Õppeprogrammid

Õppeprogramm tutvustab õpilastele kütuseelementide tööpõhimõtet ja nende kasutust energia muundamisel. Fookuses on kütuseelementide võime muundada keemilist energiat elektriks. Kui palju kasu suudavad sellised kütuseelemendid tuua taastuvenergia kontekstis? Kasutades Fischertechnik kütuseelemente on võimalik teha praktilisi katseid ja jälgida energiamuundumist.

Kütuseelementide tööpõhimõtte paremaks mõistmiseks tutvustatakse PROFI FUEL CELL KITi kasutusjuhendiga, kus on selgitatud kütuseelementide ohutu käsitsemise põhimõtteid. Ohutusjuhiste järgimine on katsete läbiviimisel oluline.

Õpilased uurivad keemilise energia muundamist elektriks kasutades vesiniku ja hapniku vahelist keemilist reaktsiooni. Kütuseelement, mida nimetatakse pööratavaks kütuseelemendiks, võimaldab:

• toota elektrienergiat vesinikust ja hapnikust (energiamuundur);
• kasutada elektrolüüsi reaktsioonis tekkinud liigset taastuvenergiat, et muuta elektrienergia taas keemiliseks energiaks.

Programm sisaldab kahte osa:

1. Ehitusülesanne: Õpilased loevad esmalt läbi kütuseelemendi kasutusjuhendi, seejärel ehitavad laadimisjaama ja kütuseelemendiga sõiduki. Olulised tööetapid on  kütuseelemendi täitmine ja ühendamine ning päikesemoodulite abil vesiniku ja hapniku tootmine. Töö käigus saab jälgida, kuidas valguse intensiivsus mõjutab gaaside tootmist ja laadimisprotsessi kiirust.
2. Teema- ja eksperimentaalsed ülesanded: Õpilastele antakse ülesanne leida sõidukile optimaalseim  vähima energiatarbega seadistus ja sõidustiil. Õpilased vastavad küsimustele, jälgivad kütuseelemendi tööprotsesse ning mõõdavad energiatarvet auto sirges ja kurvilises sõidus. Samuti uuritakse, kuidas sõiduki juhtimine muutub vastavalt veorataste seadistusele.

Lisaks põhikatsetele saavad õpilased testida kütuseelemendi tööd paralleelselt päikesemoodulitega või kasutada seda koos teiste Fischertechniki mudelitega, et avardada oma arusaama erinevate energiamuundurite koostööst.

Programmiga antakse õpilastele teadmised inimkonna energiatootmise ajaloost ja selle mõjust Maa kliimale.

Õppeprogrammi eesmärgiks on uurida tuuleenergia kasutamist läbi kolme erineva mudeli ja päikeseenergia kasutamist funktsioneeriva päikesepatareiga mudeli abil. Lisaks tutvutakse alternatiivsete taastuvenergia tootmisviisidega.

Õpilane omandab teadmised erinevatest taastuvenergia vormidest ja energiamuunduritest, keskendudes tuuleenergia muundamisele mehaaniliseks ja elektrienergiaks. Õpilane mõistab tuuleenergia süsteemide tõhusust ning nende erineva disainiga toodete tehnilisi väljakutseid. Õpilane oskab arvutada tuuleenergia potentsiaali, kasutada mõõteseadmeid ning analüüsida tuuleenergia eeliseid ja puudusi.

Praktikum viiakse läbi õppeklassis või konkreetse haridusasutuse klassiruumis. Õpilased jagatakse 2-4 liikmelistesse gruppidesse, grupid läbivad  kolm viiekümneminutilist praktikumi.

Programmiga antakse õpilastele teadmised inimkonna energiatootmise ajaloost ja selle mõjust Maa kliimale. Eesmärgiks on tekitada õpilastes huvi  taastuvenergia tootmise viiside ja võimaluste vastu ning soovi mõelda kaasa sobivate energialahenduste üle (nn kliimaärevus on vähenenud ja tegevus suunatud lahenduste otsimisele).

Praktikum viiakse läbi programmi pakkuja õppeklassis või konkreetse haridusasutuse klassiruumis.Õpilased jagatakse 3-4 liikmelistesse gruppidesse, grupid läbivad  kolm praktikumi:

1. Tuuleenergia praktikum - muudetakse tuulegeneraatori seadistusi ning jälgitakse mõõtmisseadmetega muutuste mõju energia tootmisele.
2. Päikeseenergia praktikum - muudetakse päikesepaneeli seadistusi ning jälgitakse mõõtmisseadmega muutuste mõju energia tootmisele.
3. Energia tootmine ja tarbimine Metsamõisas -  Puhta vee teemapargi -  energiatootmise näitel - Vaatlustulemuste kaudu analüüsivad õpilased taastuvenergia tootmist ja kasutamist ning salvestamist.

Praktikumid koosnevad ülesannetest, kus on lõimitud erinevad õppeained - bioloogia, füüsika, geograafia, keemia. Õpilased vaatlevad, koguvad andmeid, analüüsivad, teevad järeldusi ja leiavad lahendusi. Praktikumides täidetakse töölehti.

Andmete saamiseks ja analüüsimiseks kasutatakse PASCO taastuvenergia mõõtekomplekte WIFI-ga ühendatult. Andurite seas on voltmeeter, ampermeeter, temperatuuri- ja valgusmõõtja, GPS tuulemõõtja  ja energia tootmise ning tarbimise rakendus  SPARKuve. 

Praktikumide läbimisel õpilane:

• On saanud teadmised kliima soojenemise põhjustest ning mõistab seoseid energiatootmise ja kliimamuutuste vahel;
• toob näiteid energiaallikate ja energiatootmise mõjust loodusele;
• on uurinud taastuvenergia tootmise tõhusust tuule ja päikese abil ning teab läbi praktikumide nende eeliseid;
• on vaadelnud ja analüüsinud töötavat taastuvenergia rakendust SPARKuve näitel ja nimetab taastuvenergia eeliseid;
• mõtleb kaasa sobivate energialahenduste üle, tuues näiteid energiaprobleemidest, mis on seotud meie geograafilise asukohaga.
• teab energia säästmise võimalusi ning väärtustab säästlikku energia tarbimist.

Programm on valminud Roc Al Mare Kooli tellimusel 2018. Sobilik noortele, kelle teadmised võimaldavad arusaamist inimtegevuse, looduse ja pärandkultuuri vastasseisust ja harmooniast reaalelus.  Programmil külastame, Maardu järve, Maardu keemiakombinaadi, Muuga (Uus) sadama, Maardu linna,  Rootsi-Kallavere küla, ja selle muuseumi, Rebala muinsuskaitseala, Koljunuki sadama, Ülgase fosforiidikaevanduse, Tallinna prügila, Pilpaküla (Maardu põhjakarjääride ala) inimtegevuse mõju loodusele ja pärandkultuurile ning harmooniat. 

Ubari Loodustarkuse Keskus ja Puhta vee teemapark  õppeprogrammide tellimusi saab teha meie veebis: www.okokratt.ee/register/