Felelõs kiadó: Dr. Szalai István dékán Felelõs szerkesztõ: Csányi-Tornyos Eszter Nyomdai elõkészítés: Demeter Zsuzsanna Borítóterv: Zachar István

Átírás

1

2 Hlavay József Országos Környezettudományi és Mûszaki Diákkonferencia Konferencia Kiadvány 2012 Pannon Egyetem Mérnöki Kar

3 Felelõs kiadó: Dr. Szalai István dékán Felelõs szerkesztõ: Csányi-Tornyos Eszter Nyomdai elõkészítés: Demeter Zsuzsanna Borítóterv: Zachar István Készült a Tradeorg Nyomdában 2012-ben

4 Hlavay József Országos Környezettudományi és Mûszaki Diákkonferencia Konferencia Kiadvány 2012 Pannon Egyetem Mérnöki Kar

5 TARTALOMJEGYZÉK ELÕSZÓ Résztvevõ intézmények A konferencia programja Saját kutatómunka bemutatása az elõadások összefoglalói Ember és energia szekció Környezetvédelem szekció Természetvédelem szekció Feladatmegoldó verseny Versenykiírás Kémia feladatsorok Fizika feladatsorok Junior mérnökverseny feladatleírás Résztvevõk Feladatsorok Eredmények NÉVMUTATÓ GALÉRIA

6 ELÕSZÓ A Pannon Egyetem Föld- és Környezettudományi Tanszéke, a Magyar Tudományos Akadémia Veszprémi Területi Bizottságának Környezet- Föld és Energetikai Szakbizottsága, valamint a Magyar Kémikusok Egyesülete 2003-ban rendezte meg az elsõ Középiskolai Környezettudományi Diákkonferenciát. A konferencia megálmodója és létrehozója dr. Hlavay József egyetemi tanár, a Föld- és Környezettudományi Tanszék vezetõje volt. A konferencia célja a természet- és mûszaki tudományok népszerûsítése az erre fogékony, tehetséges középiskolás diákok körében. Hlavay József kezdeményezõje volt a környezettudományi oktatás hazai bevezetésének. Szívós munkával, kitartással elérte, hogy a környezettudomány a felsõoktatásban meghonosodjon. Munkájával hozzájárult a hazai környezettudatosabb gondolkodásmód elterjesztéséhez, a környezet állapotának tudományos mélységû megismeréséhez. A korszerû tudományos eredmények terjesztését a legfogékonyabb korosztály, a középiskolai tanulók körében kezdte. Megszervezte számukra a nyári táborozást, s elindította középiskolások számára a környezettudományi konferenciát ben bekövetkezett halála óta, emléket állítva oktatói, nevelõi munkásságának, a diákkonferencia az Õ nevét viseli tõl a diákkonferencia szervezését a Mérnöki Kar vállalta fel, 2010-tõl a diákok a kötelezõ tananyagon túl végzett munkájukról, ismereteikrõl és kreativitásukról a környezettudomány mellett már a kémia és a mûszaki tudományokban való jártasságukról is számot adhatnak. Elismerten az ország egyik legjobb mûszaki felszoktatatási karaként, immár hivatalos tehetségpontként, már több mint 60 éve tudjuk, hogy a világot az alkotóképes, kreatív, és emberileg is kiváló szakemberek viszik elõre. Számunkra komoly elismerés, hogy immár a mai a kilencedik alkalom, hogy évrõl évre Önökhöz hasonló tehetségekkel találkozunk. Sok minden változott ezalatt a kilenc év alatt. Ma már nem hat furcsán, ha azt halljuk a médiában, hogy természettudományos és mûszaki területen végzett szakemberekre van szüksége a társadalomnak, vagy ha vezetõ hír, hogy kiváló kutatóink mint például a napokban Szemerédi Endre matematikus nemzetközi szintû elismerésekben részesülnek. Gondolom, remélem, hogy Önök nap mint nap nem csak szüleik szemében érzik a bizalmat, a reményt azzal kapcsolatban, hogy ha majd Önök nagyok lesznek képesek lesznek arra, hogy a világot egy picit elõre mozdítsák, hanem hasonló visszajelzéseket kapnak tanáraiktól, környezetüktõl. A legfontosabb, hogy ahogyan a konferenciára készülvén, a továbbiakban is játszanak, csapongjon a gondolatuk, ízleljék az életet, építkezzenek. Még ráérnek szembesülni azzal a felelõsséggel, amelynek megfelelni egy élet feladata: Az ember nemcsak utas, és önmaga szobrásza, de embertárs is, aki, míg magát teremti, az egész emberi életet valami magasabb lehetõség felé igyekszik terelni. Az ezermérföldes út is egyetlen lépéssel kezdõdik. Ezért bár szeretném, hogy Önöknek az élet nagy kihívásainak megfelelése kapcsán sok siker, erõ, energia adassék, most mégis csak annyit szeretnék kívánni, hogy õrizzék meg érdeklõdésüket, nyitottságukat a világra, elkötelezettségüket természeti értékeink megóvására, s folytassák az elkezdett munkát. Bízom benne, hogy felsõfokú tanulmányaik során vagy életpályájuk révén Önök közül majd többen is tovább kötõdnek ehhez a szép és sokszínû tudományterülethez. Felkészítõ tanáraiknak pedig kívánok további kitartást és még sok tehetséges és szorgalmas tanítványt, akikért érdemes vállalni ezt az áldozatos hivatást. Dr. Abonyi János oktatási és akkreditációs dékánhelyettes 5

7 RÉSZTVEVÕ INTÉZMÉNYEK Ady Endre Gimnázium, Debrecen Bányai Júlia Gimnázium, Kecskemét Bárdos László Gimnázium, Tatabánya Bolyai János Gimnázium, Kecskemét Bonyhádi Petõfi Sándor Evangélikus Gimnázium, Bonyhád Budai Középiskola, Budapest Eötvös József Gimnázium, Budapest Herman Ottó Szakképzõ Iskola, Szombathely III. Béla Gimnázium, Mûvészeti Szakközépiskola és Alapfokú Mûvészetoktatási Intézmény, Zirc Ipari Szakközépiskola és Gimnázium, Veszprém Jedlik Ányos Gépipari és Informatikai Szakközépiskola és Kollégium, Gyõr Kecskeméti Református Gimnázium, Kecskemét Kölcsey Ferenc Gimnázium, Zalaegerszeg Lánczos Kornél Gimnázium és Szakközépiskola, Székesfehérvár Lovassy László Gimnázium, Veszprém Petrik Lajos Két Tanítási Nyelvû Vegyipari, Környezetvédelmi és Informatikai Szakközépiskola, Budapest Premontrei Szent Norbert Gimnázium, Egyházzenei Szakközépiskola és Diákotthon, Gödöllõ Rudas Közgazdasági Szakközépiskola Szakiskola és Kollégium, Dunaújváros Sárospataki Református Kollégium Gimnáziuma, Sárospatak Szentendrei Református Gimnázium, Szentendre Szolnoki Mûszaki Szakközép-és Szakiskola Pálfy-Vízügyi Tagintézmény, Szolnok Tinódi Sebestyén Gimnázium és Idegenforgalmi, Vendéglátói Szakképzõ Iskola, Sárvár Vajda János Gimnázium, Keszthely Zrínyi Miklós Gimnázium, Zalaegerszeg 6

8 PROGRAM március 23., péntek 11:00 13:00 Érkezés, regisztráció (Pannon Egyetem, B épület II. emelet konferenciaközpont elõtér) 13:00 13:45 Megnyitó, plenáris ülés (Pannon Egyetem, B épület II. emelet konferenciaterem) A konferenciát megnyitja: Dr. Abonyi János a Mérnöki Kar oktatási és akkreditációs dékánhelyettese Tudományos elõadás: Dr. Kovács Kristóf, egyetemi docens A méret igenis számít a nanotechnológiáról dióhéjban 14:00 órától négy helyszínen párhuzamosan: Saját kutatómunka bemutatása Ember és energia szekció (Pannon Egyetem, B épület II. emelet konferenciaterem) Zsûri Elnök: Dr. Korim Tamás, egyetemi docens Tagok: Dr. Domokos Endre, egyetemi docens Veres György, tanársegéd Enisz Krisztián, PhD hallgató 14:00 14:15 Wirnhardt Bálint, Lágymányosi Péter, Trombitás Dániel 11. és 12. évfolyam, Premontrei Szent Norbert Gimnázium, Gödöllõ Egészséges megújuló energiatermelés Felkészítõ tanár: Dr. Seres István 14:15 14:30 Vámi Tamás Álmos 12. évfolyam, Petõfi Sándor Evangélikus Gimnázium és Kollégium, Bonyhád Vékonyréteg napelemek vizsgálata Felkészítõ tanár: Dr. Lábadi Zoltán 14:30 14:45 Bárdos Máté, Jakubik Regina 12. évfolyam, Kecskeméti Református Gimnázium, Kecskemét Kecskeméti Református Gimnázium alternatív energetikai bázisának kiépítése és tanulmányozása Felkészítõ tanár: Sikó Dezsõ 7

