JUFOTech

Datenblatt (dient als Titelblatt für die Projektarbeit)
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JUFOTech
Jugend forscht in der Technik
WKO.at/tirol/jufotech
DATENBLATT
Wir nehmen am Wettbewerb „Jugend forscht in der Technik – Auf den Spuren des kleinen Albert“ teil!
Titel der Projektarbeit:
Klimawandel - aber nicht mit UNS!!!
Fachgebiet:
Physik
Projektbetreuer:
Schulklasse:
Lisa Auer
NMS Reith im Alpbachtal
Name:
Schule:
Bachfeld 10
Straße:
6179 Rangen
7.
PLZ/Ort:
Schulstufe:
[email protected]
6235 Reith im Alpbachtal
E-Mail:
PLZ/Ort:
0664 1693233
Telefon:
Kleingruppe:
Weitere
Mario Zecic
Noah Grobbel
Projektleiter (Vor-/Nachname)
(Vor-/Nachname)
Neudorf 7
Julia Kranebitter
Straße
(Vor-/Nachname)
6235 Reith im Alpbachtal
Elias Luchner
PLZ/Ort
(Vor-/Nachname)
[email protected]
Lina Yan
E-Mail
(Vor-/Nachname)
Gruppenmitglieder:
0660 6427745
Telefon
(Vor-/Nachname)
NMS Reith i. A. 7a
Schule, Schulstufe
(Vor-/Nachname)
Desiree Stofner und Marlene Hopfgartner | T 05 90 90 5 – DW 1231 und DW 1264 | M [email protected] u. [email protected]
Datenblatt (dient als Titelblatt für die Projektarbeit)
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WKO.at/tirol/jufotech
Kurzfassung unserer Arbeit:
Wenn man die Medien verfolgt und sich ein wenig für die Probleme auf unserer Erde interessiert,
dann kommt man ständig mit dem Begriff Klimawandel in Kontakt. Die Folgen der Erderwärmung
sind für jeden immer mehr und mehr spürbar. Auch wir in Reith erkennen, dass sich das Wetter durch
extreme Niederschläge oder Trockenperioden geändert hat. Von trostlosen, schneelosen Wintern, bis
hin zu übertrieben heißen Sommern - alles begünstigt durch rücksichtslosen Umgang der Menschen
mit der Natur.
Zusammen mit unserer Lehrerin haben wir versucht mehr über dieses aktuelle Thema zu erfahren und
beschäftigten uns mit umweltfreundlichen Möglichkeiten der Energiegewinnung. Dabei widmeten
wir uns den Photovoltaikanlagen, die wir als Chance für saubere Energiegewinnung auf unserer Erde
sehen.
Da dieses Thema sehr umfangreich und komplex ist, hatten wir so manche Schwierigkeiten, den roten
Faden unserer Arbeit in Auge zu behalten. Dennoch machte uns dieses Projekt sehr viel Spaß und wir
lernten jede Menge dazu.
Eine Aktion der Kooperationspartner:
Wirtschaftskammer Tirol, Förderverein Technik Tirol
Desiree Stofner und Marlene Hopfgartner | T 05 90 90 5 – DW 1231 und DW 1264 | M [email protected] u. [email protected]
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung ............................................................................................................................................. 3
2. Klimawandel Ursachen .................................................................................................................... 4
2.1 Treibhausgase............................................................................................................................ 4
2.2 Der Treibhauseffekt ................................................................................................................... 4
2.3 Der Treibhausversuch................................................................................................................ 5
3. Klimawandel Folgen ........................................................................................................................ 6
4. Was können wir dagegen tun? ........................................................................................................ 7
5. Energiesparkonto Schule durch eine Photovoltaikanlage ............................................................... 8
5.1 Was macht eine Photovoltaikanlage ......................................................................................... 8
5.2 Warum Photovoltaik ..................................................................................................................... 9
5.3 Nachteile einer Photovoltaik Anlage ......................................................................................... 9
5.4 Ergebnisse unseres Energiesparkontos aufgrund einer PV Anlage ............................................. 10
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1. Einleitung
Im Rahmen des Physikunterrichts stellte unsere Lehrerin das Projekt „Der kleine Albert – Jugend
forscht in der Technik“ vor und viele von uns waren von Anfang an begeistert.
