Kurzfassung Stand 28 Jugend forscht Fachgebiet Technik Thema Das intelligente Universalnetzteil - Einer für Alle! Keine unnötigen Netzteile mehr! Teilnehmer: Name (Alter) Anschrift Schule / Institution / Betrieb Philipp Jochum (14) 35041 Marburg Elisabethschule Marburg Betreuung: Herr Eckert Ort der Projekterstellung: Elisabethschule Netzteile soweit das Auge reicht! Fast alle Niedervoltgeräte für den Haushalt besitzen ein Netzteil, wobei jedes Gerät selbstverständlich ein ganz individuelles Netzteil benötigt. Damit ist ab jetzt Schluss, denn mit dem neuen intelligenten Universalnetzteil benötigt man massiv weniger Netzteile. Alle Niedervoltgeräte im Haushalt können direkt mit ihrem Anschlusskabel mit dem Universalnetzteil verbunden werden und erhalten ihre Betriebsspannung. Das Projekt basiert auf meinem Vorjahresprojekt: „Die intelligente Steckdose“. Mein neues Ziel ist weiterhin die Vermeidung von unnötig vielen Netzteilen, mit dem Unterschied, die Hausverkabelung nicht neu gestalten zu müssen. Dieses Jahr entwickle ich ein in die Steckdose steckbares Universalnetzteil, das jeden elektrischen Verbraucher trotz verschiedener Betriebsspannungen mit Energie versorgen kann. Es ist auch möglich dieselbe Elektronik in eine Einbausteckdose zu integrieren. Die Spannungssteuerung wird in diesem Jahr rein elektronisch realisiert. Kurzfassung Stand 29 Jugend forscht Fachgebiet Technik Thema Der solarbetriebene Feinstaubfilter Teilnehmer: Name (Alter) Anschrift Schule / Institution / Betrieb Dominik Kühn (16) 65510 Idstein - Walsdorf Taunusschule Bad Camberg Betreuung: Herr Satony Ort der Projekterstellung: Privat/zu Hause Als ich in den Medien das Thema Feinstaub verfolgt habe, kam mir der Gedanke einen Beitrag zur Erhaltung der Luftqualität zu leisten. Da wir Menschen im Haushalt und in der Industie zu viel Feinstaub erzeugen, kam ich auf die Idee, einen Filter zu konstruieren, der den Feinstaub bindet. Die autonome Anlage sollte umweltfreundlich und leicht zu bedienen sein, außerdem auf Basis der Sonnenenergie sich selbst versorgen. Zudem sollte die Anlage leicht zu transportieren sein, um an Straßen oder Orten mit hoher Feinstaubkonzentration schnell aufgebaut zu werden. Kurzfassung Stand 30 Jugend forscht Fachgebiet Technik Thema DySiTrolley+ Teilnehmer: Name (Alter) Anschrift Schule / Institution / Betrieb Elena Wiemer (15) 64291 Darmstadt Georg-Büchner-Schule Darmstadt Betreuung: Herr Betreuer Ort der Projekterstellung: Privat/zu Hause Der von mir entwickelte DySiTrolley soll in einer zweiten Stufe eine weitere Funktion dazu bekommen. Aktuell wird über einen Dynamo, der durch die Fahrrollen des Trolleys angetrieben wird eine Lampe zum Leuchten gebracht. Im nächsten Schritt soll nun der Urlaubs- und/oder Geschäftsreisende beim Hinterherziehen des Trolleys z.B. ein Handy aufladen können. Kurzfassung Stand 31 Jugend forscht Fachgebiet Technik Thema Energiegewinnung aus Hibiskustee – passt das zusammen? Teilnehmer: Name (Alter) Anschrift Schule / Institution / Betrieb Nikola Schubert (16) 63128 Dietzenbach Ernst-Reuter-Schule Dietzenbach Patrick Weiterer (16) 63128 Dietzenbach Ernst-Reuter-Schule Dietzenbach Betreuung: Herr Dr. Gehrig Ort der Projekterstellung: Ernst-Reuter-Schule Wir leben in einem Zeitalter der Umweltprobleme und mindestens genauso vieler Lösungsansätze und Vorschläge aus allen Richtungen der Wissenschaften. Nach unserer Meinung muss eine Energieerzeugung zur Schonung der Umwelt notwendigerweise regenerativ erzeugt werden. Dabei zeigt uns die Natur ein universelles Prinzip welches wir als ältesten Energiegewinnungsprinzipien bezeichnen können: die Photosynthese! Der Bau organischer Solarzellen, sogenannten Farbstoffsolarzellen, basiert auf dem Prinzip der Grätzelzelle, diese werden in geringem Umfang bereits industriell hergestellt, aber in ihrem Wirkungsgrad können sie nach unserer Meinung noch deutlich gesteigert werden. Im Rahmen unserer Untersuchungen und Experimenten haben wir unterschiedliche Zellen entwickelt und deren Energieausbeute in verschiedenen Versuchsansätzen getestet. Eine Grätzelzelle ist eine Farbstoffsolarzelle, die 1992 von ihrem Entdecker Michael Grätzel patentiert wurde. Sie wandelt Sonnenenergie mithilfe eines Farbstoffes in elektrischen Strom um. Für den Selbstbau der Grätzelzelle verwendeten wir leitende (mit TCO beschichtete) Glasplatten, von denen wir jeweils eine mit Titandioxid beschichteten (Anode) und eine mit Graphit (Kathode). Anschließend brachten wir auf die Titandioxid-Schicht einen Farbstoff (z.B. Hibiskusaft) auf, legten die Platten aufeinander und träufelten einen Elektrolyten dazwischen. Beim Bau einer Grätzelzelle haben sich vor allem die Wechselwirkungen zwischen Farbstoff und Elektrolyt als wichtig erwiesen. Eine Verbesserung der Grätzelzelle könnte man erreichen, indem man vielleicht basische anstelle von sauren Elektrolyten verwendete und eine größtmögliche Oberfläche (durch Nanostrukturen) erzeugte. Abschließend würde wir sagen, dass eine industrielle Herstellung von Grätzelzellen als sehr sinnvoll zu erachten wäre, da diese Art Solarzelle gegenüber herkömmlicher Silizium Solarzellen mehrere Vorteile hat: Die Herstellung ist auf die Dauer günstiger, einfacher und umweltschonender. Außerdem besteht bei Grätzelzellen der Vorteil der freien Farb- und Formgebung, was viele neue Anwendungsgebiete eröffnet würde. Kurzfassung Stand 32 Jugend forscht Fachgebiet Technik Thema Entwicklung eines Low-Cost Infobildschirms Teilnehmer: Name (Alter) Anschrift Schule / Institution / Betrieb Christian Markus Girr (18) 35606 Solms-Burgsolms Goetheschule Wetzlar Lukas Gümbel (17) 35582 Wetzlar-Dutenhofen Goetheschule Wetzlar Johannes Max Kollmann (18) 35606 Solms-Burgsolms Goetheschule Wetzlar Betreuung: Herr Löffler Ort der Projekterstellung: Goetheschule Es wurde ein Digitales Schwarzes Brett entwickelt, mit dem die Schulleitung Raumänderungen, Vertretungen und Ankündigungen sowohl in der Pausenhalle als auch im Lehrerzimmer veröffentlichen kann. Das Digitale Schwarze Brett hat zu Beginn des Schuljahres 2014/2015 die Aushänge in Papierform abgelöst. Der finanzielle Aufwand zur Entwicklung des Informationsbildschirms belief sich auf einem Drittel der Kosten im Vergleich zu den kostengünstigsten kommerziellen Produkten. Der von uns entwickelte Infobildschirm kann nicht nur in einer Schule eingesetzt werden, sondern kann jeden kommerziellen Infobildschirm in der Gastronomie, Industrie und Werbung ersetzen. Kurzfassung Stand 33 Jugend forscht Fachgebiet Technik Thema Für Laien programmierbare Steuerung optimiert auf Energiemanagement Teilnehmer: Name (Alter) Anschrift Birk Magnussen (14) 34131 Kassel Schule / Institution / Betrieb Schülerforschungszentrum Nordhessen Kassel Betreuung: Herr Betreuer Ort der Projekterstellung: Privat/zu Hause Mit steigendem Energiebewusstsein und steigenden Komfortansprüchen entstehen immer mehr Anwendungen für programmierbare Steuerungen. Im Wohnhausbereich dürften die Lösungen nicht all zu viel kosten, damit sie nicht teurer sind als die eingesparte Energiemenge. Außerdem müssten sie für den Laien einfach programmierbar sein, damit nicht bei jeder Kleinigkeit ein Elektriker kommen muss. Aufgrund dessen habe ich eine kostengünstige, für Laien programmierbare Steuerung entwickelt, die auf Energiemanagement optimiert ist. Diese kann unter anderem Stromverbrauch messen, Sensoren auslesen und Geräte schalten. Außerdem lässt sie sich mit einem neuartigen Verfahren in leicht verständlichem Text programmieren. Kurzfassung Stand 34 Jugend forscht Fachgebiet Technik Thema Kniekraftwerk: Beleuchtungssystem für Läufer ohne Batterien Teilnehmer: Name (Alter) Anschrift Schule / Institution / Betrieb Tim Lukas Kapell (15) 64404 Bickenbach Schuldorf Bergstraße Seeheim-Jugenheim Betreuung: Herr Haxel Ort der Projekterstellung: Schuldorf Bergstraße Die Idee ist, für Jogger oder Wanderer einen Generator zu bauen, der ohne merkliche Belastung des Benutzers und ohne Akkus oder Batterien eine LED-Beleuchtung versorgt. Mit einer geeigneten Mechanik soll die Bewegung des Knies einen als Generator betriebenen Motor drehen. Ein Schrittmotor ist dafür gut einsetzbar, da hier keine komplette Umdrehung der Welle zur Energieerzeugung notwendig ist. Der verwendete Schrittmotor erzeugt alle 1,8° abwechselnd an zwei Wicklungen Spannungspulse, die mit einer elektronischen Schaltung gleichgerichtet werden. Zur Speicherung der Energie wird ein Elektrolytkondensator verwendet, aus dem eine weiße LED mit Strom versorgt wird. Das komplette System ist kompakt aufgebaut und kann einfach mit Klettbändern am Bein befestigt werden. Um möglichst viel Leistung zu erhalten wurden verschiedene Versionen des Kniekraftwerks mit unterschiedlichen Motoren und Übersetzungen aufgebaut und getestet. Alternativ könnte man auch statt einer LED-Beleuchtung ein Radio oder ein MP3-Player aus dem Kniekraftwerk versorgen. Kurzfassung Stand 35 Jugend forscht Fachgebiet Technik Thema Maulwurfscheuche Teilnehmer: Name (Alter) Anschrift Schule / Institution / Betrieb Conrad Ullrich (13) 34128 Kassel Schülerforschungszentrum Nordhessen Kassel Felix Nolte (13) 34346 Hann. Münden Schülerforschungszentrum Nordhessen Kassel Betreuung: Herr Hofmann Ort der Projekterstellung: Schülerforschungszentrum Nordhessen Projekt Maulwurfscheuche Unser Projekt „Maulwurfscheuche“ befasst sich mit dem Verscheuchen von Maulwürfen. Wir haben das Gerät selbst gebaut und selbst programmiert. Es funktioniert besser als herkömmliche Maulwurfscheuchen, weil die Tonlagen, auf denen es sendet, von einem Zufallsgenerator bestimmt werden und sich somit die Maulwürfe sich nicht an die Töne gewöhnen können.