Forsyning, SO3 i teknologi, kemi, bioteknologi (2s) og fysik

Baggrund

Vi tager det som den naturligste ting i verden, at vi hver dag kan bruge vores mobiltelefoner, oplade elbilen, tænde for vandhaner med varmt og koldt vand, skylle ud i toiletter og slippe af med vandet fra toilet, (op)vaskemaskiner, skrue op for varmen i vores huse etc. For at kunne nyde godt af alle disse ’hverdagsting’ er vi afhængige af mange forskellige forsyningssystemer med mange tilknyttede teknologier.

Dette SO-forløb har forsyningssystemerne som fokus belyst med fagene fysik, kemi, bioteknologi og teknologi.

Indhold

Teknologi og teknologianalyse

I teknologi vælger hver gruppe et forsyningsområde og indenfor forsyningsområdet vælges to teknologier. Der udarbejdes en problemformulering. Gruppen udarbejder en sammenlignende teknologianalyse styret af problemformuleringen (og teknologianalysen). Se liste med forslag til forsyningsområder og konkrete teknologier senere i oplægget.

Hver gruppe arrangerer et besøg (for egen gruppe) til en relevant forsyningsvirksomhed. Lærerne arrangerer et fælles besøg til ”Energitårnet”, et kraftvarmeværk i Roskilde (se datoer i lectio).

Naturvidenskabsfagene i teknologianalysen

I teknologianalysen indgår, under ”viden”-delen:

Naturvidenskabelig viden – Alle teknologianalyser skal rumme viden fra enten fysik, kemi eller evt. bioteknologi. Fagsprog fra kemi, fysik eller evt. bioteknologi skal bruges. Naturvidenskabslærerne fungerer som vejledere og senere bedømmere på linje med teknologilærerne.

Forsøg – Grupperne kan vælge at lave forsøg i enten kemi eller fysik, der giver mening i gruppens problemstilling.

Mundtlige fremlæggelser

Forløbet afsluttes med mundtlige fremlæggelser af gruppernes samlede projektforløb for hele klassen. Teknologilærer og én naturvidenskabslærer deltager.

Valg af forsyningsteknologier

Hver gruppe skal vælge to teknologier indenfor det valgte forsyningsområde, som der skal udarbejdes teknologianalyser for. Teknologianalyserne skal sammenlignes, derfor er det vigtigt at vælge noget, som er relevant og interessant at sammenligne (problemformulering laves først og styrer). Herunder følger forslag til valg:

Forsyningsteknologier:

Fremstiling af elektricitet (elektrisk energi)

I vores hjem omdanner vi elektrisk energi til lys og vi anvender elektricitet til alle mulige elektroniske apparater. Det gælder tilsvarende i elbiler, eltog, elbusser etc. Denne energi er hidtil hovedsageligt blevet produceret på kraftvarmeværker. Der er en storstilet omstilling i gang til både mere elektricitet og elektricitet fremstillet på flere forskellige måder.

• Vindmøller
• Solceller
• Bølgeenergi
• Andet (hvis I kender eksisterende produkt)

Energilagring

I forbindelse med omstillingen af energisystemet fra fossile brændsler til vedvarende energikilder har vi en stor udfordring med lagring af energi. Vindmøller blæser ikke jævnt, solen skinner ikke jævnt, og forbruget af energi varierer over døgnet og over året. Energilagring er en voksende udfordring og dermed et spændende og fremadrettet teknologisk felt.

Forslag til valg til teknologianalyse indenfor lagringsteknologi:

• solceller og opladning af bilbatteri
• solfangere og oplagring i varmtvandsbeholder (privat husstand)
• kraftvarmeværk og centralt batteri
• vindmøller/solceller og centralt batteri eller andre lagre (sten/vand)
• andet (hvis I selv kender til andre muligheder)

Elnettet

Elektriciteten transporteres frem til kunden i elnettet, elnettet er meget aktuelt blevet en flaskehals med den stigende elektrificering af samfundet. Det skal udbygges, problemstillingen hænger sammen med energilagring, men andre løsninger kan/skal også tages i brug, fx:

• brug af de private kunders ellagringskapacitet som del af elsystemet
• andet (find selv de nyeste løsninger)

Varme (termisk energi) (til bolig)

Vi skal have varme i vores hjem, og det kan blive dannet vha. forskellige fremstillingsprocesser. Meget ofte er varmeforsyningen til vores boliger baseret på fjernvarmen – så det kan oplagt være jeres ene fremstillingsform. Denne fremstillingsform sammenlignes med en anden varmeproducerende teknologi. Vælg mellem:

• Naturgasfyr
• Varmepumper (jord til luft eller luft til luft)
• Biobrændselsfyr kombineret med solpaneler
• Biogas
• Andet (hvis I kender et eksisterende produkt)

Vandforsyning

Drikkevandsforsyningen er en livsnerve. Det har vi bl.a. opdaget i forbindelse med myndighedernes opfordringer til at sikre os med et lager af drikkevand til krisesituationer, hvad enten de er forårsaget af naturkatastrofer eller krig. Det danske drikkevand er næsten hundrede procent grundvand. Der er mange interessante problemstillinger knyttet til vandforsyningen, fx for meget nitrat, for højt niveau af pesticider, PFAS eller andre kemikalier. Vi har meget kalk i vores vand, og afkalkningsanlæg (blødgøringsanlæg) dukker op i større skala i disse år.  

Vælg en problemstilling og sammenlign forskellige teknologier til at håndtere det pågældende problem (kalk, nitrat, pesticider etc.).  

Spildevandshåndtering (også en forsyningsteknologi )

Vi tænker sjældent over, hvor meget infrastruktur – og dermed teknologi – der er omkring håndteringen af det, vi sender ud fra vores toiletter, køkkenvaske, opvaskemaskiner, vaskemaskiner og håndvaske. Derudover løber regnvand også i kloakken. Det er bl.a. rensningsanlæggene, der håndterer al det forurenede vand, før det sendes ud i fjorde og havet igen. Der er mange problematikker knyttet til spildevandshåndteringen, et nyt fokusområde er medicinrester, som ender med at komme ud i fjordene og havet og er skadeligt for livet i vandet. Der arbejdes også fortsat på at separere regnvand fra sådan, at det mere skadelige vand ikke løber over ved kraftige regnskyl.

Der findes også alternative spilderensningssystemer typisk til tyndt befolkede områder, fx moderne septiktankanlæg, rodzoneanlæg m.fl.     

Vælg en problemstilling og sammenlign to forskellige teknologier til at håndtere det pågældende problem.

Fremdrift (kinetisk energi) (til vores biler/transportmidler)

Vores biler skal bruge energi, som kan omdannes til fremdrift (kinetiske energi). Det sker i dag primært med benzin, diesel eller el, men der er også andre mulige alternativer. Der er en hel infrastruktur/forsyningsteknologi knyttet til at få biler og andet til at bevæge sig.

Vælg fx:

• Bioethanol (forbrændingsmotor) vs benzin
• Brint vs el
• Andet (hvis I kender eksisterende produkt)

Da projektet er et SO-forløb med tre fag, er der også flere forskellige faglige mål for forløbet. De er listet herunder:

Teknologifaglige mål

I dette projekt vil der være fokus på analysen af allerede eksisterende teknologiske systemer. I skal ikke udvikle et produkt. I skal opstille en problemformulering, men ikke med henblik på selv at udvikle og producere et produkt. I skal i problemformuleringen stille skrapt på et problem, der relaterer sig til energifremstilling. I skal undersøge problemet ved hjælp af videns-indsamling: litteratur, viden fra fysik, kemi og bioteknologi, virksomhedsbesøg og evt. egne forsøg og derefter komme med en videns-baseret konklusion.

Målene er således:

• Lav en problemformulering
• Indsaml oplysninger ved hjælp af litteratur, undervisningen i kemi og fysik, og besøg hos relevante virksomheder
• Evt. lav egne forsøg
• Lav en sammenhængende rapport bygget op over skabelonen for teknologianalyse, dvs. organiseret efter underemnerne viden, organisation, teknik og produkt
• Afslut med en klar konklusion, som besvarer problemformuleringen
• Sæt kilder på alt og slut af med referenceliste, laves i word

Fysikfaglige mål

Fysik bidrager med viden om energi og effektivitet og specifik vejledning til relevante gruppers videns-afsnit (”viden” i teknologianalysen).

Kemifaglige mål

Kemi bidrager med viden om redoxreaktioner, der bl.a. indgår i elektrokemi (batterier) og forbrændinger og specifik vejledning til relevante gruppers videns-afsnit (”viden” i teknologianalysen).

Bioteknologifaglige mål

Bioteknologi bidrager med specifik vejledning til relevante gruppers videns-afsnit (”viden” i teknologianalysen).

SO faglige mål

Gennem arbejdet med projektet og de ovenstående faglige mål opfylder I også følgende faglige SO mål:

• undersøge og afgrænse en problemstilling ved at kombinere viden og metoder fra forskellige fag og udarbejde en problemformulering
• søge, vurdere og anvende fagligt relevant information
• kombinere viden og metoder fra fagene til indsamling og analyse af empiri og bearbejdning af problemstillingen
• perspektivere den behandlede problemstilling
• demonstrere evne til faglig formidling såvel mundtligt som skriftligt, herunder beherske forskellige genrer og fremstillingsformen i en skriftlig opgavebesvarelse
• vurdere forskellige fags og metoders muligheder og begrænsninger i arbejdet med problemstillingen
• kunne anvende relevante studiemetoder samt forholde sig refleksivt til egen læreproces og eget arbejde.

Alle disse mål er i spil i dette SO-projekt, dog med hovedvægten på de tre første af målene.

Derudover arbejder I også med kollaborativ skrivning (fællesskrivning), som I er vant til fra teknologi. Dette er også et fokuspunkt i SO.