Προχωρημένη επίσκεψη της ενότητας: “ΑΠΕ και ευφυή Δίκτυα”

Κατά την προχωρημένη επίσκεψη θεωρείται ότι οι μαθητές γνωρίζουν κάποια βασικά πράγματα για τη θεματική ενότητα, είτε επειδή έχουν παρακολουθήσει την επίσκεψη «Εισαγωγή στην ενεργειακή μετάβαση» του  προγράμματος ΑΠΕΞ, είτε μέσω του προηγούμενου προγράμματος σπουδών τους.

Στο φύλλο εργασίας αυτής της επίσκεψης περιλαμβάνονται τέσσερεις θεματικές. Κατά την πιλοτική εφαρμογή του προγράμματος θα γίνει μια εκτίμηση του χρόνου διάρκειας κάθε θεματικής και θα μπορεί ο συντονιστής ή η συντονίστρια της επίσκεψης να διαλέξει τις θεματικές που θεωρεί ότι ενδιαφέρουν περισσότερο την εκάστοτε τάξη και να τις συνδυάσει ανάλογα και την διάρκεια της επίσκεψης.

Για όλες τις θεματικές πλην της κόλλησης κυψελών, η κατασκευάστρια εταιρεία του εξοπλισμού παρέχει συμπληρωματικό υλικό διαθέσιμο στους κόμβους που επιτρέπει τον περαιτέρω πειραματισμό και εμβάθυνση σε κάθε θεματική.
Κόλληση κυψελών:
Στην θεματική αυτή οι στόχοι είναι οι ακόλουθοι:

  • Να κατανοήσουν τον βασικό ρόλο των υλικών και των ιδιοτήτων τους στην επίλυση ενός προβλήματος εφαρμοσμένης μηχανικής όπως αυτό της κατασκευής ενός φωτοβολταϊκού πλαισίου.
  • Να κατανοήσουν την εφαρμογή του φωτοβολταϊκού φαινομένου.
  • Να βιώσουν τη σημασία της ομαδικής εργασίας καθώς επίσης και της ατομικής ευθύνης ως μέλη της ομάδας.
  • Να ανακαλύψουν και να βιώσουν τη σχέση μεταξύ θεωρίας και πράξης.
  • Να αποκτήσουν τεχνικές δεξιότητες επί της ορθής και ασφαλούς χρήσης εργαλείων.
  • Να αναπτύξουν την ικανότητα διεξαγωγής πειραμάτων και ερμηνείαςαποτελεσμάτων.

Μετά την παρουσίαση των στόχων, το φύλλο εργασίας περιέχει την λίστα των υλικών της θεματικής που είναι τα παρακάτω:

  • 40 πολυκρυσταλλικές φωτοβολταϊκές κυψέλες
  • Flux (υγρό καθαρισμού σημείου κόλλησης)
  • Bus wire (καλώδιο για κόλληση εν σειρά)
  • Tab wire (καλώδιο για κόλληση παράλληλα)

Στη συνέχεια περιγράφεται η διαδικασία που θα ακολουθήσουν οι μαθητές και οι μαθήτριες υπό την επίβλεψη του συντονιστή ή της συντονίστριας.

Smart grid kit:
Το Smart grid kit παρέχει εξοπλισμό σε μικρή κλίμακα που επιτρέπει τον πειραματισμό τόσο με τις κλασικές ΑΠΕ (φωτοβολταϊκά, ανεμογεννήτριες) όσο και με λιγότερο διαδεδομένες τεχνολογίες όπως το υδρογόνο και οι κυψέλες καυσίμου. To kit έχει δημιουργηθεί από την εταιρεία Horizon Educational. Το φύλλο εργασίας αρχικά παραθέτει τους στόχους της θεματικής και μία λίστα με τον εξοπλισμό του περιέχεται στο kit. Στην συνέχεια παρουσιάζει το θεωρητικό υπόβαθρο της θεματικής. Μετά το θεωρητικό υπόβαθρο, ακολουθούν τα προτεινόμενα πειράματα/ασκήσεις. Οι πρώτες ασκήσεις είναι απλές όπου το φορτίο εξυπηρετείται είτε από το φωτοβολταϊκό πλαίσιο είτε από την ανεμογεννήτρια και ο πειραματισμός γίνεται στα χαρακτηριστικά της γεννήτριας (κλίση πλαισίου, σκίαση πλαισίου, είδος πτερυγίων ανεμογεννήτριας κ.λ.π.). Για κάθε πείραμα δίνεται και η διάταξη που πρέπει να έχει ο εξοπλισμός. Οι επόμενες ασκήσεις αφορούν τον πειραματισμό με την διαδικασία της ηλεκτρόλυσης και την κυψέλη καυσίμου παρέχοντας τα απαιτούμενα βήματα για την πραγματοποίηση των ασκήσεων.

Τρισδιάσταση εκτύπωση:
Στην θεματική της τρισδιάστατης εκτύπωσης οι μαθητές και οι μαθήτριες θα έχουν την δυνατότητα να πειραματιστούν με τον τρισδιάστατο εκτυπωτή του κόμβου ο οποίος είναι της εταιρείας Creality. Ειδικότερα οι στόχοι της θεματικής είναι:

  • Κατανόηση βασικών εννοιών για την προσθετική κατασκευή και την τρισδιάσταστη εκτύπωση
  • Εξοικείωση με τον εξοπλισμό της τρισδιάστατης εκτύπωσης και την κατασκευή αντικειμένων
  • Κατανόηση των χαρακτηριστικών διαφορετικών υλικών κατασκευής.
  • Πειραματισμός με την κατασκευή αντικειμένων

Το φύλλο εργασίας μετά την απαρίθμηση των στόχων περιλαμβάνει το θεωρητικό υπόβαθρο της θεματικής. Στη συνέχεια περιλαμβάνει κάποιες ερωτήσεις κατανόησης σχετικά με την θέση της τρισδιάστατης εκτύπωσης στην ενεργειακή μετάβαση. Τέλος το φύλλο εργασίας παρουσιάζει δύο διαδικασίες για την εξοικείωση με τον τρισδιάστατο εκτυπωτή. Η πρώτη εστιάζει στην προετοιμασία του εκτυπωτή και στην επίδραση ταχύτητας/θερμοκρασίας και το αρχείο που εκτυπώνεται είναι προετοιμασμένο από πριν. Η δεύτερη εστιάζει στην δημιουργία της γεωμετρικής μορφής προς εκτύπωση με πρόγραμμα CAD είτε με χρήση γεωμετρικής μορφής από τη βιβλιοθήκη thingverse.

Arduino:
Η τελευταία θεματική αφορά την εκπαίδευση των μαθητών και των μαθητριών στην χρήση πλακέτας arduino που αποτελεί το πρώτο βήμα για υλοποίηση έξυπνου ελέγχου και αυτοματισμών σε ένα μικροδίκτυο. Οι στόχοι της θεματικής είναι οι ακόλουθοι:

  • Κατανόηση τεχνικών για τον έξυπνο έλεγχο φορτίων και λοιπών συσκευών
  • Κατανόηση βασικών αρχών ηλεκτρονικής και κυκλωμάτων
  • Εξοικείωση με τον προγραμματισμό στο περιβάλλον του μικροϋπολογιστή Arduino

Στην συνέχεια το φύλλο εργασίας παρουσιάζει τρεις ασκήσεις προς υλοποίηση. ‘Ο προγραμματιστικός κώδικας των ασκήσεων 1,2 και 3 καθώς και ο απαραίτητος εξοπλισμός για την υλοποίηση τους, εντάσσεται στο Smart Home Educational Learning Kit Based on Arduino UNO, ένα σετ εργαλείων και λογισμικού που στοχεύει στην εξοικείωση με το Arduino και τις Smart Home εφαρμογές. Αναλόγως το πλήθος των μαθητών/συντονιστών και τον διαθέσιμο εξοπλισμό οι ασκήσεις μπορούν να υλοποιηθούν σε μεγαλύτερες ή μικρότερες ομάδες μαθητών. Κάθε άσκηση περιλαμβάνει τον απαιτούμενο εξοπλισμό, τον απαιτούμενο κώδικα, την διαδικασία που ακολουθείται στο πρόγραμμα IDE (Integrated Development Environment, πρόγραμμα που χρησιμοποιείται για την σύνταξη και εκτέλεση του κώδικα) και κάποιες ερωτήσεις κατανόησης. Με παρόμοιο τρόπο στη συνέχεια παρουσιάζονται οι δύο επόμενες ασκήσεις. Η δεύτερη αφορά τη χρήση αισθητήρα φωτός στην οποία η κατάσταση ενός φωτός led εξαρτάται από το αν ο αισθητήρας δέχεται ή όχι επαρκές φως. Η τρίτη άσκηση αντίστοιχα αφορά τη χρήση αισθητήρα κίνησης ο οποίος ελέγχει την λειτουργία ενός μικρού ανεμιστήρα.