Seminarska naloga pri predmetu Didaktika tehnike s seminarjem II, študijsko leto 2006/2007

Pripomočki pri spoznavanju sončne energije

Denisa Kuduzović Smer: matematika in tehnika Predmet: Didaktika tehnike 2

Mentor: dr. Janez Jamšek 4. letnik

Ljubljana, 22.05.2007

1

Kazalo Povzetek ..................................................................................................................................... 3 1. Uvod ....................................................................................................................................... 4 2. Navezava na učni načrt .......................................................................................................... 5 3. Pregled obstoječega gradiva................................................................................................... 6 4. Sončne celice......................................................................................................................... 7

4.1. Kaj je sonce? ................................................................................................................... 7 4.2. Kako lahko izkoriščamo sončno energijo?...................................................................... 7

4.2.1. Direktno izkoriščanje sončnega sevanja .................................................................. 7 4.2.2. Pasivno izkoriščanje sevanja sonca.......................................................................... 8 4.2.3. Neposredna pretvorba sončne energije v električno energijo ali foto napetostna pretvorba............................................................................................................................. 9 4.2.4. Sončna peč.............................................................................................................. 10

4.3. Delovanje sončne celice ................................................................................................ 11 4.3.1.PV celica: kristal silicijeva celica............................................................................ 11 4.3.2. Kaj se zgodi ko posveti svetloba: ........................................................................... 12

4.4. Učni pripomočki za prikaz sončne energije .................................................................. 13 4.4.1.Pripomočki za sončno peč....................................................................................... 13 4.4.1.1. Učna ura na prostem............................................................................................ 13 4.4.1.2. Tehniški dan (sončna peč)................................................................................... 14 4.4.1.3. Izdelava prototipa (sončna peč)........................................................................... 15 4.4.2. Neposredna pretvorba sončne energije v električno energijo ali foto napetostna pretvorba........................................................................................................................... 15 4.4.3. Modeli na sončne celice ......................................................................................... 19 4.4.3.1. Delo v parih......................................................................................................... 19 4.4.3.2. Tehniški dan (Izdelovanje modelov)................................................................... 20 4.4.3.3. Hiša varčne energije ............................................................................................ 23

6. Literatura .............................................................................................................................. 26 7. Viri ....................................................................................................................................... 27

2

Povzetek V vzgojno izobraževalnem procesu se v glavnem podajo samo okvirne osnove o sončni svetlobi in njenem vplivu na življenje. Ravno zato želim v svoji seminarski nalogi prikazati alternativne vire energije, ker je v osnovni šoli zelo malo poudarka o tem kako lahko svetlobo in seveda njeno energijo izkoriščamo, ter s tem spremenimo in izboljšamo odnos do okolja, nas samih in do kvalitete bivanja. Pri predmetu fizike se podajo fizikalne osnove sončnega sevanja in energije. Pri predmetu biologije je poudarek vpliva sevanja na človeka, rastline, živali. Pri predmetu tehnika in tehnologija pa o energiji v tehničnem smislu ni povedanega in prikazanega ničesar. Prav zato bi se lahko pri izbirnem predmetu Energetika v osmem razredu prikazal praktičen način izkoriščanja sončne energije. V okviru izbirnega predmeta Energetika v osnovni šoli, bi bilo glede na učni načrt Tehnike in tehnologije smotrno obravnavati tehnološko pretvorbo sončne energije. Vemo, da je sončna energija, energija prihodnosti, zato bom opisala učne pripomočke, ki lahko pripomorejo k boljši predstavitvi alternativnih virov. Učni pripomoček je lahko maketa, sončna peč, modeli sončnih celic, itd.

3

1. Uvod Namen seminarske naloge je prikazati energetiko, s pomočjo učnih pripomočkov, na čim bolj preprost, zanimiv in uporaben način. Učence je treba bolje seznaniti s to vrsto energije, saj je sončna energija, energija prihodnosti. Na začetku seminarja sem mislila, da učitelji učencem to snov ne prikažejo zelo podrobno, a sem se zmotila. Na OŠ Riharda Jakopiča, sem zasledila veliko seminarjev na podlagi sončnih celic. Učenci sami odkrivajo kateri so novi viri energije, ki so obnovljivi.

4

2. Navezava na učni načrt

V šestem razredu učenci spoznajo osnovne pojme o energiji ter o virih energije. V sedmem razredu obravnavajo ohranitev energije in prenašanje energije z električnim tokom. V osmem razredu obravnavajo snov energetika, kjer ločijo obnovljive in neobnovljive vire energije.

Pomembno je da učenec ve kateri so obnovljivi viri, ter zakaj jim tako pravimo. Najbolj se bom osredotočila na osmi razred, ker veliko več govorijo o obnovljivih virih .

5

3. Pregled obstoječega gradiva V največji meri sem se posluževala z internetnimi stranmi, z učnim načrtom ter učbenikom. Veliko je pripomogel obisk v tehniški muzej v Bistri, kjer mi je študent Elektro fakultete prikazal delovanje sončne celice. Ravno tako sem dobila veliko informacij na OŠ Riharda Jakopiča, kjer so učenci predstavljali svoje seminarje. Nenazadnje tudi obisk v tehniški muzej v Münchnu, kjer sem videla učne pripomočke za prikaz sončnih celic.

6

4. Sončne celice Sonce, večni jedrski reaktor, je praktično neizčrpen vir obnovljive energije. Čist in donosen vir, ki nama lahko zagotovi pomemben del energije za naše potrebe. Energija, ki jo sonce oddaja na zemljo, je 15.000 krat večja od energije, kot jo porabi človek. To je energija, ki se obnavlja, ne onesnažuje okolja in je hkrati brezplačna. Zato, mora biti cilj izkoriščati to energijo v največjem možnem obsegu. Sončno energijo lahko uporabljamo za ogrevanje prostorov, vode, ogrevanje bazenov in za proizvodnjo elektrike za osvetljevanje in hišne porabnike. Pri tem pa se pojavijo določeni tehnični in investicijski problemi. Kakorkoli, sončna energija je energija prihodnosti, njeno uveljavitev pa ovira le draga cena v primerjavi z konvencionalnimi viri energije.

4.1. Kaj je sonce? Sonce:

• je zvezda • je vir energije. • Ko čutimo, da nas greje, nas obliva s toplotno energijo. • Ker je tako vroče, sveti z rumenkasto barvo. • Je iz lahkih plinov (vodik, helij). • Sončeva površina seva energijo v prostor okoli sebe. • Zemlja jo prestreže le majhen del.

Količina sončne energije je odvisna od pojavov v atmosferi, onesnaženosti atmosfere in nadmorske višine.

4.2. Kako lahko izkoriščamo sončno energijo? Poleg tega, da nam sonce nudi energijo, jo moramo znati tudi izkoristiti. Poznamo dva načina kako lahko izkoriščamo sončno energijo in sicer :

Direktno izkoriščanje sončnega sevanja Pasivno izkoriščanje sevanja sonca

4.2.1. Direktno izkoriščanje sončnega sevanja Direktno izkoriščanje sončnega sevanja se danes uporablja v glavnem za pridobivanje toplote preko segretih medijev in za neposredno pretvorbo v električno energijo. Sončno energijo lahko z direktno in indirektno pretvorbo uporabljamo za gretje, za proizvodnjo električne energije, za hlajenje,.. Toplotno pretvorbo sončne energije uporabljamo pri:

topli gredi rastlinjaku sončnih pečeh (a) (b)

Slika 4.1.: Uporaba sončnih celic za (a) tople gredi in (b) v rastlinjak.

7

V pasivnem sistemu se uporablja naravna cirkulacija segretih medijev (voda, zrak).

(a) (b)

Slika 4.2 : Primer pasivne uporabe (a) in (b).

V aktivnem sistemu se uporabljajo naprave za prisilno gibanje medija, ki prenaša toploto.

Slika 4.3: Plantaža sončnih celic.

S pomočjo sončnih celic pa lahko svetlobno sevanje direktno pretvorimo v električno energijo.

4.2.2. Pasivno izkoriščanje sevanja sonca

V pasivnih sklopih se izkoriščajo deli zgradbe za zbiranje toplote, toplota pa se dalje prenaša z naravnim prehajanjem toplote. Sprejemniki toplote so vsi deli zgradbe, lahko pa se uporabljajo tudi posebni sprejemniki. Prednosti pasivnih sklopov: - vzdrževanje je minimalno - čas trajanja je dolg - izkoriščanje sklopa je preprosto - nižja cena

Najenostavnejši način pasivnega gretja je ta, da sončni žarki padajo skozi steklo v prostor, kjer se toplota absorbira in tako rekoč shrani v pesku ali vodi. Ponoči ta absorbirana toplota prehaja v prostor in ga segreva. Slabost takšnega segrevanja je v tem, da ne moremo regulirati temperature medija pri segrevanju in temperature prostora, ko medij oddaja toploto. V zadnjih desetih letih se raziskujejo možnosti uporabe sončnega sevanja za klimatizacijo in hlajenje prostorov.

Hlajenje je lahko aktivno ali pasivno.

Pri aktivnem se sončna energija pretvarja v električno s katero poganjamo hladilne naprave. Pasivni sklopi pa izkoriščajo nižjo temperaturo ponoči in shranjujejo hlad za hlajenje podnevi. Na pasiven način izkoriščamo energijo sonca predvsem za ogrevanje zgradb, ter pripravo tople vode v gospodinjstvih, javnih in komercialnih zgradbah s pomočjo sončnih kolektorjev.

8

Izkoriščanje sončne energije v zgradbi poteka običajno

• preko direktnega zajema skozi zastekljene dele ovoja, steklenjake in atrije, z akumulacijo in oddajanjem toplote v zbiralno-shranjevalni steni ali

• s pomočjo (zračnih ali vodnih) sončnih kolektorjev in • sončnih celic. (a) (b)

Slika 4.4 : (a) Pasivno izkoriščanje in (b) sončni kolektorji.

4.2.3. Neposredna pretvorba sončne energije v električno energijo ali foto napetostna pretvorba

Foto napetostna pretvorba je oblika neposredne pretvorbe energije sončnega sevanja v električno energijo. Naprava za takšno pretvorbo se imenuje sončna celica ali fotocelica.

Sončne celice so ravno pravšnje za oskrbo manjših porabnikov posebno tam, kamor ne seže električno omrežje. Primerne so za kritje potreb oddaljenih zaselkov, turističnih naselbin na otokih, gorskih koč, svetilnikov, vremenskih postaj, oddajnikov, telefonskih central,.. Prvenstvena uporaba sončnih celic je

• za poganjanje računalnikov, • ur, • igrač, • radijskih sprejemnikov in • za polnitev akumulatorjev.

(a)

Slika 4.5 : (a) Sončna celica za javno razsvetljavo.

9

Celice počasi postajajo komercialni vir energije tudi povsod tam, kjer gre za poletno dnevno porabo energije in torej ni potrebe po hranilnikih energije. Prezračevalne naprave in namakalni sistemi morajo delovati čim močneje, tem močneje sveti sonce. Danes se sončne celice in sistemi intenzivno raziskujejo in razvijajo zaradi naslednjih razlogov: - nimajo mehansko gibljivih delov, ki bi prinašali dodatne izgube - namestimo jih lahko blizu porabnika - imajo majhno težo - ne onesnažujejo okolja in ne povzročajo hrupa - ne potrebujejo dodatnih izvorov napajanja - potrebujejo majhno vzdrževanje - možna izvedba moči od 1µW do nekaj sto mega vatov - dobre dinamične karakteristike - material za izdelavo je lahko dostopen

(a)

Slika 4.6: (a) Solarni svetilnik.

Slabe lastnosti:

- zelo visoka cena oziroma visoki stroški proizvodnje električne energije - proizvodnja električne energije odvisna od intenzitete svetlobe - potreba po dodatnih akumulatorjih - nizek izkoristek

4.2.4. Sončna peč

Sončno peč ogrevajo tako, da z velikimi zrcalnimi sistemi-heliosati zbirajo in usmerjajo sončne žarke v parabolično zrcalo, ki koncentrira vso energijo v svojem gorišču, kamor postavijo peč. Zrcalne sisteme-heliosate je potrebno krmariti tako, da stalno sledijo gibanju sonca in odbijajo žarke v parabolično zrcalo.

(a) (b) (c)

Slika 4.7: Primeri heliosatov (a), (b) in (c).

10

(a) (b) (c)

Slika 4.7:Primeri manjših sončnih peči-sončni kuhalniki (a), (b) in (c).

4.3. Delovanje sončne celice Celice, ki jih vidimo na kalkulatorjih ali satelitih so tako imenovane photovoltaic celice. Photovoltaic pomeni ( photo – svetloba, voltaic – elektrika ), pretvorba sončne energije neposredno v električno energijo. Photovoltaic (PV ) celice so izdelane iz posebnih materialov imenovanih polprevodniki, kot je na primer silicij, ki je naj pogosteje uporabljen. Osnova je, ko svetloba posveti na material (semiconductor) in povzroči da, se absorbirana energija svetlobe preoblikuje na polprevodnik tako, da ta udarec energije sprosti tok elektronov. PV celice imajo tudi enega ali več električnih polj, ki vplivajo na elektrone, ki so bili sproščeni z svetlobo tako da tečejo v določeno smer. In smer toka elektronov je smer električnega toka, tako če priključimo na spodnji in zgornji strani dva kovinska priključka lahko tako postanemo odjemalci toka.

4.3.1.PV celica: kristal silicijeva celica Ko pa silicijev atom sprejme energijo v obliki toplote, lahko povzroči da nekateri elektroni zapustijo atome in prekinejo vezi. V vsakem primeru zapustijo dosedanji prostor. Tako elektroni potujejo okoli atoma in iščejo prostor, da bi zapolnili kakšno drugi prostor. To so tako imenovani free carriers, in lahko prenašajo električno napetost, vendar teh je v našem čistem siliciju zelo malo. Vendar v izboljšani obliki silicija z fosforjem, se izkaže da potrebujemo veliko manj energije da osvobodimo naše fosforjeve elektrone, ki ne tvorijo povezav z naj bližnjimi atomi in tako jih atomi ne držijo nazaj v lupino. Kot rezultat teh elektronov je veliko več prostih nosilcev kot bi jih imeli v čistem siliciju. Tako imenujemo silicij N – tip (za negativno), ker privlači elektrone in je eden del, ki tvori celico. Drugi del celice pa tvori P – tip (za pozitivno) silicij z primesmi brona, ki ima samo tri proste elektrone v zunanji lupini in posledično tri prazne prostore. Zanimiv del se začne šele ko damo skupaj silicij N – tipa in P – tipa. Pri tem pa si moramo zapomnit da ima vsaka PV celica saj eno električno polje. Brez tega polja celica nebi delovala, to polje pa dobimo ko staknemo skupaj silicij N in P tipa. Tako na enkrat prosti elektroni silicija na N, ki iščejo prazne prostore, da jih zasedejo zavzamejo prosta mesta na P strani. Ko se začne izpostavljati ravnovesje ( elektroni zasedajo prosta mesta ) napravimo oviro tako, da elektroni iz N strani vse težje prehajajo na P stran tako dolgo da ločimo električno polje na dve strani.

(a)

11

Slika 4.8: Zgradba sončne celice. Tako se električno polje obnaša kot dioda, dopušča oziroma celo spodbuja da elektroni tečejo iz P strani na N stran, vendar ne v obratni smeri. Torej imamo električno polje, ki se obnaša kot dioda v kateri se lahko elektroni gibljejo samo v eni smeri.

4.3.2. Kaj se zgodi ko posveti svetloba: Ko svetloba zadane našo solarno celico, v obliki fotonov, njena energija sprosti elektrone oziroma

mesta. Vsak foton z dovolj energije sprosti natančno eden elektron in rezultat so prav tako proste mesta. Če se

to zgodi dovolj blizu električnega polja ali pa če se znajdejo prosti elektroni in nezasedena mesta v področju vpliva, bo polje poslalo elektrone na N stran in nezasedene prostore na P stran. To povzroča nadaljnje rušenje naravne oblike in če vzpostavimo dodaten tokovni krog bodo elektroni tekli po tem krogu na prvotno stran P stran, da zasedejo proste luknje. Pretok elektronov povzroča tok in električno polje celice napetost, produkt obeh pa je delo. (a)

Slika 4.9: Delovanje sončne celice.

Kakšen je izkoristek PV celice: Na žalost najpreprostejša celica lahko absorbira le okoli 15 % ali manj sončne svetlobe. To pa zaradi tega, ker so svetlobni žarki različne valovne dolžine in zato različnega energijskega razreda. Mi pa potrebujemo točno določeno energijo žarka.

12

4.4. Učni pripomočki za prikaz sončne energije Do sedaj smo spoznali, na kakšen način lahko izkoriščamo sončno energijo, ter delovanje sončnih celic. Učitelj velikokrat predstavi obnovljive vire na podlagi razlage, ne pa s pomočjo demonstracije. Zato bom v tem poglavju predstavila učne pripomočke, s katerimi lahko prikažemo sončno energijo, ter kaj od nje dobimo. Za nekatere pripomočke potrebujemo dodaten denar, spet za druge, se lahko sami znajdemo, saj nekatere modele, lahko sestavimo kar sami doma. Zelo pogosto nastane problem pri nabavi učnih pripomočkov. Ravno zato sem se odločila, da predstavim kako lahko učitelj prikaže sončno energijo, ne da bi pri tem potreboval sestavljenko Fischer Technik. Za sestavo na primer helikopterja, potrebujemo le karton , sončno celici in motorček. Namen mojega seminarja je prikazati učno snov, ne da bi pri tem potrebovali dodatno sestavljenko ali denar. Vse kar potrebujemo je nekaj materiala in seveda domišljijo. Učenci v osmem razredu obravnavajo obnovljive vire, med katere sodi tudi sončna energija. V razredu sončno energijo prikažemo s pomočjo sončne celice in žarnice. Na prostem pa s pomočjo sonca.

4.4.1.Pripomočki za sončno peč Učenčeva naloga je da po razlagi sestavijo sončno peč, v kateri bodo skuhali skodelico čaja.

4.4.1.1. Učna ura na prostem Na začetku seminarja je predstavljena sončno peč [4.2.4 ], ki jo lahko učenci sami izdelajo in jo preizkusijo na prostem, seveda ob sončnem vremenu. Učitelj najprej razdeli učence v pet skupin po pet učencev. Vsaka skupina najprej naredi (seveda s pomočjo učitelja) delavniško in sestavno risbo, ter tehnološki list. Ko ima vsaka skupina narejeno svojo delavniško in sestavno risbo ter tehnološki list, se lotijo izdelave sončne peči. Vsaka skupina mora narediti svojo sončno peč. Pri izbiri modela sončne peči uporabijo svojo domišljijo. Učitelj jim s pomočjo prosojnice prikaže, kako izgledajo sončne peči. Dva primera vidimo spodaj. Po končani izdelavi se preselijo na šolsko dvorišče, kjer vsaka skupina preizkusi svoj izdelek. Za izdelavo poenostavljene sončne peči potrebujemo :

Vezana plošča AL –folija Al-pločevina Fe-palice Fe-pločevina

Orodja:

Vzvodne škarje Vrtalni stroj Pila

13

(a) (b)

Slika 4.10: Primera sončnih peči, ki jo lahko naredijo učenci (a) in (b).

4.4.1.2. Tehniški dan (sončna peč) Za izdelavo sončne peči je potrebno kar nekaj časa in zato je zelo dobrodošel tehniški dan na to temo. Tehniški dan poteka na prostem in sicer na šolskem dvorišču. Vsak učenec dobi list, na katerem ima potek izdelave. Vsa potrebna orodja prinesemo na šolsko dvorišče, vendar ne predaleč, saj potrebujemo elektriko za vrtalni stroj. Ves potreben material in orodja so na posebni mizi. Tudi pri tehniškem dnevu, je priporočljivo, da učenci delajo v skupinah. Po končani izdelavi vsaka skupina preizkusi svoj izdelek. Preizkus naredijo tako, da v svojo sončno peč položijo kozarec vode. Po nekem času se voda segreje. Pri sami izdelavi je potrebno učence večkrat opozoriti na varnost pri delu in sicer pri vzvodnih škarjah ter pri vrtalnem stroju. Za izdelavo poenostavljene sončne peči potrebujemo :

Vezana plošča AL –folija Al-pločevina Fe-palice Fe-pločevina

Orodja:

Vzvodne škarje Vrtalni stroj Pila

14

4.4.1.3. Izdelava prototipa (sončna peč) Za izdelavo poenostavljene sončne peči potrebujemo :

Vezana plošča AL –folija Al-pločevina Fe-palice Fe-pločevina

Orodja:

Vzvodne škarje Vrtalni stroj Pila

Izvajanje dela(praktičen del)

Praktično delo Določimo skupine učencev, ki bodo opravljali določene operacije. Učenci, ki niso razporejeni izvajajo

medfazno kontrolo. Po končanem delu skupine očistijo svoje delovna mesta. Montaža Demonstriram montažo izdelka.

Preverjanje funkcionalnosti narejenih del (Analiza in popravki)

Analiza in popravki prototipa Preizkusimo funkcionalnost. Analiziramo pomanjkljivosti in predlagamo popravke

4.4.2. Neposredna pretvorba sončne energije v električno energijo ali foto napetostna pretvorba Na začetku seminarja sem opisala način, kako se pretvori sončna energija v električno energijo [4.2.3 ]. Pri razlagi učenci ugotovijo, da je izkoristek sončne celice večji, več ko je sončne svetlobe, ki nanjo pade. Po razlagi učitelj razdeli navodila za praktičen del ure. Učenci naredijo preizkuse v dvojicah. Ura se izvede na prostem in sicer na šolskem dvorišču ali v učilnici. 1. naloga Izmerite tok in napetost sončne celice, pri čemer naj bo svetilo oddaljeno od sončne celice določeno razdaljo. Vsak par si vzame naslednje pripomočke.

Pripomočki:

• Sončna celica • Ravnilo • Vodniki s krokodilčki • Volt-amper meter • Svetilka

15

(a) (b)

Slika 4.11: (a) Vezje in (b) kako naj dejansko izgleda poskus (namesto žarnice izkoristijo sonce).

Svoje ugotovitve zapišejo v spodnjo tabelo.

.

Tabela 4.1: V tabelo učenci vpišejo svoje ugotovitve

2. naloga

Izmerite tok in napetost sončne celice, ki je prekrita z različnimi barvnimi folijami. Poskušaj prekrivati še z drugimi prosojnimi materiali. Ali lahko s tem poskusom ugotavljaš kakšno lastnost materialov? Vsak par si vzame naslednje pripomočke. Pripomočki:

• Sončna celica • Različne barvne folije in drugi prosojni materiali • Vodniki s krokodilčki • Volt-amper meter • Svetilka

16

(a)

Slika 4.12: Vezje.

Tabela 4.2: V tabelo učenci zapišejo svoje ugotovitve.

17

3.naloga

Izmeri tok in napetost sončne celice v primerih, ko je sončna celica a) Neprekrita b) Prekrita ¼ c) Prekrita ½ d) Prekrita ¾

z za svetlobo nepropustno snovjo.

Pripomočki:

• Sončna celica • Kosi lepenke v velikosti sončne celice, z odrezanimi deli za prekrivanje sončne celice • Vodniki s krokodilčki • Volt-amper meter

• Svetilka •

(a) (b)

Slika 4.13: (a) Vezje in (b) prekrivanje sončne celice.

Tabela 4.3: V tabelo učenci zapišejo svoje ugotovitve.

18

Zapiši ugotovitve:

______________________________________________________________

______________________________________________________________

S pomočjo poizkusov učenci ugotovijo, kakšne lastnosti ima sončna celica. Med delom učitelj hodi okoli in opazuje njihovo delo oziroma ugotovitve. Ura se lahko izvede tudi v učilnici, kjer namesto sonca uporabijo žarnico. Po končani uri jih učitelj opozori, da bodo naslednjo uro naredili modele na sončne celice.

4.4.3. Modeli na sončne celice

Prejšnjo uro so učenci ugotavljali lastnosti sončnih celic. Vemo, da učencem ne pomeni veliko, če samo merijo in si zapisujejo podatke, ampak da vidijo tudi njihovo delovanje. Zato sem si zamislila uro, kjer bodo učenci sestavili model na primer avtomobilčka,bobna, helikopterja , žerjava, itd. S pomočjo izdelanih modelov učenci vidijo, kaj dejansko lahko naredi sončna celica. Učenci sestavijo modele v učilnici, nato se preselijo na šolsko dvorišče.

4.4.3.1. Delo v parih

Na šoli imajo zelo malo sončnih celic, zato je bolje, da učenci delajo v dvojicah. Na samem začetku ure učitelj poda primere, kaj lahko izdelajo, ter jim pokaže primer avtomobilčka na sončne celice. Ker šola ponavadi nima pripomočkov za izdelavo modelov na sončne celice, si lahko učitelj pomaga s kartonom, plastenko ali s Fischer Technik.

Pripomočki: • Sončna celica • Kartoni • Plastenke • Fischer technik • Elastika • Motorček • Lonček • Vezana plošča • Svetilka • Še ostali uporabni pripomočki Primeri modelov:

Boben na sončne celice Za izdelavo bobna na sončne celice potrebujemo vezano ploščo, palico, lonček, motor, kolo, kos lesa v obliki valja in sončno celico. Učenci najprej sestavijo podlago, nato pritrdijo dva stebrička, večjega postavijo na sredino, manjšega pa na levo ali na desno stran. Na manjši stebriček postavijo motor. Na sprednji del motorja pa še kolo, ki ga povežejo s palico. Na koncu sledi še sončna celica, ki jo priključijo na motor. Po končani izdelavi sledi še preizkus na šolskem dvorišču.

Avtobus na sončne celice Sestavijo na podoben način kot prejšnji primer, le da tukaj potrebujejo elastiko.

19

(a) (b)

Slika 4.14: (a) Boben na sončne celice in (b) avtobus na sončne celice.

1. ura Izdelava modela lahko poteka učilnici ali na šolskem dvorišču. Prva šolska ura je namenjena , da naredijo modele. 2. ura Sledi nadaljevanje izdelka. Ko imajo končane izdelke, jih postavijo na mizo, ter si jih najprej vsi ogledajo. Učitelj po komentira modele , ter pove kaj je v redu in kaj lahko še popravijo. Po ogledu sledi testiranje posameznega modela. Na podlagi delovanja in izdelovanja učitelj oceni izdelek. Po končanem preizkusu se vsi skupaj pogovorijo o sončni energiji, ter o njenem delovanju. Tako pridejo do sklepa da je sončna energija, energija prihodnosti.

4.4.3.2. Tehniški dan (Izdelovanje modelov) Lahko tudi organiziramo tehniški dan, kjer večja skupina učencev, sestavi večji model na sončne celice. Tehniški dan poteka na prostem, kjer imajo vsa potrebna orodja za izdelavo modela. Z učiteljevo pomočjo vsaka skupina izdela svoj model, ki ga kasneje preizkusijo. Pripomočki: • Sončna celica • Kartoni • Plastenke • Fischer technik • Elastika • Motorček • Lonček • Vezana plošča • Svetilka • Še ostali uporabni pripomočki

20

Nekaj primero, ki lahko sestavijo učenci. (a) (b)

Slika 4.15: (a) Helikopter in (b) žerjav na sončne celice. (a) (b)

Slika 4.16: (a) Čoln in (b) igrača.

21

Slika 4.17:Celotna zbirka modelov .

22

4.4.3.3. Hiša varčne energije Med prakso sem zasledila model hiše na sončne celice, ki so ga naredili srednješolci iz Srednje šole tehniških strok Šiška. Za izdelavo hiše na sončne celice so potrebovali približno dva meseca. Na sliki vidimo streho, na katero so učenci pritrdili sončno celico, ki je bila osvetljene z navadno namizno svetilko. (a) (b)

Slika 4.18: (a) Streha in (b) notranjost hiše. Delovanje : Srednješolci so mi demonstrirali delovanje in sicer tako, da je najprej prižgal žarnico, nato regulator in nazadnje še stikalo. Če je bil akumulator poln se je lučka prižgala, če ne, pa je ponovno poizkusil kasneje.

Slika 4.19: Model hiše varčne energije.

23

4.20: Plakat hiše varčne energije.

24

5. Sklep Na začetku seminarja sem omenila, kako slabo so učenci osveščeni o obnovljivih virih, med katere sodi tudi sončna energija. Je res, da v osmem razredu obravnavajo obnovljive vire, vendar te razlage potekajo preko table in knjige. Vsi vemo, da si učenci veliko več zapomnijo, če nekaj naredijo sami in nato preizkusijo. S pomočjo pripomočkov učencem lahko prikažemo kakšno vlogo ima sonce, ter za kaj vse jo lahko uporabimo. Pripomočke, ki jih lahko naredijo učenci so cenovno bolj ugodni kot zbirka Fischer technik. Pri sami izdelavi si učenci še veliko več zapomnijo, kot pri sestavljenki. Najboljši pripomoček za prikaz sončnih celic je hiša varčne energije (izdelali so ga dijaki iz Srednje šole tehniških strok Šiška), kjer dejansko vidimo, kako smo lahko priskrbljeni z elektriko. Sam pripomoček je tudi uporaben za predstavitev samega nakupa sončnih celic. Vemo,da se ljudje zelo redko odločijo za solarno energijo, saj še vedno spada med zelo drage vire energije Visoki stroški investicije, in neinformiranost pogosto odvračajo ljudi od njene uporabe. Ampak cene se z leta v leto znižujejo, tako da bo morda v bližnji prihodnosti s sposobna tekmovati s konvencionalnimi energetskimi viri.

25

6. Literatura [1] Modeli na sončne celice [http://www.sunwindsolar.com/a_scripts/n_kits_tweazles.php], 26.5.2007 [2] Teorija o sonči energiji [http://ro.zrsss.si/projekti/energetika/index.htm], 26.5.2007 [3] Učni načrt, Tehnika in tehnologija , dr. Amand Papotnik, Univerza v Mariboru, Pedagoška fakulteta, predsednik Franko Florjančič, Zavod RS za šolstvo, strokovni tajnik mag. Gerhard Angleitner, Univerza v Mariboru, Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko dr. Srečko Godež, Univerza v Mariboru, Pedagoška fakulteta Ludvik Hajdinjak, OŠ Žirovnica Beno Karner, OŠ Lava, Celje dr. Slavko Kocjančič, Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta dr. Gorazd Planinšič, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za matematiko in fiziko dr. Ferdinand Trenc, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo dr. Tadej Tuma, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, Tehnika in tehnologija, Ministrstvo za šolstvo, znanost in šport, Zavod RS za šolstvo, Ljubljana, 2002 [4] Delovanje sončnih celi [ http://robin2.r.uni-mb.si/~evgen/WWW/Tehovnik/DelovanjeSC.doc ], 26.5.2007

26

7. Viri [1] Uporaba sončnih celic za [http://ro.zrsss.si/projekti/energetika/8_razred/direktno_izkoriscanje_soncnega_s.htm] , 20.5.2007. [2] Pasivno izkoriščanje [http://ro.zrsss.si/projekti/energetika/8_razred/pasivno_izkoriscanje_sevanja_son.htm] , 20.5.2007. [3] Sončna peč [ http://ro.zrsss.si/projekti/energetika/8_razred/soncna_pec.htm] , 20.5.2007. [4] Modeli [http://www.sunwindsolar.com/a_solar/solar-models.html] , 20.5.2007. [5]Plantaža sončnih celic[ http://ro.zrsss.si/projekti/energetika/8_razred/direktno_izkoriscanje_soncnega_s.htm ], 26.5.2007. [7] Sončna celica za javno razsvetljavo [http://ro.zrsss.si/projekti/energetika/8_razred/neposredna_pretvorba_soncne_ener.htm ], 26.5.2007. [8] Primeri heliosatov [ http://ro.zrsss.si/projekti/energetika/8_razred/soncna_pec.htm ], 26.5.2007. [9] Primera sončnih peči [ http://ro.zrsss.si/projekti/energetika/8_razred/slika_soncna_pec.htm ], 26.5.2007. [10] Slika vezja [ http://ro.zrsss.si/projekti/energetika/8_razred/neposredna_pretvorba_soncne_ener.htm ], 26.5.2007.

[11] Boben na sončne celice [ http://www.sunwindsolar.com/a_solar/solar-models.html ], 26.5.2007.

[12]

27