Φωτοβολταικά Συστήματα και Απομάστευση της Ηλιακής Ενέργειας Creative Commons, Attribution + Noncommercial + ShareAlike (BY-NC-SA)
Verified
Authors: Δρ. Χριστίνα Παπαδημητρίου, Ερευνητικό Πανεπιστημιακό Ινστιτούτο Συστημάτων Επικοινωνιών και Υπολογιστών (ΕΠΙΣΕΥ) του Εθνικού Μετσοβίου Πολυτεχνείου (ΕΜΠ)
Engineering
This content is provided in languages:

Πως η ενέργεια του ήλιου μπορεί να μετατραπεί σε ηλεκτρισμό; Αυτή η πρόκληση εισάγει τους μαθητές στον τομέα της ηλεκτρολογίας και της μηχανολογίας μέσω δραστηριοτήτων που βασίζονται στα ακόλουθα φυσικά φαινόμενα: Στο φωτοβολταικό(φ/β) φαινόμενο, στην αρχή διατήρησης της ενέργειας και την αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας. Ο συνδυασμός και η αλληλουχία των φαινομένων θα οδηγήσουν τελικά στην κατασκευή ενός φ/β πλαισίου που μπορεί να συνδυαστεί με μια μπαταρία. Αρχικά οι μαθητές έρχονται σε επαφή με έννοιες όπως τη κλιματική αλλαγή, το φαινόμενο του θερμοκηπίου και τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Οι μαθητές μέσα από βιωματικές δράσεις και διάλογο αντιλαμβάνονται και κατανοούν τις έννοιες και τις βασικές τους διαστάσεις: φυσική, κοινωνική, ηθική. Στην συνέχεια, οι μαθητές εφαρμόζουν τη Διαδικασία σχεδιασμού της Εφαρμοσμένης Μηχανικής για τον σχεδιασμό ενός φωτοβολταικού πλαισίου αληθινών διαστάσεων και πλήρως λειτουργικού. Μέσα από αυτήν, θα προσδιορίσουν το πρόβλημα, θα προτείνουν ιδέες, θα σχεδιάσουν, θα συνδυάσουν λύσεις, θα συνεργαστούν και τελικά θα κατασκευάσουν το πλαίσιο. Το πλαίσιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με μια συστοιχία μπαταρίας ώστε να μπορεί να αποδίδει και κατά την διάρκεια των ημερών με συσκότιση ή των νυχτερινών ωρών. Η παραγωγή ρεύματος από φ/β πλαίσιο έχει ευρεία εφαρμογή και μπορεί να συνδυαστεί με ποικίλες τεχνολογίες για αξιοπιστία και ευελιξία.

Knowledge acquisition gain
  • Κλιματική αλλαγή και φαινόμενο του θερμοκηπίου. • Φωτοβολταικό φαινόμενο • Αρχή διατήρησης της ενέργειας και μετατροπή της ενέργειας • Αποθήκευση της ενέργειας

STEM σταδιοδρομίες και αγορά εργασίας

Υπάρχουν πολυάριθμα επιστημονικά, μηχανικά, τεχνολογικά στοιχεία, τα οποία εμπλέκονται στην εξέλιξη των φ/β και των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας γεινιά. Κάποια από αυτά είναι τα ακόλουθα:

• Μηχανική Υλικών: Οι μηχανικοί υλικών παίζουν έναν πολύ σημαντικό ρόλο στη διαδικασία της κατασκευής των φ/β, αφού μελετούν και αναλύουν τις ιδιότητες των υλικών, από τα οποία θα κατασκευαστούν οι κυψέλες.

• Μηχανική Ελέγχου: Η μηχανική ελέγχου είναι ο τομέας της εφαρμοσμένης μηχανικής που ασχολείται με την εφαρμογή της θεωρίας ελέγχου, ώστε να σχεδιαστούν συστήματα με επιθυμητές συμπεριφορές. Η θεωρία ελέγχου είναι ένας κλάδος της εφαρμοσμένης μηχανικής και των μαθηματικών που ασχολείται με τη συμπεριφορά των δυναμικών συστημάτων με εισροές και με τους τρόπους τροποποίησης της συμπεριφοράς τους έπειτα από αναθεώρηση.

• Μηχανική Περιβάλλοντος: Ως κύρια δραστηριότητα έχει την ενασχόληση με το σχεδιασμό και την εφαρμογή προγραμμάτων για την προστασία, ανάπτυξη και εν γένει διαχείριση του Περιβάλλοντος. Η πραγματοποίηση αυτής της δραστηριότητας γίνεται μέσω της εκπόνησης ή τον έλεγχο προγραμμάτων διαχείρισης φυσικών ή ανθρωπογενών περιβαλλοντικών συστημάτων, καθώς επίσης και την μελέτη περιβαλλοντικών επιπτώσεων τεχνικών έργων ή άλλων δραστηριοτήτων με βάση την ισχύουσα νομοθεσία. Επιπροσθέτως, ένας μηχανικός περιβάλλοντος ασχολείται με την διαχείριση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, των επιφανειακών και υπογείων νερών, όπως και με τα συστήματα μέτρησης ρύπανσης αέρα, νερών και εδαφών. Καθήκον του επίσης είναι η εξυγίανση του εδάφους και η αποκατάσταση υπογείων νερών, οι μελέτες περιβαλλοντικών επιπτώσεων και επικινδυνότητας, ο έλεγχος θορύβων και ακτινοβολιών, όπως και η έρευνα και οι μελέτες για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και τους περιβαλλοντικά φιλικούς θερμοδυναμικούς κύκλους.

• Ηλεκτρική μηχανική: Η επιστήμη ηλεκτρολόγου μηχανικού καλύπτει ευρύτερα μια σειρά εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που εξετάζουν την ισχύ, τον αυτοματισμό, την ενέργεια και την επεξεργασία σήματος.