|
Titel
6
|
6. SmartHome med Bæredygtig Energi
Projekt 5
HTX 2025
SO projekt: Bæredygtighed
Tema: SmartHome med Bæredygtig Energi
Projektperiode: Uge 33 – uge 44 - 2025
Udarbejdet af: Steen & Hans-Jørgen
Vejledere: Teknologi: HJP & STGR. Fysik: ESHL.
(Anon., u.d.)
Vi ved at forurening fra energifremstilling og forbrug, er et problem, bl.a. på grund af CO2 udledning i atmosfæren, som bidrager til global opvarmning. Mange af de råvarer vi anven-der til energiproduktion findes desuden kun i begrænsede mængder på kloden og tager mil-lioner af år for kloden at genskabe. Olie og naturgas, som er udbredt som til energiprodukti-on, har en forsyningshorisont på 50-60 år (kilde. (International Energy Agency, u.d.) og så er der selvfølgelig atomkraft. Atomkraft anvender hovedsageligt Uran som brændsel. Men Uran er desværre også en begrænset ressource. Med det nuværende forbrug på omkring 63.000 tons Uran om året, rækker det ca. 90-100 år (Kilde: (World Nuclear.org, u.d.) Det kan jo være problemet med forurening fra u-bæredygtig energiproduktion på den måde løser sig selv, men det er måske lidt farligt at gamble med den eneste beboelige klode vi kender til indtil vide-re? Desuden kunne man måske forestille sig, at der kunne opstå nogle uoverensstemmelser omkring hvem der er berettiget til de sidste ressourcer, når civilisationer begynder at løbe tør for dem?
Bæredygtig energi:
Der findes initiativer til at producere energi ved såkaldt bæredygtige metoder. Vindmøller ser man flere og flere af i det Danske land, desuden solceller. Og sol, vind og vand er jo res-sourcer der forhåbentlig ikke kommer til at slippe op lige med den samme. De kan ganske vist være med til at mindske CO2 -udslippet, dog trækker især vindmøller, men i det hele taget elektrisk kabling (derfor også omlægning til solenergi/el fra andre energiformer) i høj grad på jordens kobber-ressourcer. Kobber har en forsyningshorisont på 40-60 år iflg. ( (Sciencebase.gov, u.d.) Hvilket jo ikke er meget mere end olie og naturgas.
Man siger at ca. 80% af den nuværende energiproduktion sker med fossile brændstoffer (fact-tjek gerne tallene, der kan være forskellige “meninger”). Hvis det skal omlægges til f.eks. el, kan det jo være at jagten på værdifulde metaller, som f.eks. kobber, Zink, Alumini-um desuden f.eks. Lithium til batterier, så man kan lagre strømmen, intensiverer og påvirker den i forvejen pressede forsyningshorisont?
Kobber er ikke det eneste elektrisk ledende materiale vi kender til. Vi kan også anvende f.eks. aluminium, sølv eller guld til strømførende kabler. I kan sikkert gætte jer til svaret om-kring hvorfor sølv og guld ikke er den mest gangbare løsning. Aluminium har en lidt længere forsyningshorisont på 200-300 år (USGS rapport, u.d.) altså med nuværende forbrug, men spørgsmålet er, om den horisont ikke vil blive påvirket, hvis man begynder at anvende alu-minium i stedet for kobber.
Så har vi overhovedet med nuværende viden, rigtig gode løsninger der kan adressere både forurening og forsyningsudfordringerne? Eller er vi simpelthen nødt til bare at forbruge min-dre energi og sideløbende arbejde på, at vi med teknologiske fremskridt kan finde mere holdbare løsninger i fremtiden, inden vi løber tør for naturressourcer?
(diskuter gerne ovenstående i jeres opgave!).