9 14:45 15:00 Dékány Attila, Major Máté Miklós, Rácz Krisztián 12. évfolyam, Szolnoki Mûszaki Szakközép- és Szakiskola Pálfy- Vízügyi Tagintézmény, Szolnok A megújuló és alternatív energiaforrások a mindennapjainkban Felkészítõ tanár: Terjékiné Tóth Edit 15:00 15:15 Berényi Flóra, Gurka Éva, Kiss Ádám, Szabó Benedek 10. évfolyam, Bányai Júlia Gimnázium, Kecskemét A robotika speciális lehetõségei a jövõ orvosi gyakorlatában Felkészítõ tanárok: Kiss Róbert, Korsósné Jávorka Zsuzsanna 15:15 15:30 A zsûri értékeli az elhangzott elõadásokat 15:30 15:45 Szünet Környezetvédelem szekció (Pannon Egyetem, B épület II. emelet konferenciaterem) Zsûri Elnök: Dr. Domokos Endre, egyetemi docens Tagok: Dr. Yuzhakova Tatiana, adjunktus Vincze-Csom Veronika, PhD hallgató Gulyás Gábor, környezetmérnök mesterszakos hallgató 15:45 16:00 Nárai Máté Szilveszter 13. évfolyam, Herman Ottó Szakképzõ Iskola, Szombathely Arzénmentesítés házilag Felkészítõ tanár: Szalay Julianna 16:00 16:15 Tóth Lili 7. évfolyam, Szentendrei Református Gimnázium, Szentendre Hetedikesként a környezetért Felkészítõ tanár: Szakács Erzsébet 16:15 16:30 Fedor Marianna 12. évfolyam, Sárospataki Református Kollégium Gimnáziuma, Sárospatak Kétlépcsõs módszer, mint új savtompítási eljárás alkalmazása tokaji borokban Felkészítõ tanár: Halász László 16:30 16:45 Szünet 16:45 17:00 Hegyi Zsófia, Lovas Réka Orsolya 11. évfolyam, Lovassy László Gimnázium, Veszprém A tisztaság fél egészség vagy mégsem? Felkészítõ tanár: Dr. Szalainé Tóth Tünde 8

10 17:00 17:15 Váradi Zoltán, Varga Dániel 12. évfolyam, Petrik Lajos Két Tanítási Nyelvû Vegyipari, Környezetvédelmi és Informatikai Szakközépiskola, Budapest Szennyvíz remediáció, avagy a talajban lévõ mikroorganizmusok hasznosítása a biológiai szennyvíztisztításban Felkészítõ tanár: Farkas Tiborné 17:15 17:30 Narancsik Milán 12. évfolyam, Rudas Közgazdasági Szakközépiskola Szakiskola és Kollégium, Dunaújváros Zajszennyezés hatásai, avagy miért nem kell a csend Felkészítõ tanár: Nyerkiné Alabert Zsuzsanna, Dr. Domokos Endre 17:30 17:45 A zsûri értékeli az elhangzott elõadásokat 14:00 18:15 Kémia feladatmegoldó verseny Döntõ I. rész: laboratóriumi feladatok megoldása (Pannon Egyetem, Kémia Intézet, N épület 3. emelet) 14:00 18:15 Fizika feladatmegoldó verseny Döntõ I. rész: laboratóriumi feladatok megoldása (Pannon Egyetem, Fizika és Mechatronika Intézet, N épület 2. emelet) 14:00 18:15 Junior Mérnökverseny Döntõ I. rész: kreatív feladatok megoldása (Pannon Egyetem, B épület aula) 19:30 Fogadás (Pannon Egyetem, B épület II. emelet konferenciaközpont) Kb. 20:00 Kb. 21:00 Medvegy Tibor: Látványos kísérletek folyékony nitrogénnel Esti városnézés séta Veszprém belvárosában március 24., szombat Saját kutatómunka bemutatása Természetvédelem szekció (Pannon Egyetem, B épület földszinti konferenciaterem) Zsûri Elnök: Dr. Horváth Eszter, tanársegéd Tagok: Preiszner Bálint, PhD hallgató Tóth Ádám, PhD hallgató Vass Máté, környezettan alapszakos hallgató 9

11 8:45 9:00 Bakos Ferenc, Ihász Norbert, Németh Bence 9. évfolyam, Ipari Szakközépiskola és Gimnázium, Veszprém A kádártai Séd vizének vizsgálata Felkészítõ tanár: Merencsics Tiborné Rigó Ida 9:00 9:15 Csákány Lóránt, Lestár Boglárka 11. évfolyam, Egészségügyi Középiskola, Szabadka A Palicsi-tó újrahasznosítással történõ víztisztítása Felkészítõ tanár: Tóth Ida 9:15 9:30 Poós Tamás 10. évfolyam, Tinódi Sebestyén Gimnázium és Idegenforgalmi, Vendéglátói Szakképzõ Iskola, Sárvár A sitkei Hercseg-hegy növénytani értékei Felkészítõ tanár: Bognár Nóra 9:30 9:45 Bauer Bernadett 12. évfolyam, Budai Középiskola, Budapest A Hegyvidék botanikai öröksége A Normafa-lejtõ botanikai értékei Felkészítõ tanár: Kecskés Ferenc 9:45 10:00 Nyerki Emil 1, Papp Tibor évfolyam, Lánczos Kornél Gimnázium és Szakközépiskola, Székesfehérvár évfolyam, Zrínyi Miklós Gimnázium, Zalaegerszeg 2 Mágneses növénytermesztõ technológia alapjai és gyakorlati felhasználása Dr. Ujvári Sándor 1, Tölgyesné Kovács Katalin 2 10:00 10:10 Szünet 10:10 10:25 Annus Péter, Sánta Attila 11. és 12. évfolyam, Premontrei Szent Norbert Gimnázium, Egyházzenei Szakközépiskola és Diákotthon, Gödöllõ Széncinegék téli területhûségének vizsgálata madáretetõnél Felkészítõ tanár: Kerényi Zoltán 10:25 10:40 Lakatos Márton, Prehoda Bence 11. évfolyam, Premontrei Szent Norbert Gimnázium, Egyházzenei Szakközépiskola és Diákotthon, Gödöllõ Széncinegék kondíciójának vizsgálata téli idõszakban Felkészítõ tanár: Kerényi Zoltán 10

12 10:40 10:55 Hazafi Dorottya 11. évfolyam, Petrik Lajos Két Tanítási Nyelvû Vegyipari, Környezetvédelmi és Informatikai Szakközépiskola, Budapest Madarat tolláról Felkészítõ tanár: Szalkay Csilla 10:55 11:10 Paulovics Zoltán 10. évfolyam, Zrínyi Miklós Gimnázium, Zalaegerszeg Pótmama voltam Felkészítõ tanár: Tölgyesné Kovács Katalin 11:10 11:25 Szünet 11:25 11:40 Gazsi Zsófia 12. évfolyam, Zrínyi Miklós Gimnázium, Zalaegerszeg A macskanevelés nehézségei Felkészítõ tanár: Tölgyesné Kovács Katalin 11:40 11:55 Jankács Annamária 12. évfolyam, Bárdos László Gimnázium, Tatabánya Élet a csótányok között Felkészítõ tanár: Dr. Sopowné Balogh Elvira 11:55 12:05 A zsûri értékeli az elhangzott elõadásokat 9:00 12:00 Kémia feladatmegoldó verseny Döntõ II. rész: írásbeli feladatok megoldása (Pannon Egyetem, B épület II. emelet konferenciaközpont, kisterem 1.) 9:00 12:00 Fizika feladatmegoldó verseny Döntõ II. rész: írásbeli feladatok megoldása (Pannon Egyetem, B épület II. emelet konferenciaközpont, kisterem 2.) Junior Mérnökverseny Döntõ II. rész: Tervezési feladat bemutatása (Pannon Egyetem, B épület, földszinti konferenciaterem) Zsûri Elnök: Dr. Kovács Kristóf, egyetemi docens Tagok: Dr. Gurin Péter, egyetemi docens Szabó László, PhD hallgató Ószer András, hallgató 11

13 10:00 10:15 TANONCOK Gortva Lúcia, Boros Viktor, Varga Balázs, Marczona Kitti Rudas Közgazdasági Szakközépiskola Szakiskola és Kollégium, Dunaújváros 10:15 10:30 BÉLÁK Bagi Zsófia, Hertner András, Scheffer Zoltán III. Béla Gimnázium, Mûvészeti Szakközépiskola és Alapfokú Mûvészetoktatási Intézmény, Zirc 10:30 10:45 Szünet 10:45 11:00 VÉGTELEN ENERGIA Bordás Gábor, Haimhoffer Ádám, Molnár Gábor Marcell, Szmolka Szilvia Ady Endre Gimnázium, Debrecen 11:00 11:15 PREMI Ficsór Máté, Herdovics Mihály, Lágymányosi Péter, Trombitás Dániel Premontrei Szent Norbert Gimnázium, Gödöllõ 11:15 11:30 MEHL Viola Hajnalka, Sárdi Levente, Ladiszlai Máté, Papp Eszter Lánczos Kornél Gimnázium 11:30 11:45 A zsûri értékeli az elhangzott elõadásokat 12:10 13:00 Ismeretterjesztõ elõadás Ladányi Tamás és Vassányi István: A magyar nép mondavilág csillagképei asztrotájképek kíséretében (Pannon Egyetem, B épület II. emelet, konferenciaterem) Kb. 13:00 Záró, értékelõ plenáris ülés, díjak kiosztása (Pannon Egyetem, B épület II. emelet, konferenciaterem) 12

14 Saját kutatómunka bemutatása Elõadások összefoglalói Ember és energia szekció

15 Egészséges megújuló energiatermelés (vicikli) Lágymányosi Péter, Trombitás Dániel és Wirnhardt Bálint, 11. és 12. évfolyam, Premontrei Szent Norbert Gimnázium, Gödöllõ Felkészítõ tanár: Dr. Seres István Napjainkban mind nagyobb hangsúlyt kap a környezetvédelem, és a megújuló energiák használata. Mivel meggyõzõdésünk szerint ezen energiafajták elterjedésében fontos szerep jut a technológiák megismerésének, az iskolánk Fizika szakkörének keretében évek óta részt veszünk egy megújuló energia bemutatóközpont kiépítésében és továbbfejlesztésében. Az Út a tudományhoz program keretében egy kisebb napelemes és napkollektoros kísérleti, bemutató rendszer is beszerzésre került. Az egyedileg, egymástól függetlenül beszerzett egységeket az elmúlt idõszakban egy (központi) helyre telepítettük, és ezáltal egy megújuló energiás bemutató központot hoztunk létre az iskolai sportcsarnok tetõterében. Az egyébként kihasználatlan tetõtéri helyiségbe telepítettük a rendszer belsõ egységeit, melyeket az idõjárás viszontagságaitól óvni kell (pl. inverter, akkumulátorok, adatgyûjtõ számítógép), míg a részben lapos, részben ferde nyereg kialakítású tetõn helyeztük el a napelemet, a napkollektort és mellettük egy szélgenerátort is. Az eszközök által megtermelt energiát közvetlenül hasznosítjuk, például a napkollektor által felmelegített vizet a sportcsarnok zuhanyzójában hasznosítjuk, az esélyegyenlõség jegyében most tavasztól már nem csak a fiú zuhanyzóban, hanem a lányoknál is beüzemelve a rendszert. A napelemek és a szélgenerátor által megtermelt elektromos energia pedig a méréseket is magába foglaló számítógépes adatgyûjtésünk energetikai hátterét adja, de egy kis mûködõ maketten a hõszivattyú mûködési elvét is be tudjuk mutatni. A már-már tradicionálisnak számító napenergiás, szélenergiás, megújuló energiafajták mellett még egy tavalyi, a Paksi atomerõmûben tett látogatásunkon szerzett ötlet alapján egy újfajta megújuló energia bevezetésével bõvítjük a rendszerünket. Ez az eszköz a diákok természetes mozgásigényének felhasználásával (és a felesleges energiájuk levezetésével) termel elektromos energiát, ami a megújuló rendszerünk akkumulátoraiban eltárolásra, majd felhasználásra kerül. Az eszköz prototípusa egy átalakított kerékpár mivel villamos energiát termel, a vicikli nevet kapta -, amely haladni nem tud, de a hátsó, hajtott tengelyhez illesztett generátor segítségével elektromos energiát termel, ha tekerik. Mivel a diákok nagy többsége nincs tisztában az általa elhasznált energia mennyiségével, és azzal, hogy azt milyen nehéz megtermelni, a prototípushoz felépítettünk egy számítógépes adatgyûjtõ rendszert is, amely méri a megtermelt energia teljesítményét, egyúttal jelezve, hogy az milyen elektromos berendezés mûködtetéséhez lenne elegendõ, illetve egy adott (nullázható) idõtartamra a megtermelt elektromos energia teljes mennyiségét. A rendszer véglegesítése, és a többi tervezett egység (legalább két-három egységet tervezünk, hogy lehessen beszélgetni tekerés közben) kiépítése után az energiatermelést egy kisebb LCD kijelzõn, programozható IC irányításával tervezzük megvalósítani, aminek a mûködtetéséhez az energiát a tekerés adja. Egyes tanári tervek szerint az eszközök a tornatanárok kezébe is újabb fegyvert adnak a tornaóra alól felmentettek kondíciójának megõrzésére. 14

