Georg-Von-Langen Schule Holzminden

Transkript

1 Steckdose war gestern, heute wird gegrillt. BG 12 Technik Georg-Von-Langen Schule Holzminden

2 Wer sind wir? Wir sind Schüler des Beruflichen Gymnasiums Holzminden im Bereich Technik. Die Forschungs- und Entwicklungsabteilung der Schülergenossenschaft GvL- Trade.

3 Was haben wir vor? Bei der alljährlichen Summer Party unserer Schule haben wir Techniker gegrillt. Dabei ist uns aufgefallen, dass sehr viel Wärmeenergie verloren geht. Wir wollen diese Energie nutzen, indem wir mithilfe von Peltier-Elementen Strom aus der vorhandenen Wärmequelle erzeugen.

4 Was ist ein Peltier-Element? Beide Seiten werden mittels Keramik zusammengehalten. Das Thermoelement besteht aus zwei Metallen (Halbleiter). Diese zwei Metalle sind durch Metallbrücken verbunden.

5 Was ist ein Peltier-Element? Seebeck-Effekt Verbindet man zwei Drähte unterschiedlicher Werkstoffe, kann man an deren freien Enden eine Spannung messen, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen der Verbindungsstelle und den freien Enden besteht.

6 Die Entwicklung I. Temperaturmessungen am Grill

7 Die Entwicklung II. Ideenanregung zur Konstruktion

8 Die Entwicklung III. Möglicher USB-Anschluss, um z.b. ein Handy aufzuladen

9 Erste Vorstellung der Prototypen I. Unsere erste Idee bestand darin, über Heatpipes die Temperatur direkt aus der Holzkohle über ein Loch im Grillboden an die Thermoelemente zu leiten. Diese Idee haben wir jedoch verworfen, da dieser Prototyp nicht für den Outdoor- Einsatz geeignet war und technische Herausforderungen nicht gelöst werden konnten. Heatpipes Halterung für Peltier-Element

10 Prototyp (Heatpipes zum Einsatz eingeschraubt) Erste Vorstellung der Prototypen II. Wärmekörper Peltier- Elemente Heatpipes Kühlrippen

11 Prototyp (Transportbereit) Erste Vorstellung der Prototypen III. Heatpipes im Kühlkörper zum Transport eingeschraubt Stromanschluss (USB)

12 Erste Vorstellung der Prototypen IV. Funktionsweise: Peltier- Elemente Bei dieser Idee handelt es sich um eine Konstruktion, bestehend aus drei Peltier- Elementen, die mittels Magneten an der Wärmequelle (in unserem Fall die Unterseite eines Grills) befestigt werden. Dadurch wird eine Seite der Peltier-Elemente ausreichend mit Wärme versorgt. Luftdurchfluss Magnete Kühlrippen (in der Zeichnung nicht zu sehen) An der vom Grill abgewandten Seite werden Kühlrippen und ein kleiner Lüfter angebracht, die für den nötigen Temperaturunterschied sorgen. Diese werden mit einem schützenden Gehäuse versehen.

13 Messestand I. Projektbeschreibung Beamer Leinwand Geräte, die mit dem Strom angetrieben werden Aktionstisch Vitrine mit Peltier- Elementen

14 Messestand II. Wir haben den Messestand natürlich gestaltet, um den Einsatz im Outdoor-Bereich zu verdeutlichen. Beamer Informationstisch Grill Probiertisch

15 Messestand III. Lagerfeuer Zelt Informationstisch Grill Probiertisch Vitrine mit Peltier- Elementen Geräte, die wir mit dem Strom antreiben wollen Aktionstisch

16 Messestand IV. Wir grillen! Wir führen unser Projekt an einem Gasgrill vor, um die Funktionsweise zu veranschaulichen. Nebenbei werden wir die Wärme nutzen, um Bratwürstchen für unsere Besucher anzubieten.

17 Messestand V. Aktionstisch An dem Aktionstisch sollen die Besucher selbstständig und spielerisch erleben wie Strom aus Wärme erzeugt wird. Sie können an verschiedenen Stationen den Seebeck-Effekt für sich entdecken. Warm Wasser Föhn Kerze Reibe Contest Rotlicht Lampe

18 Aktionstisch I. Reibe Contest Hier wird ein kleiner Wettbewerb unter den Besuchern stattfinden. Zwei Besucher haben ein Peltier-Element vor sich, was in einen Holzrahmen eingelassen ist und an einem Strommesser angeschlossen ist. Nach einer Minute wird ausgewertet, wer durch Reibung am meisten Strom erzeugt hat. Der Gewinner bekommt einen kleinen Preis.

19 Aktionstisch II. Warm/Kalt Wasser An der Station können die Besucher mit Hilfe der Temperaturdifferenz von warmen/kaltem Wasser Strom erzeugen und somit einen Propeller antreiben. (Abbildung entspricht nicht dem endgültigen Aufbau)

20 Aktionstisch III. Föhn Hier können die Besucher mit einem Föhn die eine Seite des Peltier-Elements erwärmen und somit eine Temperaturdifferenz erzeugen, die notwendig ist, um Strom zu erzeugen. Der Strom wird dadurch sichtbar, dass eine Glühlampe anfängt zu leuchten. (Abbildung entspricht nicht dem endgültigen Aufbau)

21 Aktionstisch IV. Kerze An dieser Station kann der Besucher interaktiv erleben, wie mit Hilfe einer Kerzenflamme Strom entsteht. Der Besucher kann hierbei eine Kerze an ein Peltier-Element halten und beobachten wie eine Lampe leuchtet und ein Voltmeter eine Spannung anzeigt. (Abbildung entspricht nicht dem endgültigen Aufbau)

22 Aktionstisch V. Rotlichtlampe An dieser Station können die Besucher testen, wie durch eine Wärmelampe und ein Peltier-Element Strom erzeugt wird. Sie können selbstständig testen, wann Strom erzeugt wird, wenn die Lampe leuchtet und wie lange noch Strom erzeugt wird, wenn die Wärmequelle ausgeschaltet ist. (Abbildung entspricht nicht dem endgültigen Aufbau)

23 Nutzungsmöglichkeiten I. Stromerzeugung mit Peltier- Elementen durch Wärme und Kälte Energie vom Grill u.ä. nutzen Anwendung im Outdoor-Bereich (Camping) Strom aus einem USB-Port

24 Nutzungsmöglichkeiten II. Unsere Idee hat einen hohen Nutzwert in Entwicklungsländern. Dort wo Feuer ständig im Alltag verwendet wird (z.b. zum Wasser abkochen), kann unsere Idee ohne großen Aufwand genutzt werden um Strom zu erzeugen, wo es sonst keinen geben würde. Strom kann so auch in der Nacht und bei schlechtem Wetter gewonnen werden, im Gegensatz zu Solaranlagen.

25 Nutzungsmöglichkeiten III. BNE Bildung für nachhaltige Entwicklung Durch dieses Projekt kann SuS deutlich gemacht werden, wo überall Energie eingespart werden bzw. gewonnen werden kann. Damit wird ein Beitrag dazu geleistet, die schwindenden Energieressourcen länger und besser zu nutzen und Energie für nachfolgende Generationen zu ermöglichen.

26 Flyer Unser Flyer finden Sie an unserem Informationstisch

27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit