Orkugjafar í samgöngum – Verkefnið í fullri lengd

 

Höfundur: Ólafur Örn Pálmarsson
Ritstjóri: Birgir U. Ásgeirsson og Ester Ýr Jónsdóttir

Til baka

Markhópur: Nemendur í 8.-10. bekk.

Lykilorð: Orka, náttúruauðlind, endurnýjanlegt, samgöngur, loftslagsbreytingar.

Lengd: 6-10 kennslustundir.

Verklegt/vettvangsferð: Nei, en nokkrar hugmyndir án útfærslu fylgja.

Efnisyfirlit

Markmið
Hæfniviðmið og tengsl við námskrá
Lykilhugtök
Efni

Lesefni og kveikjur
Tenglar og myndbönd
Vinna nemenda
Verklegar æfingar/Vettvangsferð
Álitamál, áskoranir og tækifæri

Námsmat

Markmið

Markmið með þessu verkefni er að nemendur kynnist mismunandi tegundum orkugjafa í samgöngum í samfélagi sínu. Ný tækni hefur komið fram í framleiðslu og notkun á mismunandi orkugjöfum fyrir samgöngur til þess að nýta náttúruauðlindir Jarðar á hagkvæmari hátt. Með fjölgun mannkyns – og meiri þörf fyrir orku – og verðbreytinga á orkugjöfum – þá er mikilvægt að nemendur þekki mismunandi tegundir til að geta tekið upplýsta ákvörðun um val á samgöngumáta og tegund samgöngutækis.

Fjölbreyttar kennsluaðferðir verða notaðar til að kynna efnið fyrir nemendum en þær byggjast meðal annars á umræðum, verklegri vinnu og hópavinnu nemenda um ákveðna námsþætti.

Nemendur ígrunda sinn eigin samgöngumáta og kynnast núverandi tækni í mismunandi tegundum af samgöngum.

Hæfniviðmið og tengsl við námskrá

Verkefninu er ætlað að koma til móts við kröfur Aðalnámskrár grunnskóla 2013. Hæfniviðmiðin fyrir náttúrugreinar sem eiga við þetta verkefni eru:

  • Greint hvernig þættir eins og tæknistig, þekking, kostnaður og grunnkerfi samfélagsins hafa áhrif á hvaða lausn viðfangsefna er valin hverju sinni.
  • Gert grein fyrir hvernig niðurstöður rannsókna hafa haft áhrif á tækni og atvinnulíf í nánasta umhverfi og samfélagi og hvernig þær hafa ekki haft áhrif.
  • Unnið með samþætt viðfangsefni með vinnubrögðum náttúrugreina og tekið gagnrýna afstöðu til siðferðilegra þátta tengdum náttúru, umhverfi, samfélagi og tækni.
  • Aflað sér upplýsinga um náttúruvísindi úr heimildum á íslensku og erlendum málum.
  • Lesið texta um náttúrufræði sér til gagns, umorðað hann og túlkað myndefni honum tengt.
  • Dregið ályktanir af gögnum og gefið ólíkar skýringar með því að nota ólík sjónarhorn.
  • Tekið eftir og rætt atriði í umhverfinu sínu, gert grein fyrir áhrifum þeirra á lífsgæði og náttúru, sýnt umhverfinu umhyggju og rökrætt eigin skoðun á því.
  • Útskýrt forsendur vistvænnar hönnunar.

Lykilhugtök

  • Orkugjafar sem eru notaðir til að framkvæma vinnu koma bæði frá endurnýjanlegum orkulindum og ekki.
  • Umhverfisógnir eru ógnir sem stafa af umhverfinu eins og áhrif loftlagsbreytinga á umhverfið eða áhrif plastmengunar í sjó á lífríki sjávar.
  • Loftlagsbreytingar verða vegna aukinnar losunar á gróðurhúsalofttegundum af manna-völdum (Umhverfisstofnun, 2015).
  • Gróðurhúsalofttegundir eru lofttegundir sem valda gróðurhúsaáhrifum og hafa langan líftíma í andrúmslofti en það eru meðal annars vatnsgufa (H2O), koldíoxíð (CO2), metan (CH4), óson (O3), glaðloft (N2O), brennisteinshexaflúoríð (SF6) og ýmis halógenkolefni (Umhverfisstofnun, 2015).
  • Jarðvarmi er sú orka sem berst með vatni og gufu til yfirborðs Jarðar. Jarðvarmi er mældur í orkueiningum, t.d. júlum eða megavattstundum (Guðmundur Pálmasson, 2002).
  • Jarðvarmavirkjun er gufuaflsvirkjun sem nýtir jarðhita frá háhitasvæði til raforkuframleiðslu og hitunar á neysluvatni (Jarðvarmavirkjun, Wikipedia 2015).
  • Rafmagnsframleiðsla er framleiðsla á rafmagni en hún getur átt sér stað á ýmsan hátt, m.a. með vatnsaflsvirkjun og kjarnorkuveri.
  • Rekstrarkostnaður er sá kostnaður sem þarf að leggja fram við ákveðið verkefni á ákveðnu tímabili sem skilar sér í einhverjum tilteknum ábata fyrir þann sem leggur til kostnaðarins.
  • Kílóvattstund (kWh) er mælieining fyrir orku og er aðallega notuð fyrir raforku til heimila og fyrirtækja (Kílóvattsstund, Wikipedia 2013).
  • CO2 útblástur er útblástur koldíoxíðs vegna bruna eldsneytis í vélum.
  • Rafmagnsbíll er bíll sem knúinn er áfram af rafmótorum sem nota raforku á rafgeymi sem orkugjafa (Electric car, Wikipedia 2015).
  • Vetnisbíll er bíll sem brennur vetni eins og bensín-/metanbílar eða rafmagnsbílar sem eru knúnir vetnisrafali í stað rafhlaðna (Samtök um hreinorkubíla, 2011).
  • Metanbíll eru bíll sem knúinn er áfram af metani (CH4) sem telst þá til bíla sem notar fljótandi gas (LNG) sem orkugjafa (Natural gas vehicle, Wikipedia 2015).
  • Bensín- og dísilbílar eru bílar með brunavélar með neistakveikibúnað sem skapar neista til að nota fljótandi eldsneyti eins og bensín og dísil sem eru eldfimir vökvar (Petrol engine, Wikipedia 2015).
  • Etanólbíll er bíll sem notar etanól (C2H6O) sem orkugjafa en það er sama alkóhól og er í venjulegum áfengjum drykkjum. Etanól sem eldsneyti telst til lífeldsneytis sem verður til í landbúnaði (Ethanol fuel, Wikipedia 2015).
  • Hybridbíll, eða tvinnbíll, er bíll sem notar tvo eða fleiri orkugjafa eins og til dæmis eldsneyti fyrir hefðbundna brunavél en einnig rafmagn fyrir rafmagnsmótor (Hybrid vehicle, Wikipedia 2015).
  • Afl er vinna (eða orka) á tímaeiningu. Mælieiningin fyrir afl er W (Watt) (Power (physics), Wikipedia 2015).
  • Eyðsla í l/100 km segir til um fjölda lítra sem bíll notar af eldsneyti – yfirleitt bensín eða díesel – til að komast 100 km.

Efni

Lesefni og kveikjur

Upplýsingar um tilteknar bílategundir:

Fréttir:

Tenglar og myndbönd

Vinna nemenda

Vinna nemenda skiptist í 8 afmörkuð verkefni. Sjá fylgiskjal með verkefnum.

Verkefni 1: Vinna nemenda hefst með umræðum kennara með nemendum þar sem forhugmyndir nemenda um efnið eru kannaðar.

Verkefni 2: Umræður fara fram í hópi nemenda þar sem kannað er hvaða orkugjafa þeir þekkja sem notaðir eru á bíla, framhald af vinnunni með forhugmyndir nemenda (Verkefni 1).

Verkefni 3: Umræða í hópi hvernig framtíðarferðalögum verður háttað.

Verkefni 4: Verkefnið er afmarkað með því að biðja nemendur um að íhuga hvaða þættir skipti mestu máli, að þeirra mati, í sambandi við orkugjafa og samgöngur út frá 3 yfirflokkum en þeir eru Aðgangur og dreifing, Útblástur og heilsa, Notkun og viðhald.

Verkefni 5: Nemendur læra um jarðvarmavirkjanir með því að horfa á myndbönd af vef Orkuveitunnar, sjá f. ofan. Jafnvel má bæta við kennsluna að nemendur læri meira um rafmagnsframleiðslu og eiginleika rafmagns en það er undir hverjum kennara komið hvernig hann útfærir það. Í kjölfarið er texta af Vísindavefnum dreift til nemenda og þeir svara 2 spurningum honum tengdum.

Verkefni 6: Farið er í gagnvirkt verkefni þar sem nemendur gera samanburð á rafmagnsbíl og bensínbíl með því að nota vef Orkusetursins.

Verkefni 7: Nemendur afla sér upplýsinga um mismunandi gerðir af bílum út frá orkugjafa. Því miður er ekki mikið til af íslensku efni um þessa þætti en vísað er á það sem er til á íslensku og auk þess á heimild á ensku sem gæti nýst.

Verkefni 8: Að lokum kynna nemendur sér ákveðnar tegundir bíla og velja heimilisbíl út frá nokkrum forsendum, t.d. umhverfi og kostnaði. Þar er aðalatriðið að nemendur læri að gera samanburð við val á sínum bíl og vakni til umhugsunar um umhverfisþætti við val á bíl.

Verklegar æfingar/Vettvangsferð

Hægt er að senda nemendur á vettvang bílaumboða og fá þar kynningu á nýrri tækni í bílum, tækni sem hefur litið dagsins ljós á síðustu árum.

Til að höfða til stuðla að aukinni sköpun og verklegrar færni geta nemendur rafgreint vetni úr vatni og/eða smíðað einfalda gerð af bíl.

Álitamál, áskoranir og tækifæri

Bílar knúnir jarðefnaeldsneyti: Tími til breytinga.

Flestir Íslendingar nota heimilisbíl sem knúinn er jarðefnaeldsneyti til þess að fara á milli staða. Bílar hafa verið hluti af lífsstíl okkar síðan á fyrsta hluta 20. aldar með því að leysa af fólksflutninga á hestum.

Fólksfjöldi vex á hverju ári á Jörðinni. Orkuþörf heimsins vex enn hraðar vegna vaxandi velmegunar. Þrátt fyrir að Bandaríkin eigi einungis 2-3% af olíuauðlindum Jarðar þá er notkun landsins um 25% af heimsframleiðslunni. Heimsþörf fyrir olíu hefur aukist og hefur skapað alþjóðlegar deilur á milli ríkja, á milli útflytjenda og innflytjenda á olíu. Aukning á koldíoxíði sem verður til þegar olía brennur er að vaxa að magni í lofthjúpi Jarðar sem hefur áhrif á hlýnun Jarðar og loftlagsbreytingar. Tíðni lungnavandamála hefur aukist meðal yngra og eldra fólks sem má rekja til útblásturs úr bílum. Þrátt fyrir bætta tækni með minni eyðslu og mengandi útblæstri munu sum vandamál halda áfram að vaxa vegna þess að fleiri Jarðarbúar nota bíla sem hefur í för með sér aukna notkun orkugjafa.

Það er engin ein lausn við þeim áskorunum sem við stöndum frammi fyrir. Þær eru margar og mismunandi aðferðirnar sem litið er til og er skipt í þessa 3 flokka:

  1. Bæta nýtni á orku og setja reglur um útblástur af gróðurhúsaloftegundum. Með því að hanna bíla sem að nýta orkuna betur og eru minna mengandi, stunda vistvænan akstur og að öll hönnun bílsins stuðli að minni orkunotkun.
  2. Fækka bílum og eknum kílómetrum. Draga úr eknum kílómetrum á mann með því að nota aðrar leiðir við samgöngur (ganga, hjóla, almenningssamgöngur), sameinast í bíla, sameina mörg verkefni í eina ferð.
  3. Bíll notar aðra orkugjafa en bensín eða dísil

Þetta kennsluefni miðar að því að nemendur öðlist þekkingu á c)-lið. Rannsóknir og þróun á nýjum orkugjöfum fyrir bíla eru mjög kostnaðarsamt. Með því að taka upplýstar ákvarðarnir um jákvæðar og neikvæðar afleiðingar á áhrifum af vistvænum orkugjöfum er mikilvægt að koma í veg fyrir áskoranir sem snúa að umhverfi, heilsu, öryggi, efnahag og skipulagi sem verða til við notkun á vistvænum orkugjöfum.

Áskorun er fyrir kennara að hjálpa nemendum með texta á ensku um þetta efni þar sem lítið er til um það á íslensku. Þessa vegna legg ég til að nemendur þurfi ekki að kafa mjög djúpt í efnið og það sé miðað við getu hversu og eins.

Námsmat

Námsmatið byggist á nokkrum verkefnum til að ná fram hæfni, leikni og færni nemenda í samræmi við Aðalnámskrá. Gefið er fyrir hvert verkefni sem er hluti af lokaeinkunn fyrir þetta þemaverkefni um orkunotkun bíla. Námsmat fyrir verkefni 7 og 8 má sjá innan þeirra verkefna.

Heimildir

Northeast Sustainable Energy Association. (2002). Cars of tomorrow and the American community. Sótt af http://www.nrel.gov/education/pdfs/nesea_cars_of_tomorrow.pdf

Orkusetur. Rafbílareiknir. Sótt 12. ágúst 2015 af http://orkusetur.is/samgongur/reiknivelar/rafbilareiknir/

Orkustofnun. Fróðleikur um vistvænt eldsneyti. Sótt 12. ágúst 2015 af http://os.is/eldsneyti/vistvaent-eldsneyti/frodleikur-um-vistvaent-eldsneyti/

Orkuveita Reykjavíkur. Gufuafl. Sótt 12. ágúst 2015 af http://fraedsla.or.is/raforka/sjalfbaerraforkuframleidsla/gufuafl/

Orkuveita Reykjavíkur. Jarðvarmavirkjanir (Hellisheiði). Sótt 12. ágúst 2015 af http://fraedsla.or.is/raforka/jardvarmavirkjanir/hellisheidi/

Raforka. (22. apríl, 2013). Wikipedia, Frjálsa alfræðiritið. Sótt 21. ágúst 2015 af

https://is.wikipedia.org/wiki/K%C3%ADl%C3%B3vattstund?veaction=edit

 

 

Til kennara: Allar ábendingar eru vel þegnar og ef þú betrumbætir þetta námsefni þætti okkur gott að fá nýja útgáfu til birtingar

esteryj@hi.is eða svavap@hi.is

Comments are closed.