16 Vékonyréteg napelemek vizsgálata Vámi Tamás Álmos, 12. évfolyam, Petõfi Sándor Evangélikus Gimnázium és Kollégium, Bonyhád Felkészítõ tanár: Dr. Lábadi Zoltán Napjainkban a környezetkímélõ energiaforrások piacán, ezen belül a napelemek terén hatalmas fellendülés zajlik. A megújuló energiaforrások közül a napelemek a háztartásokhoz legközelebb álló eszközök, hiszen már több család is birtokol valamilyen típusút. Kutatásom során megismertem a napelemek mûködésének alapját, a p-n átmenet lényegét és ennek felhasználhatóságát az elektronikában. Megismerkedtem a különbözõ típusú napelemekkel, ezek felépítésével. A jó hatásfokú napelemek elég drágák, így ha a jövõben minden családi ház tetejére ilyen eszközt képzelünk el, akkor jó ár-érték arányút kell kifejleszteni. Megvizsgáltam egy amorf szilícium napelemet, és mivel ennek degradációja évi 4%, ezért a vegyületfélvezetõ alapú (CIGS, CdTe) vékonyréteg napelemek elõnyösebbek. Ezek gyártásánál a CdS felvitelénél meg kell szakítani a vákuumfolyamatot, el kell végezni a CdS felvitelét, majd ismét lecsökkenteni a nyomást. Ennek kiváltására azt javaslom, hogy a CdS helyett ZnO réteget válasszunk le ALD technológiával. Kutatásom során lehetõségem volt megkapni a MTA Központi Fizikai Kutató Intézet Mûszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézet egyik épületén található amorf szilícium napelem teljesítményadatait. Ez a napelem 2003 óta üzemel, és egy számítógép rögzíti reggel 8 órától este 8 óráig a feszültség-adatokat. Az évek legjobb teljesítményadatait kiszámolva azt vehetjük észre, hogy a teljesítmény az évek elõrehaladtával egyre csökken, és ennek a mértéke évi 4%-os. A vékonyrétegek kialakítása során a molibdén (Mo) réteget porlasztással, a CIGS (réz-indium-galliumdiszelenid) réteget párologtatással visszük fel és az alumíniummal adalékolt cink-oxid réteget szintén porlasztással növesztjük. A kadmium-szulfid (CdS) réteget nedves kémiai eljárással visszük fel, ami azt jelenti, hogy megfelelõ körülmények között egy vizes oldatból leválasztjuk a vegyületet. A porlasztás és a párologtatás vákuumban történik, így iparilag összevonható a két folyamat. A nagy vákuum létrehozása viszonylag bonyolult, illetve energiaszükséges folyamat. A vékonyrétegek létrehozása során viszont a CdS felvitele nem végezhetõ el vákuumban! Felmerül a kérdés, hogy hogyan lehetne kiváltani ezt a szakaszt, így elõnyösebbé tenni az ipari folyamatot. Erre az a megoldás ismeretes, hogy CdS helyett ZnO réteget választunk le ALD technológiával. Az ALD (Atomic Layer Deposition) technológia - magyar nevén Atomi Réteg Leválasztás- egy viszonylag új technológia. Lényege, hogy atomi vastagságú réteget tudunk növeszteni, így teljes mértékben kontrollálni tudjuk a vastagságot. További elõny még, hogy ez a réteg követi a felület morfológiáját, illetve egyenletes, ellentétben a porlasztással felvitt réteggel. A napelemek fejlesztésénél természetesen nagyon fontos pontosan mérni tudni, hogy mire is képesek. Erre valamilyen mesterséges fényforrást (Napszimulátor) használunk. Ennek vizsgálatánál azt kaptuk, hogy a napelem modulon mért inhomogenitás megfelel a mérõrendszer hitelesített egyenletességi paramétereinek. A kutatásom során összehasonlítottam egy amorf szilícium napelem 2003-tól mért évek legjobb teljesítményadatait, és kiszámítottam, hogy a degradáció mértéke évi 4%-os. A vékonyréteg napelemeknél külön foglalkoztam a CdS nedves kémiai leválasztásának problémájával, amire azt a megoldást találtuk, hogy a CdS kiváltható a ZnO-dal úgy, hogy az ALD technológiát alkalmazzuk. Vizsgáltam a Napszimulátor teljesítményét és a napelem homogenitását. 15

17 Kecskeméti Református Gimnázium alternatív energetikai bázisának kiépítése és tanulmányozása Bárdos Máté, Jakubik Regina, 12. évfolyam, Kecskeméti Református Gimnázium, Kecskemét Felkészítõ tanár: Sikó Dezsõ Célunk: A gimnáziumi tanuszoda és a hozzá tartozó sportlétesítmények energiatakarékos üzemeltetése napenergia felhasználásával, a mérési eredmények tükrében az energiaveszteségek felszámolásával. A gimnáziumi tanuszoda jelentõs mértékben járul hozzá tanulóink egészséges, környezetbarát és energiatakarékos életmódjának kialakításához. Mindez jelentõs beruházást, folyamatos karbantartást és mûködési költségeket tesz szükségessé. Jelentõs és állandó kiadást képvisel a rendszer állandó hõmérsékleten való tartása. A medencetér és a kiszolgáló egységek termikusenergia-ellátását nagy teljesítményû kondenzációs gázkazánok biztosítják, de a napsütéses idõszakokban jelentõs segítséget nyújt a tetõtérbe épített napkollektoros rendszer. A termelt hõenergiát nagyteljesítményû keringetõ szivattyúk és hõcserélõk juttatják el a felhasználási helyszínekre. A kazánház a fõépület tetõterében található, a medencetér a kiszolgáló egységekkel a földszinten, több mint 150 méterrel távolabb; a napkollektorok 30 méter szintkülönbséggel dolgoznak. A fûtõ- és a vízellátó rendszer párhuzamosan mûködik, egymást kölcsönösen befolyásolják. A napi megvilágítási változásoknak és hõingadozásnak megfelelõen gravitációs ellenáramlások is megjelennek, melyek szintén energiaveszteséget idéznek elõ. A termelt hõenergia szállítása, elosztása a szükségleteknek és a környezeti hatásoknak megfelelõen történik. A szállítási, hõszigetelési veszteségek mellett sajnos a tanulók magatartása is fontos tényezõ az energiatakarékos használat és mûködtetés hiányosságaiban. A pontos mérés és számítás meggyõzõen hat nemcsak az iskolai energiafelhasználásra, hanem a saját otthonunk energiatakarékos és környezetbarát fenntartásához is. A mérõórák felszerelésével, egy leolvasó és feldolgozó program telepítésével az informatika valós gyakorlati alkalmazását valósítottuk meg. Jelenleg naponkénti adataink vannak a kollektorok, hõcserélõk és részben a házkazánok mûködésérõl. A mért és számított adatok ismeretében pontosabban tudjuk becsülni az energiaveszteséget, mind helyileg, mind mennyiségileg. Konkrét, hosszú távú, folyamatos mérési adatok alapján meghatározhatjuk a takarékossági és ésszerû felhasználási irányokat. A mérõrendszernek is szüksége van energiára. Ezt az energiát egy napcellával és egy szélgenerátorral pótoljuk. Az energiaveszteségi helyek ismeretében hõszigetelési munkálatokat végezhetünk, beavatkozhatunk a gravitációs ellenáramlásokba, csökkenthetjük a pazarlást és az ésszerûtlen üzemeltetést. 16

18 Megújuló energiaforrások Szolnokon és környékén Dékány Attila Ádám, Major Máté Miklós, Rácz Krisztián, 12. évfolyam, Szolnoki Mûszaki Szakközép- és Szakiskola Pálfy-Vízügyi Tagintézmény, Szolnok Felkészítõ tanár: Terjékiné Tóth Edit A Szolnoki Mûszaki Szakközép- és Szakiskola Pálfy-Vízügyi Tagintézmény tanulóiként fontosnak tartjuk a környezettudatosságot és az élhetõbb jövõ érdekében a megújuló energiaforrások jobb felhasználását. Jász-Nagykun-Szolnok megye domborzatát tekintve síkság, a napsütéses órák száma 1780 és 1880 közötti, a szélerõsség 2 és 3 m/s-1 közötti, az átlag hõmérséklet 10,5 C és számos termálvízforrás található a térségben. A körzet domborzata és éghajlata mellett energetikai szempontból még fontos megemlítenünk a több ezer hektár termõföldet, ahol több ezer tonna biomassza keletkezik évente. A régióban nagy múltra tekint vissza a megújuló energiaforrások alkalmazása, ilyen például a szélmalmokkal való lisztõrlés, szélkerekekkel a vízszivattyúzás, nyaralókban a vizet fekete hordóban a Nap sugarai melegítik fel vagy a mezõgazdasági hulladékokkal fûtenek. Ez a lakott területektõl távol szükségszerû. Tanyákra nem vezették és nem is vezetik ki a vizet, a vezetékes gázt, stb.. Ma a légszennyezés és az energiahordozó árak mellett elõtérbe kerülnek a megújuló energiaforrások. Megújuló energiaforrás kihasználására jelenleg térségünkben a közintézményeknek, hivataloknak, iskoláknak önerõbõl és Európai Uniós támogatás útján nyílik lehetõségük. A térségben az átlaghõmérséklet és napsütéses órák számából adódóan magát adja a napkollektoros és napelemes rendszerek kiépítésének lehetõsége. Jelentõs még helyenként a geotermikus energiát felhasználó (termálvíz) és hõszivattyús rendszerek létesítése. Két várost tettünk nagyító alá: Szolnokot, mint megyeszékhelyet és Törökszentmiklóst, egy kisebb várost. Szolnokon, a megyeházán napelemes rendszer, iskolánk Baross Gábor Tagintézményében pedig hõszivattyú, pelletkazán, napelem és napkollektor is üzemel, amelyek az iskola kiadásait csökkentik. Törökszentmiklós jelentõs termál és gyógyvízforrással rendelkezik. Jelenleg is folynak munkálatok egy, a közintézményeket (polgármesteri hivatal, szakközépiskolák, gimnázium) geotermikusan fûtõ rendszer kialakításával kapcsolatban. A városi egészségház tetején pedig kisebb szélgenerátor telep segít rá az energiatermelésre. A város határában 2008-ban szélerõmû épült. Megvizsgáltuk a különbözõ energiaforrásokat hasznosító rendszereket és ezek megtérülési idejét az adott területen. Betekintést nyertünk a Baross Gábor Tagintézmény mindennapi életébe és a megújuló energiaforrásokkal való munkálataikba. Ez a szakközépiskola mintája lehet a környezettudatosságra, önállóságra, takarékosságra nevelésnek. Továbbá kitekintést teszünk a tagintézményünk és a térség tekintetében a megújuló energiaforrások felhasználásának további kedvezõ lehetõségeire. 17

