«Εναλλακτικές πηγές ενέργειας… αλλιώς!» 13ο Μαθητικό Συνέδριο Πληροφορικής

«Εναλλακτικές πηγές ενέργειας… αλλιώς!» 13ο Μαθητικό Συνέδριο Πληροφορικής

ΔΕΥΤΕΡΑ 19 ΑΠΡΙΛΙΟΥ 2021

Σημαντική η συμμετοχή των παιδιών μας του Τμήματος Ε'3 στο Συνέδριο Πληροφορικής

Περίληψη

Οι μαθητές στο πλαίσιο του μαθήματος της Φυσικής ήρθαν σε επαφή με τις διάφορες πηγές ενέργειας. Χωρίστηκαν σε ομάδες και κάθε ομάδα ασχολήθηκε με μία ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Πιο συγκεκριμένα, ασχολήθηκαν με τη βιομάζα, την ηλιακή ενέργεια, την υδροηλεκτρική και την αιολική. Στο πλαίσιο αυτής της «εξερεύνησης» οι μαθητές βρήκαν πληροφορίες και ενημερώθηκαν για τις εναλλακτικές μορφές ενέργειας, έφτιαξαν παρουσιάσεις μέσω του PowerPoint 365, έκαναν πειράματα, έφτιαξαν κατασκευές και ενημέρωσαν τους συμμαθητές τους εξηγώντας τον τρόπο με τον οποίο ο άνθρωπος χρησιμοποιεί την κάθε πηγή ενέργειας. Οι διδακτικές προσεγγίσεις που ακολουθήθηκαν στο project ήταν η ομαδοσυνεργατική και η ανακαλυπτική - διερευνητική μάθηση. Τα μαθήματα που συνδέθηκαν με το πρόγραμμα ήταν η Φυσική, η Γλώσσα, η Γεωγραφία, τα Εικαστικά και η Πληροφορική. Σκοπός του προγράμματος ήταν να μπορέσουν οι μαθητές να αντιληφθούν τις βασικές φυσικές αρχές που διέπουν τις μετατροπές ενέργειας μέσα από τη συνεργασία και την τεχνολογία.

Λέξεις κλειδιά: βιομάζα, Φυσική, PowerPoint 365

1. Εισαγωγή

Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ) ή ήπιες μορφές ενέργειας ή νέες πηγές ενέργειας ή πράσινη ενέργεια είναι μορφές εκμεταλλεύσιμης ενέργειας που προέρχονται από διάφορες φυσικές διαδικασίες, όπως ο άνεμος, η γεωθερμία, η κυκλοφορία του νερού και άλλες. Συγκεκριμένα σύμφωνα με την οδηγία 2009/28/ΕΚ του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου, ως ενέργεια από ανανεώσιμες μη ορυκτές πηγές θεωρείται η αιολική, ηλιακή, αεροθερμική, γεωθερμική, υδροθερμική και ενέργεια των ωκεανών, υδροηλεκτρική, από βιομάζα, από τα εκλυόμενα στους χώρους υγειονομικής ταφής αέρια, από αέρια μονάδων επεξεργασίας λυμάτων και από βιοαέρια.

Οι ήπιες μορφές ενέργειας βασίζονται κατ' ουσίαν στην ηλιακή ακτινοβολία, με εξαίρεση τη γεωθερμική ενέργεια, η οποία είναι ροή ενέργειας από το εσωτερικό του φλοιού της γης, και την ενέργεια απ' τις παλίρροιες που εκμεταλλεύεται τη βαρύτητα. Οι βασιζόμενες στην ηλιακή ακτινοβολία ήπιες πηγές ενέργειας είναι ανανεώσιμες, μιας και δεν πρόκειται να εξαντληθούν όσο υπάρχει ο ήλιος, δηλαδή για μερικά ακόμα δισεκατομμύρια χρόνια.

