Kurs:Mathematische Modellbildung/Themen/Erneuerbare Energien/Einführung

Einleitung

• Hintergrund: Atomausstiegs 2022 und des Kohleausstiegs bis vorraussichtlich 2030
• Klimawandel
• steigender Energiebedarf (E-Mobiliät, Digitalisierung, Homeoffice,...)
• Erneuerbare Energien nachhaltige und umweltfreundliche Lösung, jedoch auch wetter- und zeitabhängig
• Einbezug von Strombedarf der Haushalte

Zielsetzung

• Motivation der Bewegung "Friday for Futures"
• Schaffung von Bewusstsein bzgl. des (eigenen) Strombedarfs
• Veranschaulichung des Stromverbrauchs über einen Tag
• Veranschaulichung: Strombedarf - Stromerzeugung durch erneuerbare Energien
• Möglichkeiten zur Einsparung von Strom können aufgezeigt werden

Zielgruppe

• Schüler und Schülerinnen, die bezüglich ihres Strombedarfs,der Stromnutzung, ihrer Umwelt zum Nachdenken angeregt werden
• Uni-Niveau: Prognosen

Mehrwert der Modellbildung

• Umwelt erhalten und schützen
• Lebensgrundlage für nächste Generationen
• Reduzierung CO2-Austoßes durch Erneuerbare Energien, Verlangsamung des Klimawandels
• Umgang der Gesellschaft mit Strom
• aufgezeigen, wo und zu welcher Zeit man im eigenen Haushalt am größter Stromverbrauch
• eigenes Grundbewusstsein schaffen für nachhaltigen Umgang mit Strom

Zuordnung zu Nachhaltigkeitszielen

SDG 7: Affordable an Clean Energy

• SDG 7: Affordable an Clean Energy
  • Wieviel Strom wird im Alltag benötigt?
  • Auswirkungen auf die Umrüstung auf erneuerbare Energien
  • Möglichkeiten Aufzeigen Strom einzusparen

SDG 13: Climate Action

• SDG 13: Climate Action
  • Bewusster Umgang mit Strom soll durch das Aufzeigen des eigenen Stromverbrauchs geschaffen werden
  • Bewusster Umgang mit Strom hat Auswirkungen auf das Klima (weniger Windkraftanlagen,... müssen gebaut werden)

Projekte

Teilprojekt 1 Sek I

• Berechnung und Visualisierung des eigenen Stromverbrauchs über einen ganzen Tag
• Vergleich des täglichen Stromverbrauchs mit der Stromproduktion durch erneuerbare Energien
• Berechnung der Bilanz bzgl. des Stromverbrauchs im Hinblick auf die Stromproduktion mittels Flächenberechnung
• mathematsicher Hintergrund: linearer Interpolation/Flächenberechnung
• Tabellenkalkulation, Geogebra

Teilprojekt 2 Sek II

• Betrachtung der Zwischenräume, zu denen keinerlei Daten erfasst wurden
• Interpolation mittels Konvexkombinationen (Ziel: "weichere" und "glättere" Übergänge, Darstellung des Stromverlaufs als differenzierbare Funktion)
• (Berechnung Bilanz mithilfe Integralrechnung)
• Geogebra

Teilprojekt 3 Uni

• Übergang zu einen adaptiven und dynamischen System
• Weitere Betrachtung der Zwischenräume zwischen den vorhandenen Datenpunkten unter Berücksichtigung neu hinzukommender Daten in diesem Zeitraum
• Gradientenabstiegsverfahren und mittlere quadratische Abweichung (Ziel: Minimierung der Abweichung des bestehendes Verlaufs zu den neuen Daten)
• Ocatve, GeoGebra

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