19 A robotika speciális lehetõségei a jövõ orvosi gyakorlatában Kiss Ádám, Gurka Éva, Szabó Benedek, Berényi Flóra, 10. évfolyam, Bányai Júlia Gimnázium, Kecskemét Felkészítõ tanárok: Kiss Róbert, Korsósné Jávorka Zsuzsanna A XXI. század két dinamikusan fejlõdõ tudományterülete az orvosbiológia és a mûszaki tudományokon belül a robotika. A két tudományterület összefonódásából alakult ki az a nagyon izgalmas és szerteágazó diszciplína, amelyet biomechatronikának nevezhetünk. Egyre újabb találmányok és technikai-, technológiai újdonságok látnak napvilágot és kapnak teret a különbözõ ismeretterjesztõ és tudományos fórumoktól kezdve a laikusoknak szóló híradásokig. Az új tudományág segít az orvosoknak a betegek gyógyításában, és ötvözi a mérnöki tudományokat a kémia, a mechanika az elektrotechnika, a biológia és az orvostudomány lehetõségeivel. Látva a terület rohamos fejlõdését számos érdekes kérdés vetõdik fel. Például az emberi végtagok pótlásának lehetõségei közül az orvosi vagy a mérnöki út lesz a jövõ gyógyító tudományának markánsabb iránya? Tehát a hiányzó végtagokat egyre finomodó mûtéti eljárásokkal, de emberi szervalapú végtagokkal vagy android jellegû konstrukciókkal fogjuk-e helyettesíteni? Az emberiség évszázadok óta igyekszik megfelelõen pótolni a végtagokat. De biológiai ismereteink és technikai fejlettségünk ennek esztétikus és jól használható megvalósítását csak napjainkban kezdte lehetõvé tenni. Ezen belül is a kéz funkcionális reprodukálása jelenti az egyik legnagyobb kihívást, mivel a kezünk rendkívül sokféle mozgásra képes, nagyon sok szabadsági fokkal. E témával kapcsolatban végezte csapatunk a kutatást, és kereste a választ a megfogalmazott kérdésre az egyes területek elismert szakembereivel készített interjúkkal és szak- és ismeretterjesztõ cikkek áttanulmányozásával. A végtagpótlás két alapvetõ típusát vizsgáltuk: a sebészeti illetve a robotikai megoldásokat. Az orvostudományi szakterületen az információgyûjtést a Bács-Kiskun Megyei Kórház traumatológiai osztályán kezdtük. Dr. Kertész Gábor kézsebésszel beszélgettünk a végtagvesztés esetén alkalmazható jelenlegi és jövõbeli módszerekrõl. Kecskeméten több órás bravúros mûtéttel már varrtak vissza kézfejet, továbbá halott emberek ujjainak élõkre való átültetését is megoldották. A visszavarrt végtag azonban nem éri el a régi hatékonyságát, mivel korlátozott számú mozgásformára képes, és ezek elsajátításához is hosszas rehabilitáció szükséges. Robotika területen a budapesti Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs-technológiai Karának robotika laborjában tettünk látogatást, ahol Dr. Cserey György egyetemi docens úr és csapata mutatta be az android kezek fejlesztése területén elért eredményeit, köztük néhány olyan eszközt is, amely komoly elõrelépést jelenthet a robotikai kutatásokban. Végezetül csapatunk is megpróbált modellezni egy android kezet, amely rendelkezik a biológiai kéz egyes geometriai jellemzõivel, ugyanakkor mechanikus alkatrészekbõl áll, amelyek vezérlését programozott minikomputerek végzik (Mindstorms NXT). A kísérleti kézkonstrukciónk hasonló problémákkal küzd, mint a laborbeli társai: nagy méret, mozgató inak nehézkes illesztése. Az áttanulmányozott szakirodalom és az interjúk tapasztalatai alapján megfogalmazható, hogy kutatási kérdésünkre a válasz a két vizsgált irány (orvosi és robotikai) összefonódásaként fejlesztett technikai eszközök és alkalmazásukhoz szükséges orvosi módszerek együttes használatával képzelhetõ el. Ötletadó felhasznált irodalom: National Geographic, január, Gép/ember születik, Sárkány Norbert, Jákli Balázs (2009): Biomechatronikus kéz (konferencia elõadás), NJSZT Robotnap 2009,

20 Saját kutatómunka bemutatása Elõadások összefoglalói Környezetvédelem szekció