr pr kwh (information fra Dong, viderefortalt af Tone) for kommunen. derfor koster det 189,21 kr om året i strøm. Da vores kun bruger maks. ¼ af strømmen, så koster det derfor ca. 47,30 kr om året. Derfor har vi en besparelse, pr lyskurve, på 141,91 kr om året. Fysik I vores lyskurve vil vi benytte LED belysning, frem for de gammeldags lyskurve med glødepærere. Lysdioden har den egenskab at den kan udsende lys, ved flytte elektroner igennem et halvledermateriale. En diode har to elektroder (en anode og en katode) som tillader en strøm at løbe igennem det materiale som diode nu er lavet af. Oftest bliver et halvledermateriale anvendt til at lave en diode. De fleste halvledere er lavet af et materiale med dårlig ledningsevne, hvor man har tilført nogle urenheder til materialet for at forbedre ledningsevnen. Typiske halvledermaterialer findes i 4. hovedgruppe i det periodiske system. Ved at tilføje urenheder til et materiale fra 4. hovedgruppe fra et materiale fra 5. hovedgruppe opstår et overskud af elektroner i forhold til det oprindelige materiale.når der er et overskud af elektroner i et materiale forbedres ledningsevnen, ledningsevnen bliver derfor bedre, jo flere overskydende elektroner der er. 2

3 Der udsendes lys af en bestemt bølgelængde, når en elektron i et atom hopper fra en højere skal til en lavere. Det sker også når i en diode, når der løber strøm over dioden. Strømmen består af elektroner, der på vej igennem dioden kan finde et ledigt elektronhul, som et af elektronerne kan optage. Elektronen vil dermed befinde sig i en lavere atomskal, i stedet for i ledningsbåndet, og en foton med en bestem bølgelængden vil udsendes. Bølgelængden og dermed farven af det udsendte lys afhænger af materialet, som dioden er lavet af. Forsøg med glødepærer og LED For at undersøge om vores hypotese angående at det er lettere at skabe den bestemte bølgelængde man skal bruge med LED i forhold til Glødepæren, målte vi bølgelængderne på de forskellige farver i glødepærer lyskurve i Roskilde gågade, efter det målte vi bølgelængderne på en LED pærer der kunne skifte farve, og målte dens bølgelængder ved henholdsvis den røde, gule og grønne farve. Ud fra forsøget fandt vi ud af at LED har evnen til kun at udsende den bølgelængde som vi har behov for. Dette står i stor kontrast til de glødepærer der udsender en større del af spektret og spilder energi. Dette ses på følgende diagrammer: Diagrammet til venstre viser bølgelængderne for LED og diagrammet til højre viser bølgelængder for glødepærelyskurver Vi har også målt en LED pæres bølgelængder, og her kan man se at LED udsender højere intensitet af en farve, hvor glødepærer udsender flere bølgelængder, dermed sparer man både på økonomien og på miljøet. TEORI- I forsøget fandt vi frem til at den røde og grønne farve kan skabe gul, ved at blande farverne. De er mange fordele ved at benytte LED i stedet for glødepærer i lyskurven. Fordi der i LED ikke er en glødetråd der kan brænde over, er levetiden for LED langt højere end for 3

4 glødepærer. Det vil derfor ikke være nødvendigt at udskifte pæren i lyskurven lige så ofte, hvilket kan give økonomiske besparelser. Derudover er LEDs forbrug af elektricitet 90 % lavere end glødepærer, hvilket vil give en mere miljøvenlig lyskurve. I LED udsendes de nødvendige bølgelængder kun, hvilket også er en fordel, da man dermed ikke spilder strøm på at udsende unødvendige bølgelængder, som man gør med glødepærer. Matematik Vi udregner hvor meget det vil koste at producere lyskurven, og hvor meget det vil koste i drift, med en sammenligning til almindelige lyskurver, for at finde en ca. besparelse i pct. Vi vil også beregne hvor lang tid det tager, investeringer man laver. før man har tjent pengene ind fra de Matematik: - Udledning af GRYN formlen - Vores GRYN formel 4

5 Udledning af GRYN formlen: 5

6 Vores GRYN formel: Vi gjorde fremtidsværdien/investeringen(g) til en funktion af antal måneder(n). Vi fastsatte renten til at være på 2 %, da vi synes det ville være realistisk, at en kommune ville kunne tage et lån for deres investering på en lyskurve på 2 %. Udover det har vi indsat 1850 kr. på y som svarer til den besvarelse, som man vil kunne spare på en lyskurve i forhold til en glødepærer lyskurve. 6

7 På grafen kan man se afhængig af hvor meget det koster, at få implementeret en lyskurve, hvor hurtigt man så vil kunne få betalt det tilbage. Hvis man f.eks. antager, at det koster kr. at få implementeret en lyskurve, vil det tage 20 måneder at få betalt gælden tilbage, med en månedlig besparelse på 1850 kr og en rente på 2 % Andre Der ligger desuden et samfundsfagligt aspekt i forhold til det historiske perspektiv, da lyskurver har set sådan ud i meget lang tid, og det derfor ville kræve et stort mentalitetsskifte. 7

8 (biologisk i form af farveblinde/svage ville kunne aflæse lyskurven, så de stadig vil kunne kører i bil). Det er til samfundets gavn at få skiftet lyskurvene, da Danmark er et land hvor det at være miljøbevidst er meget vigtigt. Formidling I vores fremlæggelse valgte vi at benytte powerpoint, hvor vi viste vores målinger og havde billeder der underbyggede det vi sagde. Vi valgte at have musik i baggrunden for at sætte en stemning, og tog business tøj på, for yderligere at legitimere vores produkt. Vi valgte at bruge vendinger og sprog, mere traditionelt set i reklamer, for at få folk til at interesse sig i vores produkt, da vi ved hvor vigtigt det er at folk får øje for ens produkt på et stort marked. Samarbejdspartnere Vi overvejede Roskilde Kommune og evt. Lejre Kommune. Vi har kontaktet Roskilde Kommune, for at få oplysninger om lyskurvene i Roskilde. De fortalte at kommunen er i gang med at udskifte samtlige af byens lyskurve med LED lyskurve. Vi satte et møde op med dem, hvor vi fremlagde vores koncept og forklarede vores beregninger og målinger, som belæg for vores produkt. Til fremlæggelsen for kommunen, fravalgte vi det professionelle tøj, musikken og reklamesproget, da vi frygtede at det kunne misforstås i en ikke-skole-sammenhæng. Efter fremlæggelsen gav de 2 trafikingeniører noget feedback om vores produkt. Først og fremmest roste de os for vores ide og de mente at den var meget innovativ. Dog havde de nogle punkter, hvor de ikke mente at vores lyskurve kunne blive til en realitet, medmindre at man justerede på vores ide. Det største fokus de havde, var at det ikke ville kunne lade sig gøre, bare at implementere vores lyskurve i en kommune. Da vores lyskurve lovgivningsmæssigt falder udenfor. Da kravene til lyskurver er meget detaljeret, for at bevarer sikkerheden. Hvis vi ville have vores ide ført ud i det virkelig, ville det være nødvendigt, at få lavet en lovændring på nationalt plan. Denne lovændring skulle ske i trafik og justitsministeriumet. Udover det havde de et par betænkeligheder oven for sikkerheden med vores nytænkende lyskurve. De ville være bange for at det ville blive svært for borgerne først og fremmest og vende sig til denne nye lyskurve. Udover det, havde de også en pointe i, 8

9 at hvis en af pærerne i nutidens lyskurve går i stykker, er der stadig to pærer, og derfor ville trafikken stadig godt kunne fungere. Men hvis pæren i vores lyskurve gik i stykker, ville trafikken ikke længere kunne fungere. Udover det, ville de også være bekymret for, at trafiksikkerheden ville mindskes når den røde og gule farve ikke ville lyse samtidig. Dette er også noget der står i lovgivningen, at det skal de, så det ville også være en ting der skulle ændres i lovgivningen, hvis vores lyskurve skulle blive til virkelighed. Vi endte med at snakke om, at man muligvis stadig kunne have det røde lys i toppen af vores cirkel, det gule i midten og det grønne nederst, for at øge sikkerheden og gøre det nemmere at implementere. De havde et forslag, som vi var enige om var en rigtig godt input til vores ide. Forslaget lød på, at man kunne skrue lysstyrken for pæren ned om aftenen, da det er nemmere at se lyset fra en lyskurve om aftenen og natten end om dagen, og derved kunne man altså sparer mere på miljøet og på pengepungen. De sagde desuden, at de oplevede sure borgere, der klagede Over at lyset fra lyskurvene forstyrrer dem når de sover. Derfor ville dette også kunne medfører flere tilfredse borgere. De bekræftede også, at det er et godt argument for LED at det ikke udsender ultraviolet stråling. Ultraviolet stråling tiltrækker nemlig insekter, så ved at man ikke har ultraviolet stråling medfører, at udgifterne til rengøringen af en lyskurve vil blive mindsket. Men alt i alt, synes de at det var et sjovt og meget nytænkende projekt, som de syntes vi burde arbejde videre med. De foreslog dog bare, at vi burde fokusere på at få det gjort til et mere nationalt projekt. 9