Menneskets forbrug af energi:
Markante parametre her, må antages at være befolkningstilvækst og levestandarder. Hvis vi kigger bare 100 år tilbage i tiden (som er et meget lille lysglimt i både jordens og sågar også menneskets historie), var vi iflg. (Danmarks Statistik, u.d.) ca. 1,65 milliarder menne-sker på kloden. I dag er det tal vokset til omtrent 6-7 milliarder. Til sammenligning har Face-book i dag over 3 milliarder brugere. Der er altså væsentligt flere brugere på Facebook i dag, end der var mennesker på kloden for 100 år siden, bare til sammenligning.
Energiforbruget pr. borger, i den industrialiserede verden er desuden steget markant. For 100 år siden (Klimadebat.dk, u.d.) havde man ikke smartphones, computere, vaskemaski-ner, opvaskemaskiner, elkogere, kaffemaskiner, køleskabe, mikrobølgeovne, musikanlæg osv. osv. Desuden var en bil en luksus, kun nogle få havde og sådan noget som flyrejser var helt ude af rækkevidde for den gennemsnitlige borger. En del borgere ikke engang elek-tricitet, det var noget som blev udbredt gradvist og man skal faktisk helt op til 1977 før Vangså ved Thykyst, som den sidste rosin i den danske pølse-ende, fik strøm i stikkontak-ten (Nordjyske.dk, u.d.).
Det er selvfølgelig ikke alle steder i verden, man forbruger lige meget energi. Energiforbrug pr. indbygger regnes i Btu (British Thermal Units). Pr. Indbygger er selvfølgelig én bereg-ningsmetode, men det er vel rimeligt nok at antage at lande med flere indbyggere forbruger mere energi, end lande med færre?
Kunstig intelligens til informationssøgning:
Som noget nyt er kunstig intelligens blevet en del af de tilladte værktøjer i Teknologifaget. Og det skal vi selvfølgelig benytte os af. Her er et bud på hvor og hvorfor det kan være re-levant at anvende. Man siger at statistikkerne taler sit eget tydelig sprog. Måske bør man sætte tyk streg under sig eget, for det er utroligt nemt at manipulere med grafer, til at vise det man gerne vil have, bare ved at selektere og/eller udelade data, zoome ind på en lille stigning, som kommer til at fylde hele repræsentationen, eller simpelthen bare nøje udvælge parametrene (x / y akse), så det viser hvad man gerne vil have. Som våben i den kamp, kan man med fordel benytte kunstig intelligens til informationssøgning og dataudtræk. Ikke alene for, effektivt at indsamle data fra flere kilder samtidigt, men også for at udtrække de rå data, så man ikke bliver farvet af diverse repræsentationer. Man skal altid være kildekritisk, det gælder selvfølgelig uanset hvordan og hvor man har fået fat i data’en. Her kommer et eksempel på, anvendelse af ChatGpt, til at finde energiforbrug pr. indbygger i forskellige lande.
---
ChatGPT log
Q: Hvad er energiforbruget pr. borger i verden sammenlignet?
A: Energiforbruget pr. borger varierer betydeligt på globalt plan, afhængigt af økonomisk udvikling, industri, klima og levestandard. Her er en sammenligning af energiforbruget pr. borger i forskellige regioner og lande (data fra 2021-2022):
Højtforbrugende lande:
1. USA: Omkring 300 millioner BTU pr. person årligt.
2. Canada: Over 300 millioner BTU pr. person årligt.
3. Australien: Omkring 250-300 millioner BTU pr. person årligt.
4. Saudi-Arabien: Ca. 200-250 millioner BTU pr. person årligt.
5. Norge: Ca. 200 millioner BTU pr. person årligt.
Mellemforbrugende lande:
1. EU-gennemsnit: Varierer mellem 100-200 millioner BTU pr. person årligt.
o Tyskland: 175-200 millioner BTU pr. person årligt.
o Frankrig: 150-175 millioner BTU pr. person årligt.
o Storbritannien: 125-150 millioner BTU pr. person årligt.
2. Japan: Cirka 150-200 millioner BTU pr. person årligt.
3. Sydkorea: Omkring 150-200 millioner BTU pr. person årligt.
Lavere forbrugende lande:
1. Kina: Omkring 75-100 millioner BTU pr. person årligt.
2. Brasilien: Cirka 50-75 millioner BTU pr. person årligt.
3. Indien: Omkring 25-35 millioner BTU pr. person årligt.
4. Nigeria: Ca. 10-15 millioner BTU pr. person årligt.
5. Ethiopien: Under 10 millioner BTU pr. person årligt.
Globale gennemsnit:
• Verden som helhed: Cirka 75-100 millioner BTU pr. person årligt.
Nogle er måske overraskede over at USA og Canada ligger i toppen, mens Kina og Brasilien ligger i bunden(?). Det er ikke altid er det billede de vestlige medier portrætterer.
Vi skal selvfølgelig tjekke kilder og tallene. Det er omfattende at gøre det til bunds, så tag nok stikprøver til at sandsynliggøre at de er valide og brugbare.
Det nemmeste er at bede ChatGPT om at hoste op med kilderne så vi selv kan fact-tjekke (det er gjort her overfladisk og umiddelbart vurderet at tallene er realitiske, men grav gerne dybere, hvis I skal bruge det i jeres egen opgave). Få den evt. til at gentage svaret med kilder listet un-der svarene.
Q: Hvor kan jeg finde de kilder du har brugt?
A: Du kan finde oplysninger om energiforbrug pr. borger fra flere pålidelige kilder og databaser. Her er nogle anbefalede steder, hvor du kan finde disse data:
1. International Energy Agency (IEA): IEA tilbyder omfattende statistikker og rapporter om energi-forbrug, herunder data pr. borger. Besøg deres hjemmeside IEA.org.
2. World Bank: Verdensbanken har en database med energistatistikker, som inkluderer information om energiforbrug pr. indbygger. Du kan finde data på World Bank Data.
3. U.S. Energy Information Administration (EIA): EIA tilbyder detaljerede energidata og rapporter for mange lande. Se EIA.gov for deres statistik og analyser.
4. BP Statistical Review of World Energy: BP's årlige rapport indeholder omfattende oplysninger om globalt energiforbrug og produktion. Den kan findes på BP.com.
5. European Commission - Eurostat: Eurostat leverer data om energiforbrug i EU-lande og nogle an-dre lande. Besøg Eurostat for at få adgang til disse data.
6. Our World in Data: Denne platform tilbyder visualiseringer og data om energi og mange andre em-ner. Besøg Our World in Data for relevant information.
En del af dataen stammer fra de samme amerikanske sider som viser en noget virkelighed hvis man kig-ger på forsiden af hjemmesiderne. Den her manøvre ville være noget mere omfattende uden hjælp til at udtrække den rå data, der nogen gange kan være gemt på diverse undersider i kryptisk sprog, eller med meget små bogstaver.
----
Om Skive og bæredygtig energi:
Skive blev i 2008 kåret til energiby (Anon., u.d.) og har siden da oprettet et stort område med navnet Greenlab (Anon., u.d.). Som har stor fokus på energi.
Der er etableret nye vindmølleområder – planen har været at øge områdets produktion af vindmøllestrøm, for at mindske CO2 udledningen. Der arbejdes med forskellige former for geotermisk energi. Desuden er biogas i rivende udvikling. Det nye rådhus er bygget som co2 neutral bygning. Alt i alt mange tiltag for at yde en lokal indsats til at forbedre miljøet og
Selve opgaven:
Styring/regulering i hjemmet for energioptimering.
Opgaven er et SO tværfagligt projekt mellem fagene Produktudvikling og fysik.
Begrebet “Smarthomes” generelt, behøver jo ikke dække over noget hverken bæredygtige eller klimavenlige løsninger, som ikke desto mindre skal være et fokuspunkt i opgaven.
Altså, I skal designe et produkt, som kan optimere på energien i hjemmet, f.eks. påvirke et eksi-sterende problem / ressourceforbrug så det bliver mere bæredygtigt/energivenligt end nuværen-de løsning.
