VARME- KILDER Lærervejledning til modul 1 Hvordan får vi varme i Gentofte Kommune?
Indledning Formålet med dette undervisningsmodul er, at eleverne får viden om, hvordan vi opvarmer vores hjem i Danmark. Eleverne skal lære at skelne mellem forskellige energikilder og opvarmningsformer samt deres fordele og ulemper. Dette undervisningsmodul giver baggrundsviden, som vil være nødvendigt for de efterfølgende tre moduler. Desuden vil det lægge op til dialog i klassen samt teoretiske øvelser. I de efterfølgende moduler vil der være mere eksperimenterede øvelser og forsøg, der (ligesom besøgene på Vestforbrænding og vekslerstationen) vil give eleverne mulighed for at få indholdet visualiseret. Hvad er forskellen på fossile brændstoffer og vedvarende energi? Herunder: Hvordan påvirker opvarmning vores miljø? Hvor kommer olie og naturgas fra? Hvordan bruges de til opvarmning af husene? Hvad er fjernvarme? Hvordan bruger man vedvarende energikilder til at opvarme huse? Hvad kan man selv gøre for at spare på varmen? Øvelser i undervisningen I dette undervisningsmodul er ingen praktiske øvelser, der kræver forberedelse. Undervisningens mål Dette undervisningsmodul vil være struktureret i over skuelige afsnit, der har til hensigt at lære elevere om: Hvordan bliver dit hus varmet op? Hvordan har man opvarmet huse gennem tiderne? Hvor får vi varmen fra?
Hvordan bliver din bolig varmet op? Dette afsnit fungerer som indledning til første under visningsmodul. Indledningsvist er det vigtigt at skabe en forståelse blandt eleverne om, i hvor høj grad vi er afhængige af varme i hverdagen. Indled eksempelvis undervisningen med at spørge, hvor eleverne er vant til at få varme fra? I boksen er der skitseret eksempler, der giver varme. Disse kaldes for energikilder og energiformer. Eksempler på varme: Solens stråler Når vi gnider hænderne mod hinanden Radiatorer Gulvvarme Varmt vand i vandhanerne Varmeblæsere eller elradiatorer, der er eldrevne Brændeovn Bål I nogle klasser kan det være nødvendigt at definere, hvad energi er for, at eleverne forstår, hvad energikilder er. Hvad er energi? Energi er noget, der kan få noget andet til at flytte sig. Det er evnen til at udføre et arbejde. Vi får eksempelvis energi fra stikkontakterne, så vi kan oplade vores mobiltelefoner, tilslutte PlayStation, hårtørrer eller TV. Varmeenergi bruger vi til at få varmet vores hus op og få varmt vand i vandhanen. Varmen i Danmark kommer fra forskellige energikilder og energiformer. De fleste huse i Danmark har enten fjernvarme, oliefyr eller naturgas. Nogle har solfangere, andre et træpillefyr. Energien skal betales Varme er ikke gratis, hverken for vores pengepung eller miljøet. Når vi bruger varme, kan vi også indirekte være med til at varme klimaet op, så vi får klimaforandringer. Konsekvensen af klima for andringer er blandt andet, at isen på jordens poler smelter og jordens gennemsnitlige temperatur stiger, hvilket medfører at havets overflade stiger og oversvømmer øer og lande. I Danmark kan vi ikke undvære varme, da vi i så fald vil komme til at fryse om vinteren. Men vi kan træffe vores forholdsregler ved opvarmning og benytte de energikilder for varme, som påvirker klimaet og miljøet mindst muligt. Sagde du, at energi kilder?
Varmens historie Dette afsnit skal give eleverne et billede af, hvordan boligopvarmning har ændret sig de sidste hundrede år. De vil derved opnå en forståelse for, hvordan et ildsted og husdyr indendørs engang var tilstrækkeligt til at varme hjemmet op. I dag har vi udviklet mange nye varmeformer, der gør det nemmere at varme vores hjem op. I nogle klasser er det ikke nødvendigt at dvæle ved selve historikken men snarere de forskellige opvarmningsformer, som stadig eksisterer. Nogle af eleverne har måske brændeovn eller pejs derhjemme og kan få forståelsen af, at de engang var de eneste opvarmningsformer i hjemmene. Nogle lærere vil kunne komme med historier omkring oliekriserne i 70 erne, som vil være relevante for eleverne. Det er vigtigt, at eleverne forstår, at oliekriserne var energikriser, som kan finde sted igen. Det er derfor, at der konstant forskes i nye opvarmningsformer, som skal sikre Danmark stabil, billig og miljøvenlig opvarmning. Hvor kommer energien fra? Hvor kommer varmen i Danmark fra? 3 ud af 4 huse får deres fjernvarme fra en kollektiv varmeforsyning såsom fjernvarme eller naturgas fra et nærliggende værk. Resten bruger olie, el eller andre (vedvarende) energikilder såsom solvarme, biomasse og vindenergi. Tag eventuelt en snak i klassen om eleverne ved, hvilken varmeform de har derhjemme. Udbredelsen af opvarmningsformer i Danmark 1.600.000 boliger opvarmes med fjernvarme 400.000 med naturgas 300.000 boliger er opvarmet med oliefyr 100.000 med elvarme Forbehold overfor afsnittene om fossile brændstoffer og vedvarende energi Det er vigtigt, at gennemgangen af afsnittene om fossile brændstoffer og vedvarende energi formidles nuanceret. Mange i Danmark benytter stadig fossile brændstoffer til opvarmning. Derfor er det vigtigt, at det fremgår, at skridtet fra fossile brændstoffer til vedvarende energi ikke sker fra den ene dag til den anden det er dog en plan, at Danmark går mod grønnere energivalg, fordi de er med til at sikre, at vi stadig kan få varme i boligerne, selvom lagrene af olie og naturgas er tomme, eller uro i Mellemøsten gør, at oliepriserne bliver tårnhøje igen ligesom under oliekrisen i 70 erne.
SNAK I KLASSEN Hvordan opstår fossile brændstoffer? Fossile brændstoffer (lagerenergi) Det kan være kompliceret at forklare eleverne på 5-6. klassetrin, hvad fossile brændstoffer er, hvordan de bliver omdannet til varme samt, hvorfor de påvirker miljøet på en nuanceret måde. Ud af fossile brændstoffer kan der skabes forskellige varmeformer. Disse fossile brændstoffer er f.eks. olie, kul og naturgas, og de har det til fælles, at de gemmer på solenergi, der er millioner af år gammel. årene døde, blev de langsomt dækket af jord eller havbund. Med med tiden blev de udsat for et større og større tryk i takt med, at der kom flere lag af jord eller havbund. Den sammenpressede masse af døde dyr og planter udvikler sig efter millioner af år til naturgas, olie og kul. De fossile brandstoffer består derfor hovedsageligt af kul stof og brint. De fossile brændstoffer (brændsler) kaldes også lagerenergi, fordi de har ligget lagret i jorden i mange millioner af år. Fossil betyder faktisk opgravet, så fossile brændstoffer kan oversættes direkte til opgravede brændstoffer. Når man afbrænder fossile brændstoffer, opnår man energi fra brændstoffet i form af varme. Ved afbrænding af olie, kul og naturgas frigøres det kulstof, som har været lagret i undergrunden i millioner af år. Dette er altså hovedårsagen til det stigende niveau af CO2 i atmosfæren og dermed den globale menneske skabte op varmning. De fossile brændstoffer er dannet af organisk materiale, som for eksempel planter og små dyr, der levede i havet eller på landjorden for over 50 millioner år siden. Som dyrene og planterne med Ønsker du at komme nærmere ind i på, hvordan olie og naturgas dannes, kan du med fordel vise denne video: http://www.youtube.com/watch?v=ikzptac9gno
Vedvarende energi Vedvarende energi er den energi, som kommer fra solen, og som livet på jorden er afhængig af. Eksempelvis er vind og bølger et resultat af solens stråler, der opvarmer jord og luft. Vedvarende energi adskiller sig fra de fossile brændstoffer ved at findes i ubegrænsede mængder og være CO 2 neutralt, og vedvarende energi øger dermed ikke drivhuseffekten. Det er derfor også mere miljøvenligt at opvarme sit hus med vedvarende energikilder. I Danmark bruger vi flere slags vedvarende energi, men det er stadig kun et begrænset antal huse, der får varme fra vedvarende energikilder. Man arbejder dog på at finde de bedste løsninger inden for vedvarende energi, så vi ikke er afhængige af de begrænsede og miljøskadelige fossile brændstoffer. Olie, kul og gas beskrives her som begrænsede energikilder, da der ikke findes uendelige mængder af hverken olie og gas i verden. Grunden hertil er, at vi bruger det hurtigere, end det kan dannes. Biomasse og solenergi er derimod nogle af de vigtigste vedvarende energikilder, vi har. Fossile brændstoffer Olie Naturgas Kul Vedvarende energikilder Vindenergi Solenergi Biomasse Varmepumpe Bølgeenergi Geotermisk energi