Da dieses Thema sehr komplex und umfangreich ist, beschäftigten wir uns bei unserem ersten
Treffen mit der Titelwahl und den konkreten Forschungsfragen. Wir arbeiteten dieses Thema
theoretisch aus und überlegten uns Versuche, die wir eventuell bei einer Präsentation vorführen
könnten. Dabei beschäftigten wir uns mit dem Treibhauseffekt und zeigten die Auswirkungen anhand
eines Versuchs. Da der Treibhauseffekt Energieverschwendung beschleunigt wird und diesen den
Klimawandel unter anderem bewirkt, überlegten wir uns Maßnahmen, um Energie an unserer Schule
zu sparen.
Deshalb organisierten wir ein Treffen mit einem „richtigen“ Fachmann, der eine Firma besitzt, die
Photovoltaikanlagen baut. Herr Huber Josef, Inhaber der Firma Selina, erklärte uns die
Funktionsweise einer Photovoltaikanlage und erarbeitete mit uns ein Energiesparkonto für unsere
Schule. Zuerst beschäftigten wir uns mit dem aktuellen Energieverbrauch an unserer Schule, indem
wir alle elektrischen Geräte der Schule notierten und den durchschnittlichen Verbrauch pro Tag
abschätzten. Ernst nachdem wir einen ungefähren Schätzwert berechnet hatten, forderten wir die
tatsächlichen Messdaten für unsere Schule bei der TIWAG an. Aus diesem Lastprofil errechneten wir
mit Herrn Huber, welche Einsparungen eine Photovoltaikanlage an unserer Schule bringen und in wie
vielen Jahren sich diese rechnen würde. Weiters erhielten wir einige Tipps des Umwelttechnikers,
wie wir mit einfachen Maßnahmen sowohl in der Schule als auch zu Hause Energie sparen können.
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2. Klimawandel Ursachen
Die immer größer werdende Konzentration von Treibhausgasen, wie CO2 und Methan in der
Atmosphäre ist schuld daran, dass sich die Erde erwärmt und sich dadurch das Klima verändert.
Der sogenannte Treibhauseffekt ist verantwortlich dafür, dass sich die durchschnittliche Temperatur
auf der Erde erhöht und somit extreme Folgen für uns Menschen und die Natur hat.
2.1 Treibhausgase
Die Treibhausgase sind als natürlicher Teil der Atmosphäre wichtig für das Leben. Neben
Kohlendioxid (CO2) zählen dazu u.a. Methan (CH4), Lachgas (N2O), Ozon (O3) und Wasserdampf (H2O).
Die Treibhausgase verhalten sich wie die Glashülle eines Treibhauses für Pflanzen.(Siehe Versuch) Sie
lassen die kurzwelligen Sonnenstrahlen auf die Erdoberfläche durch. Die von der Erdoberfläche
zurückreflektierte Strahlung wird aber durch diese Treibhausgase zum Teil absorbiert. So wird
verhindert, dass die Wärme der Sonnenstrahlen vollständig ins All reflektiert wird. Ohne diesen
natürlichen Treibhauseffekt wäre die Erde eine Eiswüste mit einer Durchschnittstemperatur von -18
statt 15°C.
2.2 Der Treibhauseffekt
Nimmt ihre Konzentration der Treibhausgase durch die von Menschen erzeugten Schadstoffe zu,
verstärkt dies den Treibhauseffekt. Dann gelangen noch weniger refektierte Sonnenstrahlen zurück
ins All und dies führt zu Klimaveränderungen. In den letzten 35 Jahren sind die menschlich
verursachten Treibhausgas-Emissionen um etwa 70 % gestiegen. Die steigende Konzentration der
Gase durch Energieerzeugung, Verkehr, Industrie, Abholzung, Landwirtschaft etc. führt zu einer
unnatürlichen Erwärmung der Erdoberfläche mit weit reichenden Folgen für unser Klima. Man
spricht von einem künstlichen, menschlich verursachten oder anthropogenen Treibhauseffekt,
dessen Auswirkungen nur durch massive Treibhausgasreduktion gestoppt werden können.