I skal desuden bygge en model af produktet / en afgrænsning af samme. I kan bruge Maker-space til udformnignen. Hvis I har brug for tid i træ- eller metalværksted, så vil vi forsøge at booke disse efter behov. Projektet er tværfagligt med Fysik, hvor I skal lave et forsøg + tilhørende fysik-rapport. Forløbet i Fysik I har indtil efterårsferien er el-lære, som desuden forventes at kunne være relevant ifht. til jeres produkt, da meget af hjemmets ressourceforbrug efterhånden helt eller delvist er el-baseret. Til måling og regulering af jeres system/produkt kan f.eks. anvendes Arduino.
Eksempler på produktløsninger kunne f.eks. omhandle:
- Intelligent styring af lys; ud fra lysniveau, tidspunkt, bevægelse
- Vandvarmer; tidspunkt; et system der er selvregulerende efter hvornår der bliver brugt opvarmet vand
- Udluftning kombineret med opvarmning; slukker automatisk for varmen og lufter ud, x antal gange om dagen når der ikke er nogen hjemme
- Sænker varmen i rum om natten, hvor der ikke er mennesker?
- Opsamling af regnvand, til brug for badevand / bilvask?
- Vask på tidspunkter, hvor strømmen er billig (dermed bruger strøm der alligevel ikke kan lagres)
- Solenergi, vindmølle; opladning af batterier og monitorering af strøm/opladning (til brug for f.eks. opladning af mobiltelefoner?
Elementer der skal indgå i projektet:
- Projektbeskrivelse
- Problemanalyse
- Research og statistisk data.
- Produktdesign, emballage og logo
- Udvikling af prototype
- Tekniske tegninger af installation
- Teknologianalyse og Miljøvurdering
Tekniske produktkrav (minimumskrav):
- Tekniske tegninger af produkt, med korrekt målsætning.
- En fysisk model af produktet / evt. en afgrænset del af produktet monteret på/integreret i en fysisk mini-udgave af sektionen af boligen, hvor det kan demonstreres.
- Der skal indgå et fysikforsøg, hvor der opsamles data, der analyseres på. En journal over forsøget skal indgå i rapporten.
- Analyse af energiforbruget eller transportmønstret i husholdningen:
- I forbindelse med problemanalysen skal der gennemføres en kvantitativ undersøgelse, som kan belyse energiforbrug og forsyning i udvalgte husholdninger eller transport-mønstret i disse.
- Undersøgelsen /spørgerammen udarbejdes ud fra retningslinjerne i det udleverede materiale.
- Grupperne vælger hvilke energimæssige problemstillinger i husholdningen, der skal belyses og opstiller spørgsmål, der kan afdække dette. Der skal opstilles både bag-grundsspørgsmål og spørgsmål, der belyser energimæssige fakta.
- Dataindsamlingen foretages. De indsamlede data behandles og analyseres.
- Præsentationen fremlægges i rapporten i form af diagrammer med forklarende tekst og kommentarer.
Praktiske forhold:
Projektet gennemføres i grupper på 3-4 personer.
Vejledere: Steen, Esben og Hans Jørgen.
Projektbeskrivelsen afleveres: Uge 34.
Analyse af husholdningen skal være færdig ultimo uge 38.
Rapport afleveres: Uge 43.
Der vil være afslutning og fremlæggelse i Uge 44
Produktudvikling:
Rapportens indhold:
Projektbeskrivelse, som inkluderer Problemidentifikation (i bilag i endelig rapport).
