Kształcenie w zakresie odnawialnych źródeł energii oraz racjonalnego gospodarowania energią, przy pomocy zestawów do wykonywania eksperymentów

Powszechna świadomość i wiedza w zakresie racjonalnego gospodarowania energią oraz stosowania przyjaznych środowisku naturalnemu technologii wytwarzania energii, wykorzystujących odnawialne źródła energii, jest w Polsce wciąż na bardzo niskim poziomie. Z tego względu konieczna jest szeroko zakrojona edukacja rozpoczynająca się już od naszych najmłodszych, gdyż zgodnie z popularnym powiedzeniem:

„Czego Jaś się nie nauczy, tego Jan nie będzie umiał”.

Wyniki badań naukowych potwierdzają opinię, że człowiek najefektywniej uczy się poprzez własne doświadczenie i eksperymentowanie. Możliwości takiej edukacji stwarzają zestawy dydaktyczne do wykonywania eksperymentów. Dzięki zastosowaniu ich w procesie kształcenia dokonuje się realizacja idei, mówiącej że:

„Nauka w praktyce - najefektywniejszym nauczaniem”.

Duże znaczenie dla optymalnego przebiegu procesu dydaktycznego przy zastosowaniu zestawów eksperymentalnych, mają właściwie opracowane i dopasowane do każdego poziomu kształcenia instrukcje do wykonywania doświadczeń oraz dodatkowe informacje teoretyczne, które powinny stanowić uzupełnienie wiedzy dostępnej w podręcznikach oraz być spójne z programem nauczania. Ich zadaniem jest prowadzić ucznia przez proces wykonywania eksperymentu, do analizy wyników pomiarów i obserwacji oraz samodzielnego wyciągania wniosków. W ten sposób łącząc teorię i praktykę z samodzielną analizą i syntezą, osiąga się maksymalny efekt dydaktyczny.

Dydaktyka w zakresie odnawialnych źródeł energii i racjonalnego gospodarowania energią, powinna być zróżnicowana w zależności od wieku ucznia i rodzaju szkoły. Poniżej przedstawiono propozycję wykorzystania zestawów do wykonywania eksperymentów dla różnych rodzajów szkół.

W szkołach podstawowych zaleca się postawić na edukację poprzez zabawę i proste doświadczenia jakościowe, w których zamiast przyrządów pomiarowych używa się odbiorników typu buczek, żarówka czy tarcza obrotowa. Ze względów bezpieczeństwa nie należy używać napięcia sieciowego 230 V, a do generacji potrzebnego napięcia można używać niskonapięciowego ręcznego generatorka.

W gimnazjach można stosować kształcenie poprzez doświadczenia jakościowe i proste doświadczenia ilościowe – czyli takie, w których do analizy pracy systemu używa się urządzeń pomiarowych oraz obliczeń matematycznych i statystyki.

W liceach proponuje się zastosowanie edukacji poprzez doświadczenia ilościowe, w których w całości stawia się na używanie aparatu matematyczno-statystycznego oraz urządzeń pomiarowych.

W szkołach średnich o profilu technicznym kształcenie może być realizowane poprzez bardziej złożone doświadczenia ilościowe w połączeniu z samodzielnym budowaniem, analizą, montażem oraz projektowaniem urządzeń i systemów energetycznych.

Studenci szkół wyższych powinni być poddani nauczaniu poprzez złożone doświadczenia ilościowe, samodzielne budowanie wraz ze szczegółową analizą oraz projektowanie urządzeń i systemów energetycznych.

Zestawy edukacyjne do wykonywania eksperymentów z dziedziny odnawialnych źródeł energii i racjonalnego gospodarowania energią mogą dotyczyć następujących zagadnień:

• Energia słoneczna – Fotowoltaika
• Energia wiatru – Turbiny wiatrowe
• Energia termalna – Kolektory słoneczne
• Energia termalna – Pompy ciepła
• Energia termalna – Kotły na biomasę
• Ogniwa paliwowe i magazynowanie energii
• Energia wody – Turbiny wodne
• Inteligentne systemy energetyczne / Smart Grid
• Oszczędzanie energii

Aby niniejszy artykuł nie pozostał czysto teoretyczną dywagacją, poniżej przedstawiono przykłady zestawów dydaktycznych do wykonywania eksperymentów dla wszystkich ww. dziedzin odnawialnych źródeł energii i racjonalnego gospodarowania energią, wraz z krótką charakterystyką każdego zestawu.

Fotowoltaika

Zestawy dydaktyczne z tej dziedziny mogą być systemami przenośnymi umożliwiającymi wykonywanie doświadczeń w dowolnym miejscu lub większymi zestawami stacjonarnymi. Pozwalają one na nabycie praktycznej wiedzy na temat technologii pozyskiwania i przetwarzania energii słonecznej oraz budowy i zasady działania ogniwa fotowoltaicznego.

Fotowoltaika - zestaw profesjonalny, przeznaczony jest dla średnich szkół technicznych i uczelni wyższych. Umożliwia budowę i poznanie zasady działania autonomicznego systemu fotowoltaicznego ("of grid") oraz systemu sieciowego ("on grid"). Pozwala na praktyczne zaznajomienie się z dodatkowymi urządzeniami systemu fotowoltaicznego, tj.: wyszukiwacz punktu mocy maksymalnej, regulator PWM, inwerter DC/AC.

Turbiny wiatrowe

Zarówno mniejsze przenośne zestawy jak i większe, stacjonarne umożliwiają badanie zjawiska konwersji kinetycznej energii wiatru w mechaniczną energię turbiny wiatrowej a następnie w energię elektryczną oraz poznanie budowy i zasady działania turbiny wiatrowej.