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2.3 Der Treibhausversuch
Material:
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Samen (Bohnen)
1 Marmeladenglas
Wasser
Treibhausbehälter
Durchführung:
Anhand dieses Versuches wollten wir den Treibhauseffekt darstellen, indem wir Samen in zwei
Stockwerke aufteilten und zum Wachsen bringen wollten. Ins Unterste füllten wir Wasser, das wegen
der Sonne verdampfte und so die Bohnen regelmäßig bewässerte. Neben diesem Treibhausbehälter,
stellten wir auch noch ein Marmeladenglas mit Samen und Wasser hin.
Beobachtung:
Am ersten Tag konnten wir noch keine großen Veränderungen feststellen, jedoch waren einige der
Samen aufgeplatzt. Am zweiten Tag waren die meisten aufgeplatzt und einige fingen schon an zu
keimen. Am dritten Tag haben bereits alle im unteren Stockwerk gekeimt und fingen an zu wachsen.
Im oberen Stockwerk haben nur einige gekeimt. Im Gegensatz zum Marmeladenglas, indem das
Wasser nicht verdunstet ist, sondern die Bohnen haben das ganze Wasser aufgesaugt. Nach den
Ferien sind aus den Bohnen schon richtige Pflanzen gewachsen.
1. Tag
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2. Tag
3.Tag
3. Klimawandel Folgen
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Der Klimawandel betrifft das Leben der gesamten Menschheit, ihre Gesundheit und
Ernährung. Er vernichtet Äcker auf Dauer, lässt den Meeresspiegel steigen, Tiere und
Pflanzen aussterben. Er verändert Ökosysteme, die sich in Laufe der Zeit entwickelt haben.
Durch die ungebremster Erderwärmung werden extreme Unwetter häufiger und stärker
auftreten, das bedeutet erheblichen Folgen für die Landwirtschaft. Schon eine geringe
globale Temperaturerhöhung kann die Ernte erheblich negativ beeinflussen. Auch wir in
Reith bekommen diese extremen Wettererscheinungen bereits mit, indem unser Ernteertrag
immer geringer ausfällt aufgrund von Unwetterschäden oder Dürreperioden.
Da sich die Durchschnittstemperatur immer weiter erhöht, erwärmen sich auch die Meere.
Je höher die Lufttemperatur, desto mehr Wasser nehmen die Wolken auf. Hitzewellen und
Dürren ebenso wie Starkregenfälle können dadurch häufiger und heftiger ausfallen.
In Europa leiden schon jetzt einige Regionen an Bodenverlust durch Trockenheit. Heiße,
trockene Sommer dörren den Boden aus. Die Stauseen sind fast leer, Flüsse verkümmern und
zunehmend herrscht Wassermangel. Auch in Tirol werden die Bewohner immer wieder
aufgefordert bei Trockenperioden sparsam mit dem Wasser umzugehen.
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Wenn es dann zu Niederschlägen kommt, können diese immer häufiger extrem ausfallen,
wie man an den letzten sogenannten Jahrhunderthochwassern in immer kürzeren Abständen
erkennen kann. Auch in Österreich und Deutschland sind diese Erscheinungen keine
Seltenheit mehr.
Durch die Erwärmung schmilzt das Eis der Erde. Sowohl das Eis am Nordpol als auch die
Gletscher tauen immer weiter auf, was einerseits den Meeresspiegel steigen und das Wetter
verändern lässt.
Ein höherer Meeresspiegel bewirkt wieder, dass sich Sturmfluten noch verheerender
auswirken. Weltweit sind rund 200 Millionen Menschen in tief gelegenen Küstengebieten
von dieser Entwicklung betroffen, 30 der 50 größten Städte liegen am Meer.
Dies bewirkt wiederrum, dass Menschen auf der Flucht sind, weil ihre Heimat durch den
Klimawandel keine ausreichenden Lebensbedingungen mehr bietet.
Der Klimawandel trifft die Länder besonders hart, die am wenigsten zur globalen Erwärmung
beigetragen haben, nämlich die Entwicklungsländer.
https://www.greenpeace.de/themen/klimawandel/folgen-des-klimawandels
4. Was können wir dagegen tun?
Jeder einzelner kann etwas gegen den Treibhauseffet und den Klimawandel tun. An einem
Nachmittag beschäftigten wir uns nur mit Tipps für jeden, der Energie sparen und dadurch die CO2
Produktion reduzieren will.
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Heizung absenken, wenn sie nicht unbedingt gebraucht wird
Heizungsthermostat verwenden und entsprechend die Raumtemperatur anpassen
Lüften: besser kurz, aber intensiv Lüften.
Wärmedämmung und gute Fensterisolierung sparen Energie
Passivhäuser/Niedrigenergiehäuser
Alte Kühlgeräte abtauen
Einstellung bei Kühlgeräten
Licht abdrehen, wenn es nicht unbedingt nötig ist
Energiesparlampen verwenden
Fernseher austauschen, wenn es sich um alte Stromfresser handelt
auch der Standby-Modus ausschalten, der verbraucht unnötig mehr Energie als man glaubt
unbenutzte Aufladegeräte aus der Steckdose nehmen
Strom aus klimafreundlichen erneuerbaren Energiequellen (Windkraft, Wasserkraft, Holz,
Biogas oder Sonnenenergie) verwenden
Waschmaschine, Geschirrspüler benutzen, wenn sie wirklich voll beladen sind
Wasserhahn abdrehen, wenn er nicht benutzt wird (Zähneputzen usw.)
Recycling
Mehrwegtasche beim Einkaufen verwenden
Öffis und Fahrrad statt Auto verwenden
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5. Energiesparkonto Schule durch eine Photovoltaikanlage
In Rahmen unseres Projektes haben wir uns mit dem Energieverbrauch unserer Schule beschäftigt.
Wir durchsuchten die Schule nach allen Geräte in unserem Haus, die elektrische Energie verbrauchen
und überlegten uns, wie lange diese pro Tag in Betrieb sein könnten. Dann luden wir uns einen
richtigen Fachmann ein, der sich mit Energiewirtschaft bestens auskennt und selbst schon diese
Schule besuchte. Aufgrund unserer Aufzeichnungen berechneten wir mit seiner Hilfe den ungefähren
Energiebedarf pro Tag. Um einen genauen Wert zu erhalten und um unsere Überschlagsrechnung zu
überprüfen, haben wir bei der TIWAG die exakten Abrechnungen angefordert. Doch als wir den
tatsächlichen Energiebedarf unserer Schule erhielten, konnten wir es kaum glauben, dass dieser so
hoch sein kann. Wir überlegten uns Maßnahmen an unserer Schule, wie wir den Energiebedarf
senken könnten und welche klimafreundliche Möglichkeit es gibt, um unsere Schule mit „sauberer
Energie“ zu versorgen. Dabei kamen wir auf die Idee unser Schuldach mit Photovoltaikanlagen
verbauen. Da Huber Josef eine Firma hat, die PV Anlagen baut, konnte er mit uns errechnen, wie viel
Energie durch PV Anlagen gewonnen werden kann und wie sich das auf die Stromrechnung unserer
Schule auswirken würde. Die Ergebnisse unserer Untersuchung stellten wir dann grafisch in
Diagrammen dar.
5.1 Was macht eine Photovoltaikanlage
Photovoltaik ist die Erzeugung von elektrischem Strom aus der Sonnenstrahlung. Die Sonnenenergie
gehört zu den erneuerbaren Energieträgern. Das heißt, sie ist eine Quelle für die Stromerzeugung,
die nicht aufgebraucht werden kann. Andere erneuerbare Energieträger sind Wind- und Wasserkraft,
Erdwärme sowie Biomasse aus nachwachsenden Rohstoffen wie Holz oder Stroh. Erneuerbare
Energieressourcen unterscheiden sich von nicht erneuerbaren (fossilen) Ressourcen wie Erdöl, Kohle
oder Erdgas. Diese fossilen Ressourcen erneuern sich nicht schnell, nachdem man aus ihnen Energie
gewonnen hat. Deswegen werden sie immer seltener und dadurch auch teurer. Ein weiterer
Unterschied zu den erneuerbaren Energieressourcen ist, dass Energie aus fossilen Ressourcen klimaund umweltschädlich ist, z. B. weil CO2 bei der Verbrennung freigesetzt wird. Die Nutzung von
erneuerbaren Energiequellen, wie Sonnenenergie, ist daher eine Alternative, um einerseits
natürliche Ressourcen zu schonen und andererseits klimafreundlich Strom zu erzeugen.