—udvælgelse af problem
—indsamling, udvælgelse og bearbejdning af information om problemet
—kvalitative og kvantitative metoder til egen produktion af viden om problemet
—analyse og dokumentation af problemet, herunder problemets årsager og konsekvenser
Produktprincip
—indsamling af informationer om konkurrerende produkter og identifikation af fordele og ulemper ved disse
—brugsundersøgelse, redegørelse for hvordan og i hvilken sammenhæng produktet skal bru-ges, herunder inddragelse af brugerne
—bestemmelse af relevante myndighedskrav
—udarbejdelse af krav på baggrund af problemanalyse, analyse af konkurrerende produkter,
brugsundersøgelse og myndighedskrav
—metoder til idégenerering, sortering og udvælgelse
—begrundelse for valg af løsning med udgangspunkt i opstillede krav
Produktudformning
—teknisk dokumentation i form af arbejdstegninger, el-diagrammer, flow-sheets, proces-diagrammer,
samlingstegninger og stykliste ved brug af digitale redskaber relevant for de på skolen udbudte værksteder
—udvalgte materialer, komponenter, softwareelementer, deres egenskaber, opbygning og egnethed i
forskellige sammenhænge, samt processer, bearbejdnings- og sammenføjningsmetoder rele-vant for de på
skolen udbudte værksteder
—sikkerhed og sundhed i forbindelse med arbejde i værksteder og laboratorier
—miljøvurdering, vurdering af materialers og produkters påvirkning af miljøet
Produktionsforberedelse
—planlægning af fremstillingsprocessen struktureret som teknik, viden og organisation
Realisering
—fremstilling af produkter i de på skolen udbudte værksteder
Evaluering
—test af produkt i forhold til opstillede krav
—vurdering af produktets samspil med samfundet.
Fysik:
I fysik i dette projekt skal der være fokus på de faglige mål i fysik, hvor eleverne skal:
̶ kunne anvende fysiske begreber og modeller i virkelighedsnære problemstillinger, herunder
perspektivere fysikken til anvendelser i teknologien eller elevens hverdag
̶ kende til og kunne foretage simple beregninger med fysiske størrelser og enheder
̶ ud fra en problemstilling kunne tilrettelægge, beskrive og udføre fysiske eksperimenter med givet
udstyr og formidle resultaterne
̶ kunne udføre et større eksperimentelt arbejde, hvor analyse af problemstillingen, opstilling af
løsningsmodeller, målinger, resultatbehandling og vurdering indgår
̶ kunne behandle eksperimentelle data med anvendelse af it-værktøjer og digitale ressourcer med
henblik på at afdække og diskutere matematiske sammenhænge mellem fysiske størrelser
̶ kunne redegøre for grundlæggende fysiske begreber og fænomener samt demonstrere kend-skab til
fysikken i et globalt og teknologisk perspektiv
̶ kunne anvende fagets sprog og terminologi mundtligt og skriftligt til dokumentation og for-midling til
en valgt målgruppe.
̶ kunne demonstrere viden om fagets identitet og metoder
̶ undersøge problemstillinger og udvikle og vurdere løsninger, herunder innovative løsninger, hvor
fagets viden og metoder anvendes
̶ kunne behandle problemstillinger i samspil med andre fag.
Dette skal komme til udtryk gennem arbejde med det faglige stof omkring el-lære, eksperi-mentelt arbejde,
udarbejdelse af journal over forsøg og anvendelse af journalen i den endelige projektrapport.
SO Studiemetoder:
Afgrænse og præcisere en problemstilling.
Planlægning og gennemførelse af problembaseret projektarbejde i og på tværs af fag.
Informationssøgning, herunder kildetyper, søgestrategier, søgemetoder.
Metoder til kildekritik og formalia vedrørende anvendelse og angivelse af kilder.
Læsestrategier og notatteknik.
Skrivehandlinger, fremstillingsformer og genrer i fagene og på tværs af fag.
Kollaborative og individuelle skrivemetoder til læring, refleksion og formidling.
Mundtlige, skriftlige og digitale præsentationsformer.
Digitale kompetencer.
Vi vil i projektperioden arbejde ud fra følgende overordnede tidsplan:
Bemærk! Hele skemaet er ikke lagt endnu, så der kan forekomme ændringer i tidsplanen og I skal desuden stadig selv udarbejde en tidsplan over jeres eget forløb!