Energia wiatru - zestaw rozbudowany, przeznaczony jest dla liceów, szkół średnich technicznych oraz uczelni wyższych. Pozwala on na praktyczne zaznajomienie się z różnego rodzaju turbinami wiatrowymi tj. turbina płatowa i turbina Savoniusa oraz badanie i porównywanie ich właściwości.

Kolektory słoneczne

Badanie zjawiska konwersji energii słonecznej w energię cieplną umożliwiają zestawy przenośne, które można użytkować w dowolnym miejscu, także na zewnątrz budynku, jak również rozbudowane zestawy stacjonarne, będące rzeczywistymi, standardowymi urządzeniami użytkowymi, wyposażonymi w urządzenia pomiarowe i aparaturę kontrolno-monitorującą.

Kolektor słoneczny - zestaw mały, przeznaczony jest dla gimnazjów, liceów, szkół średnich technicznych oraz uczelni wyższych. Umożliwia on poznanie budowy i zasady działania płaskiego kolektora słonecznego oraz analizę zjawiska konwersji energii słonecznej w energię cieplną.

Pompy ciepła

Stacjonarne zestawy demonstracyjne i eksperymentalne pozwalają na nabycie praktycznej wiedzy na temat technologii pozyskiwania i przetwarzania energii termalnej przy pomocy pomp ciepła oraz poznanie budowy i zasad działania różnych ich rodzajów tj. pompa ciepła solanka-woda lub powietrze-woda.

Zestaw pompy ciepła powietrze-woda przeznaczony jest dla szkół średnich technicznych oraz uczelni wyższych. Wyposażony jest w urządzenia pomiarowe oraz interfejs komputerowy, umożliwiające badanie i analizę parametrów pracy układu pompy ciepła powietrze - woda oraz poznanie jej budowy.

Kotły na biomasę

Są to rozbudowane stanowiska laboratoryjne kotłów spalających: drewno, brykiety, pelety i zboże. Przyrządy pomiarowe oraz oprogramowanie umożliwiają pomiar, monitoring i analizę parametrów pracy systemu.

Zestaw kondensacyjnego kotła na pelety przeznaczony jest dla szkół średnich technicznych oraz uczelni wyższych. Pozwala na praktyczne zaznajomienie się z rzeczywistym, przemysłowym modelem kotła kondensacyjnego na pelety oraz badanie i analizę parametrów jego pracy.

Ogniwa paliwowe

Zaznajomienie się z tą nową technologią wytwarzania energii elektrycznej z wodoru umożliwiają zarówno małe zestawy przenośne jak i rozbudowane stanowiska laboratoryjne. Dzięki nim uczeń samodzielnie wytworzy wodór z wody wykorzystując zjawisko elektrolizy, nauczy się magazynować wodór oraz pozna budowę i zasadę działania ogniwa paliwowego.

Ogniwo paliwowe - zestaw duży, przeznaczony jest dla liceów, szkół średnich technicznych oraz uczelni wyższych. Pozwala on poznać budowę i zasadę działania samowystarczalnego układu wodorowo - słonecznego oraz ogniwa paliwowego.

Turbiny wodne

Zarówno małe przenośne jak i duże stacjonarne zestawy, umożliwiają badanie zjawiska konwersji energii mechanicznej wody w energię mechaniczną turbiny a następnie w energię elektryczną oraz poznanie budowy i zasady działania różnych rodzajów turbin.

Turbina wodna - zestaw demonstracyjny, przeznaczony jest dla szkół podstawowych, gimnazjów, liceów, średnich szkół technicznych oraz uczelni wyższych. Pozwala na poznanie różnych konstrukcji turbiny wodnej tj. turbina osiowa i turbina styczna, oraz badanie i analizę ich pracy.

Inteligentne systemy energetyczne / Smart Grid

Łącząc w jednym systemie energetycznym kilka źródeł energii możemy stworzyć tzw. system hybrydowy a dzięki inteligentnemu sterowaniu parametrami pracy takiego układu uzyskujemy inteligentny system energetyczny, będący najnowszą i wysoce efektywną technologią w dziedzinie racjonalnego gospodarowania energią.

Czysta energia - zestaw duży, przeznaczony jest dla szkół średnich technicznych oraz uczelni wyższych. Łączy on w sobie trzy rodzaje generacji energii elektrycznej: ogniwo fotowoltaiczne, turbinę wiatrową oraz ogniwo paliwowe. System posiada bardzo duże walory dydaktyczne dzięki oprogramowaniu komputerowemu, umożliwiającemu badanie, symulacje i analizę pracy układu przy użyciu komputera.

Oszczędzanie energii

Są to przenośne zestawy umożliwiające pomiar wielu parametrów związanych z jakością otaczającego nas środowiska oraz wykonanie analizy zużycia energii i prognoz jej konsumpcji w przyszłości.

Zestaw - oszczędzaj energię, przeznaczony jest dla liceów, szkół średnich technicznych i uczelni wyższych. Dzięki wykorzystaniu takich narzędzi jak licznik energii elektrycznej, licznik zużycia wody, miernik natężenia oświetlenia, miernik poziomu CO₂, termometr i inne, uczeń samodzielnie dokonuje pomiarów i analizy stosownych wielkości oraz nabywa wiedzę w zakresie działań powodujących oszczędzanie energii.

Wykorzystanie zestawów dydaktycznych do wykonywania eksperymentów w kształceniu dzieci, młodzieży i dorosłych, stanowi doskonałe połączenie edukacji teoretycznej i praktycznej, co zapewnia najwyższą efektywność nabywania wiedzy i umiejętności.

Zapraszamy do zapoznania się z naszą ofertą »»»

MGS Nauka