Photovoltaik ist also die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie, und zwar mithilfe
von Solarzellen. Photovoltaik muss unterschieden werden von der sogenannten Solarzelle: Durch
Solar wird aus der Sonnenenergie nicht elektrische, sondern nur Wärmeenergie gewonnen. Die
Photovoltaikmodule wandeln die Energie der Sonne in elektrische Energie um und speißen diese ins
Stromnetz ein.
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5.2 Warum Photovoltaik
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Sonne: kostenfreie und unbegrenzt zur Verfügung stehende Energiequelle
Unabhängigkeit von laufend höheren Strompreisen
Anerkannte Energieeffizienzmaßnahme
Marketingtool: ökologisch sauberer Strom - CO2 freie Energieerzeugung
Störungsarmer Betrieb und geringer Wartungsaufwand
Maßgeschneiderte Anlage: Stromverbrauchsprofil und Standort bestimmen die Größe der
Anlage
Leistungsgarantie: bis zu 25 Jahre für die PV Module für mindestens 80% Leistungskapazität
Selbst bei geringer Sonneneinstrahlung wird noch Strom produziert
5.3 Nachteile einer Photovoltaik Anlage
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Wechselrichter sind Teile in den Anlagen, die den Strom in Wechselstrom umwandeln. Diese
Teile können allerdings auch sehr schnell kaputt gehen
Es wird ein geeignetes Dach benötigt, das nach Süden zeigt. Auf dieser Fläche sollte auch
möglichst wenig Schatten sein.
Nicht jeder empfindet eine Photovoltaik Anlage auf dem Dach als schön. Ein Atom- oder
Kohlekraftwerk sieht aber auch nicht hübscher aus
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5.4 Ergebnisse unseres Energiesparkontos aufgrund einer PV Anlage
Die Berechnung mithilfe der Firma Selina hat folgende Ergebnisse für unseren Standort gebracht:
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Stromkosten aktuell:
Stromkosten PV:
Einsparung:
Eigennutzungsgrad:
PV-Generatorleistung:
Jahresproduktion:
CO2 Reduktion:
PV-Generatorfläche:
Anzahl PV Module:
Anzahl Wechselrichter:
Einbauart:
Technische Laufzeit:
12,5 Cent/kWh
8,80 Cent/kWh
37,3%
85,1%
30kWp
31.509 kWh
16,8 Tonnen/Jahr
200m²
115
1
parallel – Dach
30 Jahre
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7.704 kWh
651 kWh
8.169 kWh
875 kWh
7.359 kWh
1.823 kWh
6.111 kWh
2.591 kWh
3.973 kWh
2.509 kWh
4.856 kWh
3.247 kWh
5.676 kWh
3.642 kWh
6.075 kWh
3.404 kWh
6.771 kWh
3.167 kWh
7.860 kWh
2.459 kWh
7.318 kWh
1.524 kWh
8.999 kWh
931 kWh
Verbrauch Tagstrom
PV Strom
Für unsere Kleingruppe war die Zusammenarbeit mit der Firma Selina eine sehr interessante
Erfahrung. Einerseits durften wir selbst praktisch arbeiten, erkannten wie viel elektrische Energie
unsere Schule wirklich verbraucht und suchten mit Profis Lösungen, wie wir weniger Strom in Zukunft
vergeuden. Darüber hinaus durften wir hautnah miterleben wie eine Firma an so ein Projekt
herangeht und wie man eine PV Anlage plant. Durch dieses Projekt haben wir ein anderes
Bewusstsein entwickelt in Bezug auf die Verschwendung von Strom in unserem Alltag und haben
erkannt, wie einfach bzw. umweltfreundlich eine Photovoltaikanlage für die Stromversorgung wäre.
Schade ist, dass zu wenig Menschen erkennen, dass man keine Atomkraftwerke sowie
Kohlekraftwerke oder andere umweltschädliche Kraftwerke benötigt, um unseren Strombedarf zu
decken. Wir hoffen, dass sich in Zukunft mehr Jugendliche für dieses Thema interessieren und sich
damit so wie wir auseinandersetzen, um dem KLIMAWANDEL entgegenzuwirken!
v. li. nach re.: Schulleiter Rudolf Ritzer, Lina Yan, Julia Kranebitter, Mario Zecic, Noah Grobbel,
Elias Luchner, Projektleiterin Lisa Auer
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