Særlige dage er markeret med gul
Afleveringer og lign. er markeret med rød
Uge Dag 1 (Normalt Mandag - 1 modul) Dag 2 (Normalt Onsdag - 1 modul)
33 Introduktion og grupper.
Intro til emnet samt opgave.
Problemidentifikation, funderet i research! Problemidentifikation
Idegenerering
34 Projektbeskrivelse
Projektbeskrivelsen afleveres. Problemanalyse
35 Problemanalyse
Produktprincip Ekskursion: Kåstrup Nomi4s?
36 Produktprincip
Fremlæggelse: produktidé
37 Produktudformning
Arbejdstegninger
Produktudformning
Arbejdstegninger
Samlingstegninger
38 Værkstedsmøder med grupperne (produktionsforberedelse, bestilling af materialer og komponenter).
39 Realisering / Makerspace / Værkste-der.
(husk sikkerhedssko og arbejdstøj!)
Rapportskrivning NatVid (man-ons). Realisering / Makerspace / Værksteder (husk sikkerhedssko og arbejdstøj!)
Rapportskrivning.
40 Projekt på skolen for ASF
41 Realisering (/Træværksted) (husk sikkerhedssko og arbejdstøj!)
Evaluering
Rapportskrivning Realisering (/Træværksted) (husk sik-kerhedssko og arbejdstøj!)
Evaluering
Rapportskrivning
42 Efterårsferie
43 Rapportskrivning
Produkt
Fremlæggelse Forberedelse af fremlæggelse
- Forklar grundigt jeres produkts funktioner og tekniske egenska-ber
- Formidling via tegning og video, samt produkt
44 Aflevering af projekt
45 Præsentationer Evaluering af projekt
God arbejdslyst!
Links og diverse kilder
https://ens.dk/sites/ens.dk/files/Statistik/energistatistik_2022.pdf
https://op.europa.eu/webpub/eca/special-reports/climate-action-24-2018/da/
Hvor meget sol kan man få ind om vinteren og stadig holde huset koldt om sommeren.
Bibliografi
Anon., 2024. DTU. [Online]
Available at: https://www.dtu.dk/om-dtu/profil/baeredygtighed/hvad-er-baeredygtighed
Anon., u.d. Energibyen Skive. [Online]
Available at: https://www.energibyenskive.dk/
Anon., u.d. Energistyrelsen 2019. [Online]
Available at: https://ens.dk/sites/ens.dk/files/Analyser/energistatistik_2018.pdf
Anon., u.d. Greenlab Skive. [Online]
Available at: https://www.greenlabskive.dk/
Danmarks Statistik, u.d. Danmarks Statistik. [Online]
Available at: dst.dk
[Senest hentet eller vist den 12 August 2024].
International Energy Agency, u.d. International Energy Agency. [Online]
Available at: https://www.iea.org/
[Senest hentet eller vist den 12 August 2024].
Klimadebat.dk, u.d. Klimadebat.dk. [Online]
Available at: https://www.klimadebat.dk/elektricitet-r537.php
[Senest hentet eller vist den 12 August 2024].
Nordjyske.dk, u.d. Nordjyske.dk. [Online]
Available at: https://nordjyske.dk/nyheder/det-sidste-sted-i-landet-som-fik-stroem/9cbe2e1b-dca9-411c-b9c6-3d0b7c488608
[Senest hentet eller vist den 12 August 2024].
Sciencebase.gov, u.d. Sciencebase.gov. [Online]
Available at: https://www.sciencebase.gov/catalog/item/63d1a36ed34e06fef150068f).
[Senest hentet eller vist den 12 August 2024].
USGS rapport, u.d. USGS. [Online]
Available at: https://pubs.usgs.gov/publication/mcs2023),
[Senest hentet eller vist den 12 August 2024].
World Nuclear.org, u.d. World Nuclear.org. [Online]
Available at: https://world-nuclear.org/
[Senest hentet eller vist den 12 August 2024].
|