Olie Olie er, som tidligere nævnt, rester af planter og døde dyr, som gennem millioner af år er blevet presset sammen til en sort masse. Jo dybere i jorden man kommer, des hårdere er planter og dyr presset sammen på grund af den overliggende jords vægt. Jo dybere du kommer ned, des højere er trykket, og jo højere er temperaturen. Når temperaturen kommer over 60 C omdannes de døde dyr og planter til olie. I Danmark opnås dette tryk ved 1 kilometers dybde, men oftest først ved 3 til 4½ kilometers dybde (100-150 C), hvorfor dette temperaturinterval kaldes olievinduet. Bliver temperaturen over 150 C omdannes olien til gas. Presses al gas (brint) ud af dette organiske materiale, da opnås kul. Dette kan ske både før og efter olievinduet. Olie er en tyk, sort og klæbrig masse, som hentes op af jorden, hvor den ligger i kæmpe lagre som en slags underjordiske oliesøer. Det meste af olien ligger i mellemøstlige i lande som Irak, Iran, Kuwait, Qatar og Saudi-Arabien. Man kan også finde olie under havet. Der er f.eks. olie i Nordsøens undergrund, som bliver hentet op af store boreplatforme og sejlet i land med tankskibe. Danmark skar betydeligt ned for brugen af olie på de store kraftværker efter oliekrisen i 1970 erne. Men der er stadig mange danske boliger, der har oliefyr i enten bryggerset eller kælderen. Hvis man har oliefyr, kommer der en tankbil engang imellem og leverer olie til fyret. Oliefyret består af en oliebrænder og en vandkedel. Dertil hører en olietank, hvor olien til fyret opbevares. Et oliefyr varmer dit hus op ved at brænde olie af. Olien fra olietanken løber ind i fyrets brænder, hvor det forstøves, blandes med luft og antændes. I oliefyrets kedel brændes den forstøvede olie, og varmen derfra bruges til at opvarme det vand, som varmer husets radiatorer eller gulvvarmesystemet op. Derudover varmes brugsvandet op og sørger for, at der er varmt vand i husets vandhaner.
Sagde de varme fra gamle, døde dyr? Kul Kul er en hård kerne, som er dannet af døde dyr og planterester. Kullets dannelsesproces starter ved, at rester fra planter og døde dyr havner på bunden af et gammelt havområde. Fordi sten, ler og sand med tiden har lagt sig ovenover resterne og lukket for tilførslen af ilt, så har resterne ikke kunnet rådne. Det er en længere proces at danne kul. Først bliver resterne til tørv, dernæst brunkul og til sidste rent kul. Kul ligger i lag i jorden, der kan være helt op til tre meter tykke, og det kan ligge ned til en kilometer under jordens overflade. Man får kullet ved at bryde det eller grave det op af jorden. Kul vil ikke blive gennemgået i undervisnings modulet. Men eftersom det er en del af opgaven Tip en 13 er, er det vigtigt at gennemgå det kort. Naturgas Naturgas er dannet på samme måde som olie. I begyndelsen vidste man ikke, hvordan gassen kunne bruges til noget, og man brændte den derfor bare af. Men i dag bruger man blandt andet naturgassen til opvarmning af huse. Naturgas kommer fra Danmarks oliefelter i Nordsøen, der blandt andet ligger mellem England, Norge og Danmark. Gassen kommer op, når man borer efter olie. Når olie og naturgas kommer op fra undergrunden, skilles det ad og sendes i land hver for sig. Det kaldes at separere. Modsat olie, der er en væske, er naturgas en luft art. Derfor kan den ikke sejles i land via tankskibe. I stedet sendes den i land via rør og ledninger på havbunden. I land behandles den på et natur gas behandlingsanlæg, før den sendes videre til bolig erne. Her anvendes naturgas som opvarm ningsform; nogle huse har deres egen gaskedel, som opvarmer huset. Andre får indirekte varme fra naturgas via fjernvarme, der distribueres fra et fælles fjernvarmenet i rør under vejene ud til husene. Naturgas er den mindst forurenende af de fossile brændsler: Kul, olie og naturgas. Ved forbrænding udleder naturgas 25-30 % mindre CO2 end olie og 40-50 % mindre end kul. Desuden udledes meget lidt svovl nærmere bestemt mellem 6 og 15 mg/nm3. Det skyldes blandt andet, at natur gassen af sikkerhedsmæssige årsager tilsættes et særligt lovpligtigt lugtstof, som indeholder svovl. Derudover udledes næsten ingen partikler fra gassen i modsætning til olie og kul.
Fjernvarme I dette afsnit om fjernvarme skal l forklare eleverne princippet i fjernvarmesystemet. I skal komme ind på følgende tre punkter: 1. Fjernvarmens historie 2. Hvad er fjernvarme præcist? 3. Hvordan fungerer fjernvarmeværket? 1. Fjernvarmens historie. Fjernvarme er kendt langt tilbage i historien. I Rom udnyttede romerne vandet fra byernes varme kilder til at sende rundt til husene gennem render i gaderne, så beboerne kunne opvarme deres huse og få varmt vand at bade i. Verdens første fjernvarmesystem blev etableret i USA i 1877. Derefter udviklede det sig hurtigt til, at der omkring århundredskiftet var ca. 500 fjernvarmesystemer rundt om i USA. Brugerne betalte for varmen, der var baseret på damp. I Danmark blev det første fjernvarmeanlæg indsat i september 1903 på Frederiksberg. Varmen her blev produceret på et affaldsforbrændingsanlæg, og varmen gik hovedsageligt til Frederiksberg Hospital og en række bygninger i Frederiksberg Kommune. Siden er det blevet væsentligt udbygget, og i dag er fjernvarme den mest anvendte opvarmningsform af boliger i Danmark. Faktisk opvarmes 6 ud af 10 huse med fjernvarme (62 %). Det svarer til 1.6 mio. danske husstande. 2. Hvad er fjernvarme mere præcist? Fjernvarme er ikke en energikilde det er hverken et fossilt brændstof eller vedvarende energi. Det er der imod et distributionssystem, der transporterer energi. Fjernvarmen bliver til på mange forskellige måder. Eksempelvis som kraftvarme, hvor el og varme produceres sideløbende på et kraftvarmeværk. Fjernvarme kan også produceres af overskudsvarmen fra industriproduktion, solvarme og ikke mindst fra affaldsforbrænding. I Danmark kommer størstedelen af fjernvarmen fra overskudsvarme fra kraftværkernes elproduktion eller fra større industrielle produktioner, hvor man også kan udnytte overskudsvarme. Det kan f.eks. være stålvalseværker eller papirfabrikker, som leverer opvarmet vand til fjernvarmesystemet. 3. Hvordan fungerer fjernvarmeværket? Mere end 90 % af Danmarks fjernvarme kommer fra overskudsvarme fra kraftværkernes elproduktion. Men der findes også fjernvarmeværker, som kun producerer varme og ikke el. Disse udgør dog kun 5 % af den samlede produktion af fjernvarme i Danmark.
Så mange procent elektricitet og fjernvarme producerer kraftværkerne ud fra disse brændsler: Naturgas 27,5 % Affald 25,3 % Kul 22,9 % Biomasse 1 7,3 % Olie 5,1 % I Gentofte Kommune kommer fjernvarmen bl.a. fra affaldsforbrænding på Vestforbrænding. Her afbrændes borgernes affald, som opvarmer fjernvarmevandet, der pumpes ud til husene via kilo meterlange rør, der ligger nedgravet under vejene. Ude i husene bruges fjernvarmevandet til at opvarme radiatorerne, gulvvarme eller til at opvarme det varme vand i vandhanerne (du drikker ikke fjernvarmevandet det bruges kun til at opvarme noget andet vand). Alle huse har typisk en varme veksler og en varmvandsbeholder, som sørger for at varmen i fjernvarmerørene bliver om dannet til at opvarme radiatorerne og vandet. Når fjernvarmevandet ikke længere er varmt, trans porteres det tilbage til fjernvarmeværket for at blive opvarmet igen. På den måde cirkulerer fjernvarmevandet altså hele tiden i et lukket rørsystem, som man ikke kan se, fordi det er under vejene. Fjernvarme er mest miljøvenlig Fjernvarme er den varmeform, som er bedst for miljøet. Fjernvarme er blandt de mest energieffektive varmeformer. Det er den, fordi den kan bruges til at distribuere præcis de energikilder, der er billigst og bedst for naturen. Fx den overskudsvarme, der opstår på kraftværker, ved affaldsafbrænding, vindenergi, biogas eller solvarme. Hvordan kommer varmen fra Vestforbrænding og til min radiator?
Vedvarende energikilder Biomasse Biomasse er en fælles betegnelse for halm, træ, træflis, træpiller og organisk affald fra husholdninger og industri. Energi fra biomasse opstår ved enten at brænde eller forgasse biomassen på et kraftvarmeanlæg. Derefter kan den opvarmede biomasse bruges til at distribuere i fjernvarmesystemet rundt til husene, så vi får varme herfra. Solenergi Solenergi er den energi, som udsendes fra solen, og som livet på jorden afhænger af. Det er en af de reneste og naturligste energiformer, der findes. Solenergien kan fanges af solfangere på hustagene eller i haven og udnyttes til at give varme. Ved at have en solfanger tilknyttet sit hus kan solens stråler omdannes til varme, der bliver brugt til at varme huset op samt til at varme vandet i vandhanerne. Denne tekno logi er dog stadig ret dyr, og det er stadig billigere at varme sit hjem op på andre måder. Udover biomasse og solenergi findes en række andre vedvarende energikilder, som dog bliver brugt i mindre grad i Danmark. Af andre vedvarende energikilder kan blandt andet nævnes: Vindkraft, varmepumper, bølge- og vindkraft samt geotermisk energi (udnyttelse af geotermisk energi er en teknologi, der gør det muligt at ud nytte energi indholdet i jordens varme indre). Vindkraft Vindenergi er et udtryk for den kinetiske energi, som vinden indeholder. Den er en indirekte form for solenergi og kan derfor betegnes som ved varende energi, der skåner miljøet. Denne form for energi er i mange hundrede år blevet ud nyt tet af os mennesker, der blandt andet an vender vinden til at fremdrive sejlskibe eller balloner eller til at udnytte energien ved hjælp af vindmøller. Varmepumper En varmpumpe er et varmeanlæg, der udnytter varmen i luften eller jorden til at opvarme boligen. Bølge- og vandkraft Bølgeenergianlæg er en lovende, men endnu relativt ny form for teknologi, til udnyttelse af vedvarende energi. Danmark har seks anlæg fra fem forskellige koncepter i test på havet. Geotermi I Danmark, hvor temperaturen i jordlagene typisk stiger med 25-30 C pr. 1.000 meter, man går i dybden, er det muligt at udnytte geotermisk varme til opvarmning i form af fjernvarme.
Svar til Tip en 13 er (Eleverne kan enten sætte et eller flere krydser ved hvert spørgsmål) 1. Hvilke energikilder bruges til at producere varme i Danmark? Korrekte svar er: Olie, affaldsforbrænding, naturgas, biomasse, sol 2. Hvilke af følgende er fossile brændstoffer? Korrekte svar er: Kul, olie, gas 3. Hvad betyder fossile brændstoffer? Korrekt svar er: Opgravede brændstoffer 4. Hvor hurtigt gendannes fossile brændstoffer? Korrekt svar er: Over 1.000.000 år 5. Hvilke af følgende er vedvarende energikilder? Korrekte svar er: Vind og sol 6. Hvordan er fossile brændstoffer opstået? Korrekt svar er: Døde dyr og planter er begravet og trykket sammen under jorden i lang tid 7. Hvilke typer af brændsler producerer vi varme med i DK? Korrekte svar er: Træpiller, olie, kul, affald, gas 8. Hvad betyder drivhuseffekten? Korrekt svar er: At bl.a. CO₂ i atmosfæren holder på jordens varme på samme måde som et drivhus holder på varmen 9. Hvad er vedvarende energi? Korrekt svar er: Energikilder, som ikke findes i begrænsede mængder 10. Hvordan kan man nedsætte drivhuseffekten? Korrekt svar er: Ved at plante træer og begrænse brugen af fossile brændstoffer 11. Hvordan kommer fjernvarmen hjem til din radiator? Korrekt svar er: Gennem underjordiske rør 12. Hvad kan man selv gøre for at spare på varmen? Korrekt svar er: Slukke for husets radiatorer, når man lufter ud 13. Hvad kan man selv gøre for at spare på det varme vand? Korrekt svar er: Tage brusebad i stedet for karbad
Og så til undervisningsmaterialet!