  • Αιολική ενέργεια. Χρησιμοποιήθηκε παλιότερα για την άντληση νερού από πηγάδια καθώς και για μηχανικές εφαρμογές (π.χ. την άλεση στους ανεμόμυλους). Έχει αρχίσει να χρησιμοποιείται ευρέως για ηλεκτροπαραγωγή.
  • Ηλιακή ενέργεια. Χρησιμοποιείται περισσότερο για θερμικές εφαρμογές (ηλιακοί θερμοσίφωνες και φούρνοι) ενώ η χρήση της για την παραγωγή ηλεκτρισμού έχει αρχίσει να κερδίζει έδαφος, με την βοήθεια της πολιτικής προώθησης των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας από το ελληνικό κράτος και την Ευρωπαϊκή Ένωση.
  • Υδραυλική ενέργεια. Είναι τα γνωστά υδροηλεκτρικά έργα, που στο πεδίο των ήπιων μορφών ενέργειας εξειδικεύονται περισσότερο στα μικρά υδροηλεκτρικά. Είναι η πιο διαδεδομένη μορφή ανανεώσιμης ενέργειας.
  • Βιομάζα. Χρησιμοποιεί τους υδατάνθρακες των φυτών (κυρίως αποβλήτων της βιομηχανίας ξύλου, τροφίμων και ζωοτροφών και της βιομηχανίας ζάχαρης) με σκοπό την αποδέσμευση της ενέργειας που δεσμεύτηκε από το φυτό με τη φωτοσύνθεση. Ακόμα μπορούν να χρησιμοποιηθούν αστικά απόβλητα και απορρίμματα. Μπορεί να δώσει βιοαιθανόλη και βιοαέριο, που είναι καύσιμα πιο φιλικά προς το περιβάλλον από τα παραδοσιακά. Είναι μια πηγή ενέργειας με πολλές δυνατότητες και εφαρμογές, που θα χρησιμοποιηθεί πλατιά στο μέλλον.

2. Δράσεις

Κατά τη διάρκεια του project μας, έγιναν πολλές δράσεις στα πλαίσια της εξερεύνησης των διαφορετικών μορφών ενέργειας. Πειράματα στην τάξη, κατασκευές, έρευνα στο Excel ήταν μόνο μερικές από τις δραστηριότητες που έγιναν στην τάξη.

3.Πειράματα

Στο project μας αυτό, και πάντα με τη βοήθεια και καθοδήγηση του δασκάλου μας, πραγματοποιήσαμε τέσσερα πειράματα. Ένα πείραμα για κάθε ήπια μορφή ενέργειας που είχαμε αναλάβει.

3.1 Πείραμα βιομάζας

Στόχος του πειράματος αυτού ήταν να παρατηρήσουμε τη διαδικασία και να διαπιστώσουμε διαισθητικά το πώς παράγεται το βιοαέριο. Η διάρκεια του πειράματος ήταν κάποιοι μήνες. Τα υλικά που χρειαστήκαμε ήταν ένα άδειο μπουκάλι νερού, ένα μπαλόνι, ένα λαστιχάκι και φλούδες λαχανικών. Γεμίσαμε τα μπουκάλια μας με τις φλούδες των λαχανικών. Μαζέψαμε λίγο χώμα και το βάλαμε και αυτό στο μπουκάλι. Στη συνέχεια, καλύψαμε το στόμιο του μπουκαλιού με το μπαλόνι και το σφίξαμε με το λαστιχάκι. Τέλος, το αφήσαμε σε ένα σημείο της αίθουσας ώστε να το βλέπει ο ήλιος. Κάθε τόσο παρατηρούσαμε το εσωτερικό του μπουκαλιού. Αυτό που παρατηρήσαμε ήταν πως όσο μειωνόταν η οργανική ύλη που είχαμε βάλει μέσα στο μπουκάλι, τόσο φούσκωνε το μπαλόνι. Αυτό συμβαίνει γιατί γεμίζει με βιοαέριο, το οποίο παράγεται καθώς αποσυντίθενται οι φλούδες λαχανικών. Όταν αυτό συμβαίνει σε μεγαλύτερη κλίμακα, το βιοαέριο που παράγεται μπορεί να καεί και να παράγει ενέργεια.

Πλαίσιο κειμένου

3.2 Πείραμα ηλιακής ενέργειας                                 3.2 Πείραμα ηλιακής ενέργειας

Στόχος του πειράματος ήταν να κατανοήσουμε τα αποτελέσματα και το δυναμικό της ηλιακής ενέργειας. Συγκεκριμένα, εκμεταλλευτήκαμε την ενέργεια από τον ήλιο για να μαγειρέψουμε, χρησιμοποιώντας ένα φούρνο φτιαγμένο από ένα κουτί πίτσας. Τα υλικά που χρησιμοποιήσαμε ήταν ένα κουτί πίτσας, αρκετό αλουμινόχαρτο, μαύρο χαρτόνι, σπάγκος, κολλητική ταινία, πινέζες, ψαλίδι, χάρακας, κόλλα, μαρκαδόρος, διαφανής μεμβράνη. Μετά το τέλος της κατασκευής των ηλιακών φούρνων μετρήσαμε τη θερμοκρασία που αναπτύχθηκε μέσα στα φουρνάκια μας και είδαμε πως σε κάποιες περιπτώσεις είχε φτάσει μέχρι και τους 70οC. Το συμπέρασμα του πειράματος ήταν πως το αλουμινόχαρτο αντανακλά την ηλιακή ακτινοβολία, συγκεντρώνει την ηλιακή ενέργεια στο φούρνο και τον ζεσταίνει, ενώ ταυτόχρονα η διαφανής μεμβράνη αφήνει την ηλιακή ακτινοβολία να περάσει στο φούρνο και «παγιδεύει» τη θερμότητα μέσα σε αυτόν. Τέλος, το μαύρο χαρτόνι κάτω από το φαγητό απορροφά τη θερμότητα και βοηθάει το φαγητό να μαγειρευτεί.

Πλαίσιο κειμένου

3.3 Πείραμα υδροηλεκτρικής ενέργειας

Σκοπός του πειράματος ήταν να αντιληφθούμε τον τρόπο λειτουργίας μιας τουρμπίνας. Ορισμένες τουρμπίνες χρησιμοποιούν νερό ή ατμό, τα οποίο περνούν με μεγάλη ταχύτητα μέσα από πολλές μικρές τρύπες, έτσι ώστε η τουρμπίνα να στριφογυρίζει. Η τουρμπίνα με τη σειρά της συνδέεται με μια γεννήτρια, η οποία παράγει ηλεκτρικό ρεύμα όταν γυρίζει. Τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν ήταν απλά και καθημερινά, ένα άδειο χάρτινο κουτί από γάλα, λίγος σπάγκος, ένα μεγάλο δοχείο με νερό και λίγη χαρτοταινία. Ανοίξαμε από μία τρύπα σε κάθε κάτω δεξιά γωνία του χάρτινου κουτιού και στη συνέχεια τις κλείσαμε με λίγη χαρτοταινία. Έπειτα κρεμάσαμε τα μπουκάλια μας με τον σπάγκο με τέτοιο τρόπο που να κρέμονται ελεύθερα. Τέλος, τα γεμίσαμε με νερό και βγάζαμε μία μία τις χαρτοταινίες από τις τρύπες. Παρατηρήσαμε πως όταν το νερό βγαίνει από την τρύπα, η δύναμη του σπρώχνει το κουτί στην αντίθετη κατεύθυνση. Αυτό κάνει το κουτί να γυρίζει. Όσες περισσότερες τρύπες ήταν ανοιχτές, τόσο πιο γρήγορα στριφογύριζε το χάρτινο κουτί- τουρμπίνα. Έτσι είχαμε την ευκαιρία να δουμε σε εφαρμογή τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα!

Πλαίσιο κειμένου