IT & Miljø T v æ r f a g l i g t p r o j e k t m e l l e m : T e k n o l o g i, I T o g D a n s k S k o l e : H T X Af: Mikki Karlsen, Mathias Børgesen og Gustav Gregersen K l a s s e : 1. 3 25-11- 2 0 1 1
Indhold Kort om It-produkt... 2 Adskillelse af strømforsyningens komponenter... 2 Projektforløb... 3 Konklusion på forløbet... 3 Jern... 4 Kobber... 4 Aluminium... 5 Genbrug af elektronik... 6 Forslag til genbrug:... 6 Arduino... 7 Problemanalyse... 10 Forbedringsforslag... 10 Refleksion... 11 Evaluering... 11 Kilder... 13 Kilder om Arduino... 13 Kilder om Jern... 13 Kilder om Kobber... 13 Pris på kobber:... 13 Pris på sølv:... 13 Energi:... 13 Kilder om Aluminium... 13 1
Kort om It-produkt Vi har valgt en strømforsyning der bruges til stationære computere. Vi har antaget at den er 3-4 år gammel. Den er firkantet og komponenterne er pakket ind i en jernkasse, med huld til blæser. Strømforsyningen er kasseformet og opbygget af rektangler. Strømforsyningen er bygget op af en masse komponenter. I strømforsyningen er der kobber, aluminium, plastik mm. Komponenterne i strømforsyning sidder på en printplade i bunden af strømforsyningen. Strømforsyningens opgave er som det ligger i navnet; levere strøm (i dette tilfælde en computer). Adskillelse af strømforsyningens komponenter Vi har åbnet en strømforsyning og skilt komponenterne ad fra printpladen. Vi startede med at skille jernkassen ad så vi kunne komme ned til printpladen og dens komponenter. Vi brugte en skrutrækker til at åbne kassen da den var konstrueret med en masse skruer. Da vi kom ned til printpladen sad der en masse små og store komponenter på printpladen. Og vi ville gerne fjerne det hele, så vi startede med at rive de store ting af printpladen, så vi kunne komme ned til de mindre komponenter, der skulle studeres fysisk. Vi havde problemer med aluminiummet der sad på strømforsyningen da det var omringet af en masse små komponenter og var boltet fast til printpladen. Så det var ikke muligt at fjerne især de store komponenter uden at bøje, rive og flå, men det lykkedes os at fjerne alt det vi synes var nødvendigt, eller så vi i hvert fald havde én af hver slags komponent. Fordi strømforsyningen havde mange af de samme komponenter der sad forskellige steder på printpladen. Det tog os en del tid og vi fik alle i gruppen fjernet komponenter fra printpladen. Det er ikke muligt for os at opbygge vores strømforsyning igen, da vores komponenter ikke er i samme tilstand som før adskillelsen. 2
Projektforløb Vi startede med at skulle vælge et stykke hardware og finde ud af hvilke komponenter den indeholdte. Vi valgte en strømforsyning fra en computer som vores IT/kommunikations lærer Karl havde taget med. Vi valgte en strømforsyning, fordi vi tænkte at der måtte være en masse spændende komponenter i og fordi vi vidste fra egen erfaring at der var en blæser i strømforsyningen som vi ville bruge senere med Arduino. Vi skilte strømforsyningen ned til mange små dele. Vi brugte knivtange og skruetrækker til at trække eller skrue de forskellige komponenter ud af strømforsyningens printplade. Vi vejede og målte og observerede hvilke egenskaber de forskellige komponenter bestod af. Hver gruppe havde en kasse hvor alle deres dele fra hardwaren skulle være i. Da vi skilte strømforsyningen ad prøvede vi at undgå og ødelægge nogle komponenter, men det var meget svært da komponenter på printpladen er meget små. Selvom nogle af vores komponenter gik i stykker kunne vi stadig finde ud af hvad det skulle bruges til, eller hvilke egenskaber det bestod af. Efter vi havde skilt strømforsyningen helt ad, begyndte vi at finde ud af hvad det var komponenterne bestod af, og hvad det blev brugt til i strømforsyningen. Strømforsyningen som vi skilte ad var cirka 5 år gammel og har kørt 7 dage om ugen. Man kunne godt se forskellen fra nudagens og den vi arbejdede med, så derfor var det også spændende at skille noget ad som ikke var lige så moderne opbygget. Derefter skulle vi i gang med Arduino, som er en open source hardware, der kan bruges til f.eks. I vores tilfælde at få en blæser til at blæse forskelligt. Vi fik afleveret en Arduino af Karl. Vi skulle starte med at programmere Arduinoen ved at skrive nogle handlinger i et program der hedder Arduino IDE og derved få en diode til at blinke intervalmæssigt. Vi prøvede flere gange at ændre diodens blinken og det virkede hver gang. Så gik vi over til at prøve og programmere en motor, til at køre på samme måde som dioden blinkede, og det virkede også fint, og vi fandt ud af at man kunne bruge samme programmering som med dioden. Inden vi opsatte motoren ville vi have brugt vores blæser men den skulle bruge mere strøm da vores blæser var en 12 volts og Arduinoen kun kan give 9 volt. Vi ville have brugt en ekstern strømforsyning men det var ikke muligt at finde en. I vores strømforsyning fandt vi blandt andet kobber, jern og aluminium. De 3 grundstoffer valgte vi så at skrive om. Vi fandt først ud af hvor meget der var af hver i vores strømforsyning, ved at veje det og derefter så finde ud af hvor meget energi der var blevet brugt til at fremstille den mængde af hvert grundstof der var i vores strømforsyning. Vi har arbejdet med postere som vi skal bruge til ferniseringen, i et program der hedder Inkscape. Vi har opsat på et papir hvordan vores fernisering skal foregå og hvor vores forskellige projekter skal være. Til ferniseringen vil vi snakke lidt om genbrug af computer komponenter. Vi vil også snakke om vores Arduino og hvordan vi har fået den til at fungere eller ikke. Konklusion på forløbet Vi synes at det er gået godt, vi har fået skrevet det vi havde planlagt, og vi er klar til ferniseringen. Vi har følt at vi har været lidt i tidspres men vi har fået styr på det hele. Vi har været enige om hvordan vi skulle gøre tingene. Vi har været samlet som gruppe og lavet det meste som gruppe. Der var nogle forhindringer, der gjorde vi havde lidt mere travlt, fordi vi havde skrevet ting vi skulle nå i planner som ikke var essentielle alligevel. Vi arbejder godt sammen hvilket vi håber vil kunne ses i vores fernisering. 3
Jern Rundt om vores strømforsyning var der en jernkasse der indeholdte komponenter. Jernkassen vejer 531 g. Jern er et grundstof og et tungmetal. Jern er nummer 26 i det periodiske system hvilket vil sige det indeholder 26 protoner. Jerns latinske forkortelse er Fe. Jern er et overgangsmetal og har 4 elektroner i yderste skal hvilket vil sige at den passer godt sammen med de grundstoffer der også har 4 elektroner i yderste skal da grundstoffer er perfekte med 8 elektroner i yderste skal. Hvert år bliver der produceret ca. 544000 tons jern, og vi har ca 6468000 tons tilbage hvilket vil sige forsyningshorisont er på omkring 120 år. Jern bliver primært fremstillet ud fra malm. Hvis malmen er svovlholdigt skal det igennem en ristning, der vil sige at man varmer malmen op samtidig med man tilfører ilt i processen. Ilten der bliver tilført bliver omdannet til svovldioxid og bliver udledt til atmosfæren. Svovldioxid er forurenende og kan medføre syreregn. Efter ristningen eller hvis malmen ikke er svovlholdig skal det i en højovn og reagere med kulstof. Derefter bliver der tilført afpassede mængder af jernmalm koks og et flusmiddel der f.eks. Kan være kalsten. En af de ting man udleder af denne metode er CO 2, som også er forurendene. CO 2 kan give drivhsueffekt som vil sige at varmen bliver lukket ind men har svært ved at blive udledt igen. Når man fremstiller jern ud fra malm bruger man ca. 35 MJ/kg. Men hvis man fremstiller det ud fra skrot bruger man kun 14 MJ/kg. Så hvis vores jernkasse er som vi formoder primærtlavet af jern vil der have været brugt: enten ca. 17,5 MJ eller 7 MJ til at fremstille jernet. Kobber Der var en stor mængde kobber i strømforsyning som vi skilte ad. Kobber er det næst bedste metal til at lede elektrisk strøm, lige efter sølv. Og eftersom kobber er 38,5 kr./kg og sølv 6110,61 kr./kg, er det åbenlyst at vælge kobber til at lede strøm. Men kobber har en lang og forurenende produktionsproces. Ud af 800 t bjerg er der omkring 200 t malm. Og malmen indeholder kun omkring 0,5 % kobber. Det betyder at når malmen er blevet sorteret, renset og smeltet, er der kun 1 t kobber. Produktionsprocessen er lang og energikrævende. Først skal malmen udvindes. Det sker ved at sprænge, bore og grave igennem klipper. Derefter bliver klipperne knust hvorefter flere klipper bliver sorteret fra.efter flere lange energikrævende processer har kobberet en renhed på omkring de 99,99 %. For at producere et kilo rent kobber skal der bruges 100MJ energi. Under udvindingen bliver der udviklet giftige gasser. I vores strømforsyning målte vi 39g kobber. Vi kunne desværre ikke skille alt kobber fra strømforsyning da noget var inde i ledninger og andre steder. Vi har valgt at regne energiforbruget ud fra den mængde kobber vi har vejet. Og da der går 100MJ energi på 1kg kobber bliver der brugt 0,039kg*100MJ = 3,9MJ energi. Men hvis man derimod bruger kobber fra genbrug er forbruget af energi kun en fjerdel, altså 25MJ per 1kg kobber. Der giver 0,039kg*25MJ = 0,975MJ energi, hvilket er langt bedre for miljøet. 4
Aluminium Det Aluminium, som var i vores strømforsyning, var i form af Varmeafledere, da komponenterne i en strømforsyning kan blive temmelig varme. Aluminium er et metal, som i dag bliver brugt meget til visuelt design, af stort set alting. Men aluminium har også mange praktiske egenskaber. De to mest kendte og mest brugte er Metallets lave vægt (2,7g/m 3 ), og Aluminiums utrolig gode varmeledning. Denne egenskab gør metallet ideelt til at lede varme væk fra kritiske områder, fx en processor, eller andre ting der bliver varme i en computer. Aluminium bliver ikke udvundet fra malm, som de fleste andre metaller vi bruger i hverdagen gør. Det gør det ikke, fordi det næsten er umuligt at finde Aluminium i sin rene form. Aluminium danner nemlig meget stærke forbindelser med Oxygen (ilt). Dette former Aluminiumoxid, som er når Aluminiummet og Oxygenet danner en kemisk forbindelse. Dette gær at man ikke kan udvind Aluminium fra malm. Man er derimod nødt til at gå igennem nogle specielle Elektrolytiske behandlinger, som koster meget mere energi, end hvis man bare kunne udvinde Aluminiummet fra malm. Dette gør det med hensyn til miljø og energiforbrug ikke et særlig praktisk metal. Det koster ca. 170 MJ (megajoule (1 mio. Joule)) at udvinde ét kg. Aluminium. Men aluminium er yderst velegnet til genbrug. Man kan i teorien genbruge Aluminium 100% uden, at det mister nogen af sine naturlige kvaliteter og egenskaber. Man genbruger Aluminium ved at smelte det, og derefter genforme det. Ligesom stort set alle andre metaller. Det Koster kun 30 MJ/kg at genbruge Aluminium. Derfor er de meget god idé at genanvende Aluminium; Det er nemlig næsten 500% mere energi der skal bruges på at udvinde Aluminium frem for at genanvende det. 5
