Datenblatt (dient als Titelblatt für die Projektarbeit)

Desiree Stofner und Marlene Hopfgartner | T 05 90 90 5 – DW 1231 und DW 1264 | M desiree.stofner@wktirol.at u. marlene.hopfgartner@wktirol.at

Wir nehmen am Wettbewerb „Jugend forscht in der Technik – Auf den Spuren des kleinen Albert“ teil!

Titel der Projektarbeit:

Fachgebiet:

Projektbetreuer: Schulklasse:

Name: Schule:

Straße:

PLZ/Ort: Schulstufe:

E-Mail: PLZ/Ort:

Telefon:

Kleingruppe: Weitere Gruppenmitglieder:

Projektleiter (Vor-/Nachname) (Vor-/Nachname)

Straße (Vor-/Nachname)

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Telefon (Vor-/Nachname)

Schule, Schulstufe (Vor-/Nachname)

JUFOTech Jugend forscht in der Technik WKO.at/tirol/jufotech

DATENBLATT

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Datenblatt (dient als Titelblatt für die Projektarbeit)

Desiree Stofner und Marlene Hopfgartner | T 05 90 90 5 – DW 1231 und DW 1264 | M desiree.stofner@wktirol.at u. marlene.hopfgartner@wktirol.at

Kurzfassung unserer Arbeit:

WKO.at/tirol/jufotech

Eine Aktion der Kooperationspartner:Wirtschaftskammer Tirol, Förderverein Technik Tirol

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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:

• 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

• 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.

• 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 klima- und 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

• 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

• 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:

Stromkosten aktuell: 12,5 Cent/kWh Stromkosten PV: 8,80 Cent/kWh Einsparung: 37,3% Eigennutzungsgrad: 85,1% PV-Generatorleistung: 30kWp Jahresproduktion: 31.509 kWh CO2 Reduktion: 16,8 Tonnen/Jahr PV-Generatorfläche: 200m² Anzahl PV Module: 115 Anzahl Wechselrichter: 1 Einbauart: parallel – Dach Technische Laufzeit: 30 Jahre

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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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9 kW

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651

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Verbrauch Tagstrom PV Strom