Titel: Biogas Montessori High School Minor Korte beschrijving van de Minor: Het begrip duurzaamheid kom je steeds vaker tegen in de maatschappij. Bij deze minor ga je zelf een product ontwerpen en een prototype maken, waarbij duurzaamheid steeds een rol speelt. Van het product maak je een prototype, wat je uiteindelijk gaat presenteren. II Algemene informatie: Relatie met vak of vakken: Natuurkunde, Scheikunde, Techniek Begeleidend docent: Dug Beoordelend docent: Dug Leerjaren: 3/4 ELOS Interprofiel: interscience Maximaal aantal personen: 2 groepen, max 4 per groep Omvang: 14 uren Aantal punten: 2 Verplicht voor: Niemand Keuze voor: Iedereen Wijze van afsluiting: Procesverslag + presentatie II Algemene vaardigheden: Probleemoplossend samenwerken Reflecteren op resultaten Informatie zoeken, verwerken en presenteren Kennis integreren en toepassen Oriënteren op studie en beroep IV EIO Domeinen: EIO1. Europees burger EIO2. Internationaal samenwerken EIO3. Internationaal communiceren EIO4. LOB in Europees verband III Montessori karakteristieken: Hoofd, hart en handen Leren kiezen Reflecteren Sociaal leren Samenhang in leerstof Binnen en buiten school V Vakspecifieke doelen:
Aanvullende informatie: Doel van de minor: - Zelfstandig probleemoplossend onderzoeken en ontwerpen Relatie met het vak: - Je traint je onderzoeksvaardigheden door te onderzoeken, ontwerpen, reflecteren, aanpassen, enz. Daarnaast wordt een link gelegd tussen het vak en de praktijk Beoordeling: - De minor wordt beoordeeld aan de hand van het proces en het eindresultaat. De minor telt niet mee voor het vak. Wijze van afsluiting: - De minor wordt afgesloten met een schriftelijk verslag van de bijbehorende opdrachten en een presentatie van het eindwerk. Extra informatie - De materialen die je onderweg nodig hebt moet je zelf opzoeken. Sommige materialen zijn op school aanwezig, sommige moet je zelf gaan halen of meenemen van thuis. - De praktische werkzaamheden kun je uitvoeren in de werkplaats - Benodigde documenten die je in de taken tegenkomt kun je vinden op www.scheikunde.webnode.nl onder kopje Minor
Opdracht Biogas Probleem Elk boerenbedrijf met dieren levert mest op. Als het bedrijf een veehouderij is, vormt de mest een groot probleem. Te veel mest betekent: betalen! In Nederland regelt de milieuwet wat boeren met de mest van hun bedrijf mogen doen. Een van de mogelijkheden is om er biogas mee te winnen. Dat gebeurt door mest te laten gisten. Voor een biogasinstallatie op het eigen bedrijf zal een boer moeten investeren, maar die investering kan rendabel zijn. Opdracht: Je ontwerpt een model voor een biogasinstallatie voor een agrarisch bedrijf in Nederland. Daarna bouw je dat model en test het. Taken Je werkt in een groep van twee of drie personen aan deze opdracht. Je houdt een logboek bij waarin je het hele ontwerpproces vastlegt. Je werkt volgens het stappenplan, dat je helpt de ontwerpopdracht stap voor stap tot een goed einde te brengen. Technisch ontwerpen is een proces, waarbij je vaak teruggaat naar eerdere stappen. Bijvoorbeeld als bij het testen blijkt dat het niet helemaal werkt zoals verwacht. Soms moet je besluiten om vanaf een eerdere stap opnieuw te beginnen. Ook zal het voorkomen dat je vooruit kijkt en alvast rekening houdt met volgende stappen. Doe dat gerust: je ontwerp zal er beter van worden. De stappen in het ontwerpproces zijn in nevenstaande cyclus in beeld gebracht. Duurzaamheid loopt als een rode draad door het hele proces heen. Bij iedere stap moet je er rekening mee houden. Tijdens het ontwerpproces ga je (deel)uitwerkingen ook op duurzaamheid controleren. Raadpleeg bij de stappen tijdens de ontwerpcyclus de vraagbaak voor suggesties.
