SlideShare uma empresa Scribd logo
1 de 9
Baixar para ler offline
Af Thomas Geertz-Hansen og Henrik Petersen
Solvarme og solvarmeanlæg




                                                                                  2010




                                                                         Thomas Geertz-Hansen   -   En natur/teknik-opgave
                                                                              Henrik Petersen
                                                                           Raadvad Naturskole
                                                                                   Forår 2010
Indholdsfortegnelse

Indholdsfortegnelse........................................................................................................................................... 2
Problemformulering .......................................................................................................................................... 3
Solen .................................................................................................................................................................. 3
Udnyttelse af solens energi ............................................................................................................................... 3
Vedvarende energi vs. fossil energi................................................................................................................... 4
Solvarmeanlæg .................................................................................................................................................. 5
Didaktiske overvejelser ..................................................................................................................................... 5
Undervisningsforløb .......................................................................................................................................... 6
Evaluering af undervisningsforløb..................................................................................................................... 7
Konklusion ......................................................................................................................................................... 7
Litteraturliste..................................................................................................................................................... 8
Bilag ................................................................................................................................................................... 9
   Bilag 1 ............................................................................................................................................................ 9




                                                                                    2
Problemformulering
I trinmål efter 4 klasse, under ”Menneskets samspil med naturen” står der at eleverne skal kunne ”vise
eksempler på samfundets anvendelse af ressourcer og teknik, herunder hvordan vi producerer elektricitet,
varme og papir”. Vi vil lave et undervisningsforløb i en 4. klasse om solvarme og solvarmeanlæg, hvor vi
samtidigt lader dem få en begyndende forståelse af forskellen mellem vedvarende og fossil energi. Vi har
valgt følgende problemformulering:

Hvordan kan man lave et undervisningsforløb i en 4. klasse, der belyser principperne ved solvarme og
solvarmeanlæg og som samtidig introducerer forskellen mellem fossil energi og vedvarende energi?


Solen
Solen er den stjerne, som jorden og de andre planeter i vores solsystem kredser om. Solen består primært
af grundstofferne brint (H) 74 % og Helium (He) 25 %. Solens kerne er 15,6 millioner grader C° varm,
hvorimod solens overflade ”kun” er 5.500 grader C°. Varmen stammer fra en fusionsproces der foregår i
solens kerne. Her smeltes 4 brintkerne sammen til én heliumkerne. Massen på det nye atom er lidt mindre
end den samlede masse på de fire brintkerner. Masseforskellen omsættes til energi. Energien strømmer ud
fra solens kerne som gammastråling, men mister på den lange vej ud gennem stjernen så meget energi at
den forlader solen som stråleenergi i mange forskellige bølgelængder, lige fra røntgenstråling og ultraviolet
lys til infrarødt lys og radiobølger. Det er kun en meget lille del af strålespektret, der viser sig som synligt lys
for os mennesker (bilag.1)

Jo kortere bølgelængde des mere energi. Infrarødt lys kan vi ikke se, men vi kan til gengæld mærke varmen
fra det. Det har længere bølgelængde end synligt lys og indeholder ikke meget energi (dog nok til at vi kan
mærke varmen fra det). Det ultraviolette lys har korte bølgelænder og indeholder s meget energi at det kan
sætte gang i forskellige kemiske processer, f.eks. bruning af huden samt dannelse af D-vitamin i kroppen.

Selvom jorden befinder sig 150 mio. km fra solen er det den der er kilden til stort set alt energi på jorden.
Faktisk rammer solen os med så meget energi at hvis man kunne udnytte al den solenergi der rammer
jorden blot et enkelt døgn, ville det kunne dække jordens energibehov i 27 år.


Udnyttelse af solens energi
En del af den strålingsenergi Solen sender ud i verdensrummet rammer som bekendt jorden. 31 % af denne
stråling bliver kastet tilbage ud i verdensrummet. Primært når lyset rammer skydækket, men også selve
jordoverfladen tilbagekaster noget. Mængden af lys, der reflekteres, betegnes som overfladens albedo.
Albedoen varierer alt efter overfladens karakter, f.eks. har snedækkede overflader en meget høj albedo,
hvorimod landjord har en lav albedo. Fænomenet kan erfares en varm sommerdag, hvor mørke overflader
f.eks. asfalt kan opnå ganske høje temperaturer i forhold til omgivelserne. Dette skyldes at albedoen fra
mørke overflader er ganske lav, energien bliver så at sige i stoffet frem for at blive tilbagekastet. De
resterende 69 % af solindstrålingen, bliver absorberet af jorden og dens atmosfære.




                                                         3
Igennem milliarder af år har jordens organismer (planter, alger og cyanobakterier) udnyttet solens stråler til
at opbygge sukkerstof og derved gro ved hjælp af en proces kaldet ”fotosyntesen”. En proces der som
”biprodukt” udskiller ilt, som er livsnødvendig for organismer med et aerobt åndingssystem. Formlen for
fotosyntesen ser således ud: 6 CO2 + 6 H20-strålingsenergi- C6H12O6 + 6 O2

Ved denne proces dannes der globalt set hen ved 200 milliarder tons organisk materiale årligt. Således
stammer al organisk materiale på jorden direkte eller indirekte fra solens stråler. Man kan groft opdele
solenergi i to former. Solenergi, der i en proces omdannes til elektricitet og solenergi der omdannes til
varmeenergi (termisk energi).

Solceller omsætter lysets stråling til elektricitet, Solens stråler rammer cellens materiale, som er opbygget
af grundstoffet silicium, derved tilføres stoffets elektroner energi. Pga. cellens opbygning vil elektronerne
bevæge sig i en bestemt retning og derved opstår en elektrisk strøm.

En solfanger omdanner solens stråler til termisk energi. Det vil i praksis sige at man i en solfanger lader
solens stråler opvarme en væske eller en luftart, der derefter kan ledes hen hvor den skal bruges, typisk
brugsvandet, for der at afgive den opsparede varme. I solfangeren udnyttes albedofænomenet, forstået på
den måde at man fremstiller solfangere mørke/sorte, således at de har den lavest mulige tilbagestråling af
solens strålingsenergi.

Da solen har en forventet levetid på ca. 5 mia. år endnu betragter man sollys som en vedvarende
energikilde.

Vedvarende energi vs. fossil energi
Langt den største del af jordens energiforsyning stammer i dag fra fossile brændstoffer. Fossile
brændstoffer dannes ved at organisk materiale lagres under jorden under tryk gennem millioner af år. Man
kan sige at fossil energi er solenergi der ligger oplagret i jorden. Problemet med den type energi er at vi
forbruger den langt hurtigere end den har været om at blive opbygget. Forbrændingen af disse stoffer har
dog en del negative konsekvenser for det globale miljø. Bl.a. dannes frit CO2, der er med til at opvarme
planeten med deraf følgende enorme miljøproblemer.

Ligeledes frigives der andre stoffer med negative miljøpåvirkninger. Sidst, men ikke mindst vil fossile
brændstoffer på et givet tidspunkt slippe op med formodentlig store politiske og menneskelige
omkostninger.

Som konsekvens af ovenstående, forskes der i andre alternative energiformer. Atomkraft som energikilde
har været kendt og brugt siden 40’erne. Den er forbundet med visse risikomomenter både hvad angår
udslip (3 mile Island) , nedsmeltning (Tjernobyl) samt bortskaffelse af voldsomt forurenet affald. Ligeledes
er den politiske side af sagen problematisk, da man kan frygte at atomkraft i et givent land, sideløbende
med energiproduktionen bruges til at fremstille egentlige atombomber.

Man forsker derfor i andre mindre risikofyldte energikilder, så som bølgeenergi, vandkraft, vindenergi og
andre mere eller mindre vidtløftige systemer, som alle har den fordel af de kun forurener i
fremstillingsprocessen.




                                                      4
Solvarmeanlæg
Et solvarmeanlæg omdanner solens strålingsenergi til termisk energi. De mest anvendte solvarmeanlæg
består af solvarmepaneler, der er fyldt med en varme- og frostsikker væske. Denne væske opvarmes af
solens stråler og en pumpe fører, i et lukket kredsløb, væsken igennem en varmvandsbeholder, hvor den
afgiver varmen til brugsvandet. Da solen som bekendt ikke lyser døgnet rundt og derved ikke afgiver den
nødvendige energi til anlægget, er varmtvandsbeholderen oftest tilsluttet et ”almindeligt”
centralvarmeanlæg, der således kan supplerer opvarmningen.

I andre tilfælde bruges væsken til opvarmning af boligen efter samme
princip. Dog er der oplagte problemer ved opvarmning af boligen ved hjælp
af et solvarmeanlæg. Man får størst og mest stabilt udbytte ud af anlægget,
når det er sommer hvor boligen stort set ikke har brug for opvarmning.
Derfor er det først og fremmest til opvarmning af brugsvandet, at et sådan
anlæg har sin berettigelse.

Man kan spare et sted imellem 250 og 400 liter olie om året i et almindeligt
4 families parcelhus ved hjælp af solvarme. Et moderne solvarmeanlæg kan
også producere varme om vinteren og i overskyet vejr, men effektiviteten
er i sagens natur forringet. Derfor betragtes solvarmeanlæg også med den
nuværende teknologi som et supplement, snarere end en egentlig primær
energikilde.


Didaktiske overvejelser
Når man skal arbejde med et emne som solvarme, må man overveje hvor
man skal tage sit udgangspunkt. Eleverne vil typisk have arbejdet med
temperatur, temperatursvingninger, årstider og måske andre emner, der
har berøringsflader med dette emne tidligere i skoleforløbet. Samtidigt fylder energi/klima mere og mere i
medierne og bl.a. derfor også i elevernes dagligdag.
Vi vælger at tage udgangspunkt i det der er kilden til det hele, nemlig Solen. En Power Point-præsentation
der bygger mere på den gode historie end slides fyldt med store mængder af fakta, samt et par simple
forsøg, skal vække eller måske styrke elevernes interesse for emnet.
Vi har valgt at bygge størstedelen af vores forløb op omkring praktiske forsøg, for at styrke elevernes
empirikompetence. Ved at gøre dette tilgodeser vi også de trinmål der er efter 4 klasse under
Arbejdsmåder og tankegange (Se skema). Eleverne fører logbog under hele forløbet, for at kunne beskrive
og reflektere over de forskellige forsøg.




                                                     5
Undervisningsforløb
Plan    Trinmål                  Begreber            Arbejdsmåder og               Praktisk arbejde
                                                     tankegange

 1.     Give eksempler på        Sol,                Gennemføre og beskrive        Vi stiller et glas vand samt en hvid og en sort
modul   samfundets               strålingsenergi,    enkle undersøgelser           plade i vinduet og måler/føler temperaturen
        anvendelse af            termisk energi,     og eksperimenter              flere gange i løbet af modulet. Vi snakker om
        ressourcer og teknik,
                                 astronomiske                                      hvad der sker med temperaturen.
        herunder hvordan vi                          Arbejde hensigtsmæssigt
        producerer               afstande, albedo.                                 Power Point med teoretisk oplæg om sol og
                                                     med forskellige
        elektricitet, varme og                       undersøgelses- metoder og     varme.
        papir                                        udstyr indendørs og           Eleverne udstyres med termometre og bliver
                                                     udendørs                      sendt udenfor med opgaven: Hvor kan du
                                                                                   finde den varmeste temperatur og hvor kan
                                                                                   du finde den laveste?


 2.     Give eksempler på        Strålingsenergi,    Formulere spørgsmål og        I starten af timen stilles tre plastflasker med
modul   samfundets               termisk energi og   fremsætte hypoteser på        vand i vinduet. Den ene er klar, den anden
        anvendelse af            albedo.             baggrund af iagttagelser,     hvid og den sidste sort. Flaskerne bruges til
        ressourcer og teknik,                        oplevelser og mindre
                                                                                   illustration af varmeoptagelse. Eleverne får et
        herunder hvordan vi                          undersøgelser.
        producerer                                   Gennemføre og beskrive        skema de skal udfylde, hvor de skal opstille
        elektricitet, varme og                       enkle undersøgelser           hypoteser.
        papir                                        og eksperimenter              Mens flaskeforsøget kører fremstiller eleverne
                                                                                   modeller af ”udestuer” i pap og køkkenfilm.



 3.     Give eksempler på        Strålingsenergi,    Gennemføre og beskrive        Udestuen som er fremstillet i andet modul
modul   samfundets               termisk energi og   enkle undersøgelser           skal nu i spil. Et termometer sættes op på den
        anvendelse af            albedo.             og eksperimenter              ene væg uden direkte sollys. Et skema med
        ressourcer og teknik,                                                      temperatur udfyldes efter målinger hvert
        herunder hvordan vi                                                        andet minut. Derefter produceres et
        producerer                                                                 koordinatsystem over målingerne (her kan
        elektricitet, varme og                                                     f.eks. bruges regneark). Eksperimenter med
        papir                                                                      forskellig bagvæg i udestuen, f.eks.: Sort
                                                                                   karton, hvidt papir, sølvpapir, etc.
                                                                                   Ligeledes kan man eksperimentere med hvad
                                                                                   der sker når solen forsvinder og hvad man kan
                                                                                   gøre for at holde på varmen.

 4.     Give eksempler på        Energikilder,       Sammenligne resultater og     Power Point med teoretisk oplæg om
modul   samfundets               fossile             data af både praktiske        solvarmeanlæg. Præsentationen bygger på de
        anvendelse af            brændstoffer,       og mere teoretiske            forsøg eleverne har lavet. Da solvarme i dag
                                                     undersøgelser gennem
        ressourcer og teknik,    CO2, forurening                                   kun sjældent er den primære energikilde, vil vi
                                                     tegninger, diagrammer,
        herunder hvordan vi                          tabeller, digitale billeder   her også komme ind på hvor vores energi
        producerer                                   eller lydoptagelser           ellers kommer fra.
        elektricitet, varme og                                                     Eleverne laver et begrebskort over hvor
        papir.                                                                     energien til vores husstande kommer fra.




                                                            6
Evaluering af undervisningsforløb
Undervejs og efter hvert undervisningsforløb i natur/teknik er det vigtigt at evaluere med eleverne så de
bliver gjort opmærksomme på at:

                1. De ved noget, som de ikke vidste før.
                2. De er blevet bedre til at kunne gøre noget.
                3. De har prøvet noget for første gang.

Dette kan bl.a. synliggøres for eleverne (og underviseren) ved brug af begrebskort og evt. tests/spørgeark,
udarbejdet til emnet på baggrund af punkterne under ”begreber” i skemaet for undervisningsforløbet.
Endvidere ville mundtlig fremstilling ved foredrag være med til at skabe opmærksomhed for ovenstående
punkter for den enkelte elev såvel som for hele klassen.

I vores forløb vil vi vælge at evaluere på følgende måde: Efter/under hvert modul skal eleverne føre logbog,
som skal vise elevernes egen refleksion over læring og fagligt udbytte. Samtidigt skal også læreren føre
logbog med egne iagttagelser og refleksion. I en fragmenteret hverdag kan det være en stor hjælp både i
forhold til undervisningen her og nu men også for at opkvalificere sin undervisning på længere sigt.

Vi vælger at slutte forløbet af med at eleverne laver et begrebskort over emnet. Begrebskortet er et godt
evalueringsværktøj, da det viser om eleverne forstår sammenhængen mellem de forskellige begreber.

Vi antager at logbog og begrebskort er gennemgående evalueringsværktøjer og derfor ikke noget der
kræver særlig introduktion for eleverne.




Konklusion
Når eleverne har været igennem et forløb af denne type, har de tilegnet sig viden om begreber som nævnt i
skemaet med undervisningsforløbet. Samtidigt har de undersøgt og eksperimenteret sig frem til større
viden inden for emnet. Samtidigt er det et emne som eleverne kan forholde sig til, da de konstant bliver
konfronteret med problematikkerne i det i bl.a. medierne.




                                                     7
Litteraturliste
Bøger:
Bjarne Golles m.fl., Natur/teknik – en fagdidaktik, Klim, 2007
Anne-Lise Lykke-Andersen m.fl., Naturgeografi – Jorden og mennesket, GO, 2008

Websider:
www.videnskab.dk
www.climateminds.dk
www.danfossuniverse.com
www.denstoredanske.dk




                                                  8
Bilag

Bilag 1




          9

Mais conteúdo relacionado

Destaque

Зробимо україну чистою! 2013
Зробимо україну чистою! 2013Зробимо україну чистою! 2013
Зробимо україну чистою! 2013Yuri Pyvovarenko
 
MvSM: 4) Moje značka v SM
MvSM: 4) Moje značka v SMMvSM: 4) Moje značka v SM
MvSM: 4) Moje značka v SMMatez Jindra
 
Королевское место Аккаунт-директора
Королевское место Аккаунт-директораКоролевское место Аккаунт-директора
Королевское место Аккаунт-директораPROFITESTER
 
Madre Una Sola[1][2][1]
Madre Una Sola[1][2][1]Madre Una Sola[1][2][1]
Madre Una Sola[1][2][1]Claudia Magana
 
Basherri sarea lanpostuak sustatzeko ponentzirako proposamena
Basherri sarea   lanpostuak sustatzeko ponentzirako proposamenaBasherri sarea   lanpostuak sustatzeko ponentzirako proposamena
Basherri sarea lanpostuak sustatzeko ponentzirako proposamenaRafaela Romero
 
ruidos en la comunicacion oscar I
ruidos en la comunicacion oscar Iruidos en la comunicacion oscar I
ruidos en la comunicacion oscar IOSCAR IBAÑEZ
 
Reglas basicas para la tercera edad1
Reglas basicas para la tercera edad1Reglas basicas para la tercera edad1
Reglas basicas para la tercera edad1jmpero
 
交點台北Vol.10 - 謝宇程 - 關於教育的一二三本書
交點台北Vol.10  - 謝宇程 - 關於教育的一二三本書 交點台北Vol.10  - 謝宇程 - 關於教育的一二三本書
交點台北Vol.10 - 謝宇程 - 關於教育的一二三本書 交點
 
ATCC交點#5 -Dannie - Fly with me
ATCC交點#5 -Dannie - Fly with meATCC交點#5 -Dannie - Fly with me
ATCC交點#5 -Dannie - Fly with me交點
 
proposl mini evan
proposl mini evanproposl mini evan
proposl mini evanEvan Labur
 

Destaque (20)

Зробимо україну чистою! 2013
Зробимо україну чистою! 2013Зробимо україну чистою! 2013
Зробимо україну чистою! 2013
 
тф (агенты)
тф (агенты)тф (агенты)
тф (агенты)
 
MvSM: 4) Moje značka v SM
MvSM: 4) Moje značka v SMMvSM: 4) Moje značka v SM
MvSM: 4) Moje značka v SM
 
Rosas
RosasRosas
Rosas
 
Королевское место Аккаунт-директора
Королевское место Аккаунт-директораКоролевское место Аккаунт-директора
Королевское место Аккаунт-директора
 
植牙與假牙
植牙與假牙植牙與假牙
植牙與假牙
 
Egzamin gimnazjalny 2013
Egzamin gimnazjalny 2013Egzamin gimnazjalny 2013
Egzamin gimnazjalny 2013
 
Madre Una Sola[1][2][1]
Madre Una Sola[1][2][1]Madre Una Sola[1][2][1]
Madre Una Sola[1][2][1]
 
Calaveras
CalaverasCalaveras
Calaveras
 
Basherri sarea lanpostuak sustatzeko ponentzirako proposamena
Basherri sarea   lanpostuak sustatzeko ponentzirako proposamenaBasherri sarea   lanpostuak sustatzeko ponentzirako proposamena
Basherri sarea lanpostuak sustatzeko ponentzirako proposamena
 
ruidos en la comunicacion oscar I
ruidos en la comunicacion oscar Iruidos en la comunicacion oscar I
ruidos en la comunicacion oscar I
 
Reglas basicas para la tercera edad1
Reglas basicas para la tercera edad1Reglas basicas para la tercera edad1
Reglas basicas para la tercera edad1
 
Usabilidad web
Usabilidad webUsabilidad web
Usabilidad web
 
In memoriam
In memoriamIn memoriam
In memoriam
 
交點台北Vol.10 - 謝宇程 - 關於教育的一二三本書
交點台北Vol.10  - 謝宇程 - 關於教育的一二三本書 交點台北Vol.10  - 謝宇程 - 關於教育的一二三本書
交點台北Vol.10 - 謝宇程 - 關於教育的一二三本書
 
fdfdfdfdfdfdf
fdfdfdfdfdfdffdfdfdfdfdfdf
fdfdfdfdfdfdf
 
Web 2 Na Tutoria
Web 2 Na  TutoriaWeb 2 Na  Tutoria
Web 2 Na Tutoria
 
áLbum esdras
áLbum esdrasáLbum esdras
áLbum esdras
 
ATCC交點#5 -Dannie - Fly with me
ATCC交點#5 -Dannie - Fly with meATCC交點#5 -Dannie - Fly with me
ATCC交點#5 -Dannie - Fly with me
 
proposl mini evan
proposl mini evanproposl mini evan
proposl mini evan
 

4. energi og produktion

  • 1. Af Thomas Geertz-Hansen og Henrik Petersen Solvarme og solvarmeanlæg 2010 Thomas Geertz-Hansen - En natur/teknik-opgave Henrik Petersen Raadvad Naturskole Forår 2010
  • 2. Indholdsfortegnelse Indholdsfortegnelse........................................................................................................................................... 2 Problemformulering .......................................................................................................................................... 3 Solen .................................................................................................................................................................. 3 Udnyttelse af solens energi ............................................................................................................................... 3 Vedvarende energi vs. fossil energi................................................................................................................... 4 Solvarmeanlæg .................................................................................................................................................. 5 Didaktiske overvejelser ..................................................................................................................................... 5 Undervisningsforløb .......................................................................................................................................... 6 Evaluering af undervisningsforløb..................................................................................................................... 7 Konklusion ......................................................................................................................................................... 7 Litteraturliste..................................................................................................................................................... 8 Bilag ................................................................................................................................................................... 9 Bilag 1 ............................................................................................................................................................ 9 2
  • 3. Problemformulering I trinmål efter 4 klasse, under ”Menneskets samspil med naturen” står der at eleverne skal kunne ”vise eksempler på samfundets anvendelse af ressourcer og teknik, herunder hvordan vi producerer elektricitet, varme og papir”. Vi vil lave et undervisningsforløb i en 4. klasse om solvarme og solvarmeanlæg, hvor vi samtidigt lader dem få en begyndende forståelse af forskellen mellem vedvarende og fossil energi. Vi har valgt følgende problemformulering: Hvordan kan man lave et undervisningsforløb i en 4. klasse, der belyser principperne ved solvarme og solvarmeanlæg og som samtidig introducerer forskellen mellem fossil energi og vedvarende energi? Solen Solen er den stjerne, som jorden og de andre planeter i vores solsystem kredser om. Solen består primært af grundstofferne brint (H) 74 % og Helium (He) 25 %. Solens kerne er 15,6 millioner grader C° varm, hvorimod solens overflade ”kun” er 5.500 grader C°. Varmen stammer fra en fusionsproces der foregår i solens kerne. Her smeltes 4 brintkerne sammen til én heliumkerne. Massen på det nye atom er lidt mindre end den samlede masse på de fire brintkerner. Masseforskellen omsættes til energi. Energien strømmer ud fra solens kerne som gammastråling, men mister på den lange vej ud gennem stjernen så meget energi at den forlader solen som stråleenergi i mange forskellige bølgelængder, lige fra røntgenstråling og ultraviolet lys til infrarødt lys og radiobølger. Det er kun en meget lille del af strålespektret, der viser sig som synligt lys for os mennesker (bilag.1) Jo kortere bølgelængde des mere energi. Infrarødt lys kan vi ikke se, men vi kan til gengæld mærke varmen fra det. Det har længere bølgelængde end synligt lys og indeholder ikke meget energi (dog nok til at vi kan mærke varmen fra det). Det ultraviolette lys har korte bølgelænder og indeholder s meget energi at det kan sætte gang i forskellige kemiske processer, f.eks. bruning af huden samt dannelse af D-vitamin i kroppen. Selvom jorden befinder sig 150 mio. km fra solen er det den der er kilden til stort set alt energi på jorden. Faktisk rammer solen os med så meget energi at hvis man kunne udnytte al den solenergi der rammer jorden blot et enkelt døgn, ville det kunne dække jordens energibehov i 27 år. Udnyttelse af solens energi En del af den strålingsenergi Solen sender ud i verdensrummet rammer som bekendt jorden. 31 % af denne stråling bliver kastet tilbage ud i verdensrummet. Primært når lyset rammer skydækket, men også selve jordoverfladen tilbagekaster noget. Mængden af lys, der reflekteres, betegnes som overfladens albedo. Albedoen varierer alt efter overfladens karakter, f.eks. har snedækkede overflader en meget høj albedo, hvorimod landjord har en lav albedo. Fænomenet kan erfares en varm sommerdag, hvor mørke overflader f.eks. asfalt kan opnå ganske høje temperaturer i forhold til omgivelserne. Dette skyldes at albedoen fra mørke overflader er ganske lav, energien bliver så at sige i stoffet frem for at blive tilbagekastet. De resterende 69 % af solindstrålingen, bliver absorberet af jorden og dens atmosfære. 3
  • 4. Igennem milliarder af år har jordens organismer (planter, alger og cyanobakterier) udnyttet solens stråler til at opbygge sukkerstof og derved gro ved hjælp af en proces kaldet ”fotosyntesen”. En proces der som ”biprodukt” udskiller ilt, som er livsnødvendig for organismer med et aerobt åndingssystem. Formlen for fotosyntesen ser således ud: 6 CO2 + 6 H20-strålingsenergi- C6H12O6 + 6 O2 Ved denne proces dannes der globalt set hen ved 200 milliarder tons organisk materiale årligt. Således stammer al organisk materiale på jorden direkte eller indirekte fra solens stråler. Man kan groft opdele solenergi i to former. Solenergi, der i en proces omdannes til elektricitet og solenergi der omdannes til varmeenergi (termisk energi). Solceller omsætter lysets stråling til elektricitet, Solens stråler rammer cellens materiale, som er opbygget af grundstoffet silicium, derved tilføres stoffets elektroner energi. Pga. cellens opbygning vil elektronerne bevæge sig i en bestemt retning og derved opstår en elektrisk strøm. En solfanger omdanner solens stråler til termisk energi. Det vil i praksis sige at man i en solfanger lader solens stråler opvarme en væske eller en luftart, der derefter kan ledes hen hvor den skal bruges, typisk brugsvandet, for der at afgive den opsparede varme. I solfangeren udnyttes albedofænomenet, forstået på den måde at man fremstiller solfangere mørke/sorte, således at de har den lavest mulige tilbagestråling af solens strålingsenergi. Da solen har en forventet levetid på ca. 5 mia. år endnu betragter man sollys som en vedvarende energikilde. Vedvarende energi vs. fossil energi Langt den største del af jordens energiforsyning stammer i dag fra fossile brændstoffer. Fossile brændstoffer dannes ved at organisk materiale lagres under jorden under tryk gennem millioner af år. Man kan sige at fossil energi er solenergi der ligger oplagret i jorden. Problemet med den type energi er at vi forbruger den langt hurtigere end den har været om at blive opbygget. Forbrændingen af disse stoffer har dog en del negative konsekvenser for det globale miljø. Bl.a. dannes frit CO2, der er med til at opvarme planeten med deraf følgende enorme miljøproblemer. Ligeledes frigives der andre stoffer med negative miljøpåvirkninger. Sidst, men ikke mindst vil fossile brændstoffer på et givet tidspunkt slippe op med formodentlig store politiske og menneskelige omkostninger. Som konsekvens af ovenstående, forskes der i andre alternative energiformer. Atomkraft som energikilde har været kendt og brugt siden 40’erne. Den er forbundet med visse risikomomenter både hvad angår udslip (3 mile Island) , nedsmeltning (Tjernobyl) samt bortskaffelse af voldsomt forurenet affald. Ligeledes er den politiske side af sagen problematisk, da man kan frygte at atomkraft i et givent land, sideløbende med energiproduktionen bruges til at fremstille egentlige atombomber. Man forsker derfor i andre mindre risikofyldte energikilder, så som bølgeenergi, vandkraft, vindenergi og andre mere eller mindre vidtløftige systemer, som alle har den fordel af de kun forurener i fremstillingsprocessen. 4
  • 5. Solvarmeanlæg Et solvarmeanlæg omdanner solens strålingsenergi til termisk energi. De mest anvendte solvarmeanlæg består af solvarmepaneler, der er fyldt med en varme- og frostsikker væske. Denne væske opvarmes af solens stråler og en pumpe fører, i et lukket kredsløb, væsken igennem en varmvandsbeholder, hvor den afgiver varmen til brugsvandet. Da solen som bekendt ikke lyser døgnet rundt og derved ikke afgiver den nødvendige energi til anlægget, er varmtvandsbeholderen oftest tilsluttet et ”almindeligt” centralvarmeanlæg, der således kan supplerer opvarmningen. I andre tilfælde bruges væsken til opvarmning af boligen efter samme princip. Dog er der oplagte problemer ved opvarmning af boligen ved hjælp af et solvarmeanlæg. Man får størst og mest stabilt udbytte ud af anlægget, når det er sommer hvor boligen stort set ikke har brug for opvarmning. Derfor er det først og fremmest til opvarmning af brugsvandet, at et sådan anlæg har sin berettigelse. Man kan spare et sted imellem 250 og 400 liter olie om året i et almindeligt 4 families parcelhus ved hjælp af solvarme. Et moderne solvarmeanlæg kan også producere varme om vinteren og i overskyet vejr, men effektiviteten er i sagens natur forringet. Derfor betragtes solvarmeanlæg også med den nuværende teknologi som et supplement, snarere end en egentlig primær energikilde. Didaktiske overvejelser Når man skal arbejde med et emne som solvarme, må man overveje hvor man skal tage sit udgangspunkt. Eleverne vil typisk have arbejdet med temperatur, temperatursvingninger, årstider og måske andre emner, der har berøringsflader med dette emne tidligere i skoleforløbet. Samtidigt fylder energi/klima mere og mere i medierne og bl.a. derfor også i elevernes dagligdag. Vi vælger at tage udgangspunkt i det der er kilden til det hele, nemlig Solen. En Power Point-præsentation der bygger mere på den gode historie end slides fyldt med store mængder af fakta, samt et par simple forsøg, skal vække eller måske styrke elevernes interesse for emnet. Vi har valgt at bygge størstedelen af vores forløb op omkring praktiske forsøg, for at styrke elevernes empirikompetence. Ved at gøre dette tilgodeser vi også de trinmål der er efter 4 klasse under Arbejdsmåder og tankegange (Se skema). Eleverne fører logbog under hele forløbet, for at kunne beskrive og reflektere over de forskellige forsøg. 5
  • 6. Undervisningsforløb Plan Trinmål Begreber Arbejdsmåder og Praktisk arbejde tankegange 1. Give eksempler på Sol, Gennemføre og beskrive Vi stiller et glas vand samt en hvid og en sort modul samfundets strålingsenergi, enkle undersøgelser plade i vinduet og måler/føler temperaturen anvendelse af termisk energi, og eksperimenter flere gange i løbet af modulet. Vi snakker om ressourcer og teknik, astronomiske hvad der sker med temperaturen. herunder hvordan vi Arbejde hensigtsmæssigt producerer afstande, albedo. Power Point med teoretisk oplæg om sol og med forskellige elektricitet, varme og undersøgelses- metoder og varme. papir udstyr indendørs og Eleverne udstyres med termometre og bliver udendørs sendt udenfor med opgaven: Hvor kan du finde den varmeste temperatur og hvor kan du finde den laveste? 2. Give eksempler på Strålingsenergi, Formulere spørgsmål og I starten af timen stilles tre plastflasker med modul samfundets termisk energi og fremsætte hypoteser på vand i vinduet. Den ene er klar, den anden anvendelse af albedo. baggrund af iagttagelser, hvid og den sidste sort. Flaskerne bruges til ressourcer og teknik, oplevelser og mindre illustration af varmeoptagelse. Eleverne får et herunder hvordan vi undersøgelser. producerer Gennemføre og beskrive skema de skal udfylde, hvor de skal opstille elektricitet, varme og enkle undersøgelser hypoteser. papir og eksperimenter Mens flaskeforsøget kører fremstiller eleverne modeller af ”udestuer” i pap og køkkenfilm. 3. Give eksempler på Strålingsenergi, Gennemføre og beskrive Udestuen som er fremstillet i andet modul modul samfundets termisk energi og enkle undersøgelser skal nu i spil. Et termometer sættes op på den anvendelse af albedo. og eksperimenter ene væg uden direkte sollys. Et skema med ressourcer og teknik, temperatur udfyldes efter målinger hvert herunder hvordan vi andet minut. Derefter produceres et producerer koordinatsystem over målingerne (her kan elektricitet, varme og f.eks. bruges regneark). Eksperimenter med papir forskellig bagvæg i udestuen, f.eks.: Sort karton, hvidt papir, sølvpapir, etc. Ligeledes kan man eksperimentere med hvad der sker når solen forsvinder og hvad man kan gøre for at holde på varmen. 4. Give eksempler på Energikilder, Sammenligne resultater og Power Point med teoretisk oplæg om modul samfundets fossile data af både praktiske solvarmeanlæg. Præsentationen bygger på de anvendelse af brændstoffer, og mere teoretiske forsøg eleverne har lavet. Da solvarme i dag undersøgelser gennem ressourcer og teknik, CO2, forurening kun sjældent er den primære energikilde, vil vi tegninger, diagrammer, herunder hvordan vi tabeller, digitale billeder her også komme ind på hvor vores energi producerer eller lydoptagelser ellers kommer fra. elektricitet, varme og Eleverne laver et begrebskort over hvor papir. energien til vores husstande kommer fra. 6
  • 7. Evaluering af undervisningsforløb Undervejs og efter hvert undervisningsforløb i natur/teknik er det vigtigt at evaluere med eleverne så de bliver gjort opmærksomme på at: 1. De ved noget, som de ikke vidste før. 2. De er blevet bedre til at kunne gøre noget. 3. De har prøvet noget for første gang. Dette kan bl.a. synliggøres for eleverne (og underviseren) ved brug af begrebskort og evt. tests/spørgeark, udarbejdet til emnet på baggrund af punkterne under ”begreber” i skemaet for undervisningsforløbet. Endvidere ville mundtlig fremstilling ved foredrag være med til at skabe opmærksomhed for ovenstående punkter for den enkelte elev såvel som for hele klassen. I vores forløb vil vi vælge at evaluere på følgende måde: Efter/under hvert modul skal eleverne føre logbog, som skal vise elevernes egen refleksion over læring og fagligt udbytte. Samtidigt skal også læreren føre logbog med egne iagttagelser og refleksion. I en fragmenteret hverdag kan det være en stor hjælp både i forhold til undervisningen her og nu men også for at opkvalificere sin undervisning på længere sigt. Vi vælger at slutte forløbet af med at eleverne laver et begrebskort over emnet. Begrebskortet er et godt evalueringsværktøj, da det viser om eleverne forstår sammenhængen mellem de forskellige begreber. Vi antager at logbog og begrebskort er gennemgående evalueringsværktøjer og derfor ikke noget der kræver særlig introduktion for eleverne. Konklusion Når eleverne har været igennem et forløb af denne type, har de tilegnet sig viden om begreber som nævnt i skemaet med undervisningsforløbet. Samtidigt har de undersøgt og eksperimenteret sig frem til større viden inden for emnet. Samtidigt er det et emne som eleverne kan forholde sig til, da de konstant bliver konfronteret med problematikkerne i det i bl.a. medierne. 7
  • 8. Litteraturliste Bøger: Bjarne Golles m.fl., Natur/teknik – en fagdidaktik, Klim, 2007 Anne-Lise Lykke-Andersen m.fl., Naturgeografi – Jorden og mennesket, GO, 2008 Websider: www.videnskab.dk www.climateminds.dk www.danfossuniverse.com www.denstoredanske.dk 8