Genbrug af elektronik Man kan sagtens genbruge elektronik. Faktisk kan cirka 90 % kan genbruges. Fordi elektronik som regel har metaller der kan omsmeltes, eller glas og plastik der nemt genbruges. For at man kan genbruge elektronikken skal det afleveres på genbrugspladser og storskrald hvor efter det bliver kørt ud til behnadlingsanlæge hvor man skiller tingene fra hinanden. Der er også dele som ikke kan genbruges, som er farlige for mennesker og naturen. Det er f.eks. Billedrør, batterier og printplader. I mange elektroniske apparater er der også bromerede og klorerede flammehæmmere som er rigtig giftigt for naturen og mennesket. Hvis man ikke genbruger elektronik bliver det brændt af og der bliver udledt CO 2 og der kommer tungmetaller ud i luften, som bl.a. Bly og kviksølv. Det skader os og naturen. I elektronik genbruger man heller ikke de værdifulde materialer som kobber og guld, da det har en mindskende effektivitet når det bliver genbrugt. I vores strømforsyning har vi bl.a. Plastik og printplader, der er vigtigst at genbruges fordi det er det der er mest giftigt at brænde af, og dermed også forurener vores natur. Vi har kobber som kan bruges til at udvinde nye råstoffer og dermed også godt at genbruge. Vi har også 2 aluminiumplader i vores strømforsyning, som også er giftigt at brænde af, men bliver heller ikke genbrugt i nyt elektronik, da det også kan miste lidt af sin effektivitet. Selve strømforsyningskassen er lavet af jern og vejer ca. 500g og det er der mest af i vores strømforsyning. Jernkassen har forurenet naturen mest ved udvindingen fra malm, fordi det er den der er blevet brugt mest energi på at fremstille, og fordi der bliver udledt CO 2 ved fremstillingen. Printpladen i vores strømforsyning udleder mange tungmetaller når den bliver smeltet ned, den udleder bly, kviksølv, guld, sølv og tin der alle er tungmetaller. Forslag til genbrug: Vi er enige om at vi godt kan leve med at vores strømforsyninger har genbrugt kobber og aluminium (hvis det virker) men hvis det bliver realitet vil strømforsyningens levetid være kortere, men man kunne så sætte prisen ned. Så det passer med levetid, eller give længere garanti, hvis strømforsyningen lettere bliver defekt. Vi ved ikke om vores jernkasse er blevet genbrugt, men ellers er det vores forslag at i det mindste at starte med at genbruge jernkassen, da det er det der bruger mest energi. Man bruger under halvt så meget energi på at fremstille jern fra genbrug og ikke fra malm. 6
Arduino Arduino er et stykke open source hardware, baseret på nemt at finde ud af hardware og software. Arduino kan blive brugt til at få små dioder, motorer, blæsere til at lyse periodemæssigt. Man programmere Arduinoen ved at koble den til en Computer og bruge et program som f.eks. Flash eller processing. Arduinoen kan også blive brugt alene til at styre de forskellige objekter. Microcontrolleren på Arduinoen er programmeret til at bruge det specielle Arduino programmerings sprog. Arduino kan blive bygget i hånden eller man kan købe dem samlet. Til vores projekt har vi fået udleveret en færdiglavet Arduino. Arduino er et stykke open source harware hvilket vil sige at man kan ændre på den efter sit behov. Arduinoen var lavet til artister og designere men er blevet til meget mere, ud fra arduinoen koncept er der blevet lavet en 3D printer, der bygger de modeller til dig som du skal bruge, f.eks. En knage til at hænge jakker på, en madkasse osv. 7
Livscyklusvurdering (Life CycleAssessment) Af strømforsyning Kvalitet / Egenskaber Kvantitet Varighed Pligtegenskaber Levere strøm til computeren Brandsikring Køre 4 timer om dagen 7 dage om ugen i 5 år Positionerende Egenskaber Effekt (Watt) 250-400W Udnyttelse af strøm: ikke certificeret Pris 200-400 kr. Lang levetid 8
Materialefasen Samlet vægt: 1338g Materialer der indgår: Plastik, Aluminium, Jern, Kobber Produktionsfasen Formgivning, lodning og sammensætning. Kemikalier:? Brugsfasen Strømforsyningen bruger elektricitet. 7 dage om ugen, over 5 år: 365*5 = 1825 dage * 4 timer = 7300 timer * (300W * 0,001 = 0,3KW) = 2190KWH hvilket også svarer til 7884 MJ! Bortskaffelsesfasen Der er mange dele, som kan genbruges i en strømforsyning. Desværre sker det for lidt. Nogle bliver sendt til udlandet hvor alt det ubrugelige bliver brændt væk og kun noget genbrugt. Kemikalier: Tungmetaller, bromerede og klorerede flammehæmmere udledes. Materialefasen Produktionsfasen Brugsfasen Bortskaffelsesfasen Materialer Kobber: 39g 3,9 MJ - 3.900.000 J Aluminium: 55g 9,5 MJ - 9.500.000 J Plast(olie): 50g Jern: 531g Energi Kobber: 3,9 MJ Aluminium: 9,35 MJ Plastik: 2,5MJ Jern: 17,5 MJ Svært at beregne. Sættes til 30 % af energien fra produktionsfasen I alt 9,975 MJ = 0,1995 kg olie Elforbrug: 7884 MJ, svarende til ca. 157 kg olie. I alt: 33,25 MJ= 0,665 kg olie 9
Kemikalier Andet Problemanalyse Strømforsyningens største problem er dens strømforbrug / effektivitet Energikrævende produktion Forbedringsforslag Gøre strømforsyningen mere effektiv: 80+ certificering Producere strømforsyningen af genbrugsmaterialer Slukke for computeren når den ikke bruges Benytte anden energikilde 10
Refleksion Til ferniseringen vil vi fremlægge om vores projekt på forskellige måder. Vi vil bruge bl.a. bruge posters til at fremvise noget af det vi har lavet og fortælle kort om det. Vi vil også fremvise en film, om den strømforsyning vi har skilt ad. Filmen viser os skille strømforsyningen ad, men for at den ikke skal vare for lang tid har vi sat hastigheden meget op. Vi har vi tænkt os at ligge en masse komponenter fra den skilte strømforsyning på vores bord. Og til at supplere de mange dele, vil vi også ligge en strømforsyning, som ikke er skilt ad, så folk kan sammenligne de to. Vi vil også have et slideshow kørende, så folk kan se all de billeder vi tager i forløbet. Hvis folk bliver mere nysgerrige af at se på vores film og billeder, kan de få et lille foredrag af os om vores projekt. Vi vil også lade vore Arduino-installation ligge fremme på bordet, så folk kan se hvad vi har lavet i Kom/IT. Grunden til at vi vælger at gore det på denne her måde er, så folk kan få et godt indblik i hvad der er vi har lavet. Vi vil forberede os på både at kunne forklare det hele meget teknisk, for vores lærere, og andre, som ved meget om elektronik. Det skal også kunne forklares til folk, som ikke ved så meget om det. Det vil sige at vi også vil forberede os på at kunne forklare det med færre tekniske begreber. Men det vil nok primært være elever på vores egen alder, som kommer for at høre om vores projekt, så vi forventer, at komme til at skulle bruge få, men ikke alt for mange tekniske udtryk og begreber.og det er bl.a. her vores film, billeder og posters kommer ind i billedet. Det er ofte meget nemmere at forstå noget når der er noget visuelt at reflektere til. Evaluering Under fernisering blev vores stand evalueret af de besøgende, som vi fremlagte for. De besøgende udfyldte nogle vurderingsark. Vi blev vurderet på vores faglighed, anvendelse af studieretningsfagene, den mundtlige præsentation og den visuelle præsentation. Vi fik rigtig meget ros for vores visuelle præsentation. Det gjorde vi nok, fordi vi havde en masse computere, til at stå og vise film, slide-shows og til at køre Arduino-installationen. Men også på grund af vores præsentation. Vi fik desuden en temmelig god bedømmelse, af vores faglige viden, og vores mundtlige præsentation. Men de to punkter har også ret meget at gøre med hinanden. Den første fremlæggelse var ikke super god. Vi havde ikke aftalt godt nok hvorfor hvem skulle sige hvad, bl.a. fordi alle i gruppen skulle have den samme viden og fremlægge det samme, hvis resten af gruppen var ude at se de andre boder. Men vi fik hurtigt organiseret os, og derefter blev fremlæggelserne rimelig gode. Så alt i alt, gik det faktisk temmelig godt, men det havde vi også forventet, for udover det lille problem, med hvem der skulle sige hvad, havde vi forberedt os temmelig godt. Den gode formidling, af vores projekt, skyldes både en del af danskundervisningen og en model, som beskrev, hvordan man kan bruge forskellige hjælpemidler til at få forskellige slags personer til at synes det man fortæller dem er spænende. For eksempel virker det altid meget godt, at have noget visuelt, evt. med "unødige" effekter. Det er smart, fordi så kan de folk man snakker med se, hvad det er man snakker om, man kan referere til et billede eller en video og hvis man går i stå, er det rart at ens publikum har noget andet end én selv at kigge på. Men alt i alt i alt er det faktisk gået ganske fint, synes vi selv. Specielt, når man tænker på hvor mange ting, som gik præcis, som vi havde planlagt og forventet det. Nemlig vores stands layout, med vores komponenter, Arduino-installation, video og slideshow, som man virkelig kunne mærke gav folk mere lyst til at komme hen og kigge på vores stand. Og når folk så kom hen for at se hvad alt de spænende blikfang handlede om, 11
fik vi formidlet det på en temmelig god måde, med få variationer, fordi forskellige mennesker (lærere, elever etc.) har brug for at få formidlet den samme information på forskellige måder. Men der var også som nævnt tidligere nogle få koordinationsproblemer mellem os i starten. Men da vi kom ind i en god rytme, gik det som smurt. Men det der er selvfølgelig ikke gået lige godt hele tiden. Vi har for eksempel haft ret svært ved at finde information, om de forskellige komponenter, som vi fandt inde i strømforsyningen. Vi kunne måske på den negative side også have gjort vores ting værdige lidt mere ikke i sidste øjeblik. Mange af de ting, som vi skulle bruget til ferniseringen, blev først færdige dagen før eller på selve ferniseringsdagen. Og yderlogere var der et punkt der hed at vi skulle genbruge en komponent, fra vores strømforsyning i Arduino-istallationen, og i dette tilfælde var vi nødt til at låne en lille motor, fra en af de andre grupper. Vi har gjort os forskellige erfaringer. Der er selvfølgelig diverse fakta om komponenter. Men vi har også lært om hvordan man får sit budskab ud til forskellige mennesker, og hvordan man skal vise noget man er stolt over frem til andre, så de også kan forså hvorfor det er vigtigt, og spænende. 12
Kilder Kilder om Arduino Http://www.arduino.cc/ Kilder om Jern Http://www.miljoevejledninger.dk/ordbog/uddybendeforklaringer/r/ressourcer Http://da.wikipedia.org/wiki/Jern Http://da.wikipedia.org/wiki/Jernfremstilling Kilder om Kobber Http://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Kemi/Grundstoffer/kobber/kobber_(Fremst illing) Http://da.wikipedia.org/wiki/Kobber Http://www.copper.org/education/production.html Pris på kobber: Http://www.metalprices.com/freesite/metals/cu/cu.asp Pris på sølv: Http://www.metalprices.com/freesite/metals/ag/ag.asp Energi: Http://da.wikipedia.org/wiki/Energi Kilder om Aluminium Http://en.wikipedia.org/wiki/Aluminium 13