Taak 1. Probleem beschrijven en analyseren Zoek op het Internet met biogas, mestvergisting e.d. om ideeën op te doen. Schets daarna op werkblad 1 een blokschema van een biogasinstallatie. Bedenk welke invoer, uitvoer en processen van belang zijn bij een biogasinstallatie. Gebruik de MET matrix voor de duurzaamheidaspecten. Taak 2. Stel een programma van eisen op (PvE) Je verkenning bij taak 1 leidt tot eisen waaraan je biogasinstallatie moet voldoen. Bedenk ook welke eisen de belanghebbenden (boer, milieu, overheid) aan het systeem stellen. Bedenk tevens belangrijke eisen als het om duurzaamheid gaat. Gebruik daarvoor de 4R strategie. Vul werkblad 2 Programma van eisen in. Taak 3. Ideeën verzamelen en oplossingen bedenken Zet je ideeën in de ideeëntabel van werkblad 3. Bedenk welke taken en eigenschappen de biogasinstallatie moet hebben. Zet ze als werkwoorden in de linker kolom van de ideeëntabel. Brainstormen: Bedenk per taak of eigenschap meerdere oplossingen. Zet die in trefwoorden onder uitwerkingen. Taak 4. Toetsen op duurzaamheid Als het goed is bevat je ideeëntabel nu meerdere oplossingen. Gebruik de Quick Scan methode om te toetsen welke oplossing het meest duurzaam is. Taak 5. Ideeëntabel bijstellen Tijdens het toetsen op duurzaamheid ben je misschien op nieuwe duurzamere oplossingen gekomen. Pas de ideeëntabel aan. Taak 6. Ontwerpvoorstel maken De ideeëntabel bevat nu meerdere oplossingen die een duurzaamheidtest hebben doorstaan. Niet duurzame oplossingen worden niet meegenomen in het ontwerpvoorstel. Voor het maken van een ontwerpvoorstel kies je uit de tabel de meest duurzame oplossing uit iedere regel. Neem in je voorstel ook het uitvoeren van metingen of het gebruik van een meet- en regelsysteem mee. Als je temperatuur, druk of samenstelling van gassen wil meten kijk dan in de vraagbaak voor een paar suggesties. Taak 7 en 8. Ontwerp realiseren, testen en evalueren Leg het ontwerpvoorstel ter goedkeuring voor aan je docent. Als het ontwerpvoorstel goedgekeurd is, bouw je een prototype. Dat wordt daarna getest. De uitkomsten worden gebruikt om het prototype te evalueren. Je kijkt daarbij of het voldoet aan het programma van eisen. Om het ontwerp te vergelijken met de traditionele manier van mestverwijdering, kun je de SWOT analyse gebruiken. Dit kan dan leiden tot aanpassing van het model.
Werkblad 1 Probleemoriëntatie Schets hieronder een blokschema van een biogasinstallatie. Ga na of je antwoord kunt geven op de volgende vragen: Hoe kun je de temperatuur het beste beheersen? Hoe kun je de druk het beste beheersen? Waaruit bestaat het vaste/vloeibare afval? Wat moet daarmee gebeuren? Wordt het een installatie voor een continu- of een batchproces? Maak schattingen van: - Hoeveelheid biogas dat uit 1 liter mest ontstaat. - Hoelang de verblijftijd van de mest in de installatie moet zijn..
Werkblad 2 Programma van Eisen Het ontwerp moet aan de volgende eisen voldoen: 1. Je ontwerp dient aan eisen voor duurzaamheid te voldoen. 2. De installatie mag geen gas lekken. 3. De temperatuur moet beheerst kunnen worden. Vul deze eisen verder aan hieronder: 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.
Werkblad 3 De Ideeëntabel Geef in de tabel aan wat je aan ideeën bedenkt. Doe dat met trefwoorden of schetsen. Je kunt ook op een apart vel tekenen. Schrijf dan het nummer van de uitwerking erbij (bijvoorbeeld 1D). Hoe kun je 1 gas opvangen Mogelijke uitwerkingen A B C D 1A 1B 1C 1D in een in een ballon omgekeerde maatcilinder die in water staat. 2 2A 2B 2C 2D 3 3A 3B 3C 3D 4 4A 4B 4C 4D
Werkblad 4 Het Ontwerpvoorstel Beschrijf hieronder jullie ontwerpvoorstel. Maak op een apart vel schetsen en technische tekeningen van je gekozen ontwerp. Laat het ontwerpvoorstel door de docent controleren en ondertekenen voor Go/NoGo Handtekening docent Contract Bij deze aanvaarden ondergetekenden de opdracht om een prototype te maken volgens bovengenoemd ontwerpvoorstel. Ondergetekenden verklaren zich verantwoordelijk voor het uitvoeren van het voorstel en voor het testen van het prototype. Datum: Plaats: