Z učnim kompletom OVE do lažje izbire študija – EOL št. 163

Premog in nafta sta človeštvu omogočila prvo in drugo industrijsko revolucijo, ki sta s hitrim razvojem tlakovali pot v moderni svet. Ti fosilni gorivi imata dve veliki prednosti: visoko energijsko gostoto in ekonomično zelo ugodno črpanje ter koriščenje. A narava nam je dala jasno vedeti, da tako več ne gre. Zato je prehod na alternativne vire neizbežen, če želimo ohraniti naš planet v stanju, primernem za normalno življenje.

Veliko tehnoloških rešitev na področju obnovljivih virov imamo že danes, a pred nami je še veliko izzivov, če se želimo znebiti vseh izpustov CO₂ in preiti na ogljično nevtralno družbo. Naš skupni cilj mora biti, da investiramo v znanost in da med mladimi vzbudimo zanimanje za znanstvena in tehnična področja. S tem namenom v Centru eksperimentov Maribor izvajamo številne delavnice s področja obnovljivih virov energije – od predavanj do praktičnih predstavitev z maketami. Ponujamo velik nabor delavnic za osnovne in srednje šole s ciljem, da mladim na razumljiv način približamo to kompleksno in aktualno področje.

Zelo pomemben izziv, ki je povezan s prehodom na obnovljive vire, je hranjenje te energije za obdobja, ko je poraba energije večja. Sončna in vetrna energija sta namreč precej nestanovitna vira, zato moramo premostiti dele dneva, ko nam ne nudita dovolj energije. Energijo lahko hranimo na mnogo načinov. Med najbolj razširjenimi so črpalne hidroelektrarne, velika skladišča litijevih baterij, vedno bolj pa se uveljavljajo tudi vodikove gorivne celice.

Vodikove gorivne celice so zanesljiva tehnologija, ki gorivo direktno pretvarja v električno energijo. Posledično je izkoristek gorivnih celic večji kot pri omejitvah termodinamičnega izkoristka toplotnih strojev, kjer so izgube pri pretvorbi energije v delo veliko večje. Gorivne celice na vodik proizvajajo elektriko učinkoviteje kot generatorji na fosilna goriva in to brez onesnaževanja s stranskimi produkti izgorevanja. Pri tem pa je vendarle treba upoštevati, da se velik del te prednosti izgubi zaradi znatnih izgub pri pridobivanju in transportu goriva vodika za gorivne celice.

Gorivna celica je elektrokemična naprava, ki pretvarja kemično energijo goriva s pomočjo snovi, ki oskrbuje gorivo z molekulami kisika (oksidant) v električno energijo. V enostavni gorivni celici platinast katalizator na anodi razcepi vodikov plin na elektrone (e-) in protone (H+). Elektroni poženejo električni tok po žici. Vodikovi ioni (protoni) pa migrirajo h katodi, kjer se spojijo s kisikom in elektroni ter tvorijo vodo. Pri tem se poleg električne energije sprošča tudi toplota. Obstaja več vrst gorivnih celic, za avtomobilsko industrijo pa so najzanimivejše polimerno – membranske, ki so tudi najenostavnejše. Pri tem tipu pod pritiskom dovajamo plinast vodik. Ena sama celica da napetost le 0,7 V, tako da jih je potrebno za znaten vir elektrike zbrati več in jih z zaporedno električno vezavo povezati v celični blok.

V Centru eksperimentov Maribor posvečamo veliko pozornosti tej tehnologiji, ki ima potencial za prihodnost. Uporaba našega najnovejšega didaktičnega pripomočka Elektropa za pridobivanje električne energije iz obnovljivih virov, ki smo ga sami razvili, temelji na novem načinu poučevanja teorije, ki jo razume današnja generacija učencev. Izdelali smo inovativni didaktični pripomoček, ki združuje pričakovanja učiteljev in potrebe učencev, hkrati pa bi dolgoročno imel pozitiven in trajnostno naravnan učinek na družbo.

K zgodnjemu reševanju okoljske problematike želimo vključiti čim več mladih. Tako namenjamo didaktični pripomoček osnovnošolcem in srednješolcem ter zainteresirani javnosti, da z lastnim eksperimentiranjem spoznajo velik pomen obravnavane problematike in istočasno pridobijo dovolj informacij že pred odločitvijo za nadaljnjo poklicno pot in izbiro študija.

Učni komplet obnovljivih virov je sestavljen iz centralne makete mesta in več enakih posameznih maket elektrarn.

Makete elektrarn sestavljajo porabniki in proizvajalci električne energije. Del makete so tudi litijeve baterije in vodikove gorivne celice, ki lahko shranjujejo električno energijo za poznejšo porabo. Učence želimo namreč tudi ozavestiti o velikem izzivu shranjevanja električne energije, s katerim se soočamo ob prehodu na obnovljive vire energije, ki so precej nestanovitni. Učni komplet smo zasnovali tako, da lahko deluje kot posamezna, neodvisna enota, lahko pa jih več povežemo skupaj z večjo, centralno maketo mesta.

Centralna maketa mesta vsebuje več četrti in industrijsko cono. Vsaka od njih potrebuje določeno količino električne energije, da lahko nemoteno obratuje. Makete elektrarn oskrbujejo centralno maketo mesta z električno energijo. To dosežemo tako, da eno ali več maket elektrarn priklopimo na krmilno ploščo, ki se nahaja na centralni maketi mesta. Mestna krmilna plošča vsebuje vrsto stikal, s katerimi učenci določajo, katere dele mesta bodo napajali. V primeru, da proizvedejo dovolj električne energije, lahko napajajo vse dele mesta. Kadar razpoložljive elektrike ni dovolj, se učenci odločijo, katere dele mesta bodo napajali in katerih ne. Tako učenci na praktičnem primeru spoznajo, s kakšnimi izzivi se srečujejo dobavitelji električne energije, da zagotovijo nemoteno oskrbo tako za gospodinjstva kot industrijo.

V Evropskem kulturnem in tehnološkem centru Maribor želimo z izdelavo didaktičnega pripomočka spodbuditi rabo obnovljivih virov energije in njeno uporabo v edukativne namene. Didaktični pripomoček bo pomagal uporabnikom – učencem in dijakom vizualizirati kompleksno področje obnovljivih virov energije na dinamičen in razumljiv način, kar bo pozitivno vplivalo na njihovo obnašanje v resničnem svetu. Uvajamo novo smer poučevanja na način, ki ga razume in živi generacija učencev danes.