Suche

Smart Cities - Städte der Zukunft

Smart Cities Banner

Überblick

Sekundarstufe

Naturwissenschaften, Mathematik, Biologie, Informatik, Technik

Nachhaltigkeit , saubere Städte, Technologie, Umweltschutz

Deutsch

Zusammenfassung

Stichworte: Intelligente Städte, Datenerfassung, Energie, nachhaltige Entwicklung
Fächer: Mathematik, Physik, Umweltwissenschaften, Naturwissenschaften
Altersgruppe der Schüler*innen: 11-18
Zeitrahmen: Energie für morgen: 2 x 45 Minuten; Luftqualität: 4 Stunden für den theoretischen Teil (regulär), 2 Stunden/Woche in einem Schuljahr für den praktischen Teil (außerschulisch)
Kooperation: Schulen in der Nähe, Forschungslabors, örtliche Gemeinden

  

Direkt zu: Energie für morgen | Luftverschmutzung | Luftqualität 

Einführung

Was sind intelligente Städte und was bedeutet in diesem Zusammenhang Nachhaltigkeit?

Die Europäische Kommission definiert eine intelligente Stadt wie folgt:

Eine intelligente Stadt bedeutet mehr als nur den Einsatz digitaler Technologien für eine bessere Ressourcennutzung und weniger Emissionen. Sie erfordert intelligentere städtische Verkehrsnetze, verbesserte Wasserversorgungs- und Abfallentsorgungseinrichtungen und effizientere Methoden zur Beleuchtung und Beheizung von Gebäuden. (European Commission, n.d. [1]).

Das bedeutet, dass eine intelligente Stadt intelligente Technologien nutzt und Daten durch das Internet der Dinge (IoT) analysiert, um die Lebensqualität der Bürger*innen zu verbessern.

Mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung lebt in Städten, weshalb die Nachhaltigkeit der Energieressourcen und der Umweltbedingungen von entscheidender Bedeutung sind.

Über dieses Material

In diesem Projekt werden wir uns mit drei verwandten Bereichen befassen: Dem Energieverbrauch, der Luftverschmutzung und mit der Analyse der Luftqualität:

  • Energie für morgen: Hier untersuchen die Schüler*innen, ob es möglich ist, die von ihrer Stadt benötigte Energie durch Solarstrom zu erzeugen. Zudem schauen sie sich an, welche Probleme sich hierbei ergeben.
  • Luftverschmutzung: Darin untersuchen die Schüler*innen die Ursachen der Luftverschmutzung auf der Grundlage von Forschungsergebnissen im globalen Maßstab.
  • Luftqualität: In diesem Teil untersuchen und interpretieren die Schüler*innen gespeicherte Daten über die Luftqualitätsparameter in ihrer Stadt mit selbst gebauten Analysegeräten.

In all diesen Projekten werden die Schüler*innen wertvolle Fähigkeiten erlernen und ein Verständnis für die Konzepte des Smart-City-Systems entwickeln. Die Projekte können unabhängig voneinander durchgeführt werden. 

Energie für morgen

In diesem Abschnitt wird eine Methode vorgestellt, mit der herausgefunden werden kann, ob das Haus oder die Stadt allein durch Solarenergie versorgt werden kann.

In diesem Projekt wird untersucht, ob durch die Nutzung von Solarenergie die Stromversorgung unserer Städte in der Zukunft gewährleistet werden kann. Mithilfe kostenloser Software untersuchen die Schüler*innen und die Lehrkräfte, wie viel Solarenergie erzeugt werden kann und wie viel Landfläche dafür benötigt wird. 

Wir beginnen mit der Forschungsfrage: Können wir mit erneuerbaren Energien (Solarenergie) genug Energie erzeugen, um unsere Städte zu versorgen?

Die Schüler*innen können über den Energieverbrauch diskutieren, sie lernen, vereinfachende Annahmen zu formulieren und mit der Software zu rechnen. Das Projekt ist sehr gut skalierbar. Wenn Sie Zugang zu echten Solarzellen haben, könnten Sie auch ein Praktikum durchführen, um Ihre Ergebnisse mit denen der Simulation zu vergleichen.

Ein Einblick in die Software
© Science on Stage
Ein Einblick in die Software

Luftverschmutzung

In diesem Teil werden globale Datenbanken genutzt, um die Luftverschmutzung in verschiedenen Städten zu untersuchen.

Die Schüler*innen analysieren die Ursachen und Auswirkungen von Luftverschmutzung auf globaler Ebene auf der Grundlage von Forschungsergebnissen.

Sie betrachten verschiedene Aspekte, wie die Entwicklung der CO2-Emissionen im Laufe der Zeit und die Emissionen der verschiedenen Länder.

Mithilfe eines CO2-Fußabdruck-Rechners schätzen die Schüler ihren eigenen Beitrag zu den CO2-Emissionen.

Das Video fasst das Projekt zusammen. Die Untertitel sind auf Englisch.

Luftqualität

Die Schüler*innen bauen eigene Luftanalysegeräte (CaeliBox 1 und CaeliBox 2) und untersuchen mit ihnen die Luftqualität ihrer Umgebung.

Gute Luftqualität ist eine Voraussetzung für ein gesundes Leben, aber die Luft in unseren Städten ist zunehmend verschmutzt. Die Schüler*innen finden heraus, welche wichtigen Parameter zur Ermittlung des Luftqualitätsindexes verwendet werden.

Dann können sie ein echtes Analysegerät mit Sensoren und verschiedenen Open-Source-Elektronikplattformen bauen, um die ausgewählten Luftparameter zu messen und die Daten in Echtzeit zu übertragen.

Aus der Datenanalyse können die Schüler*nnen Rückschlüsse auf die Luftqualität in ihrer eigenen Stadt ziehen und die Öffentlichkeit, die Gemeinde und die Verwaltung alarmieren, damit geeignete Maßnahmen ergriffen werden können.

Autor*innen von Smart Cities: Gerald Decelles III (NO), Corina Toma (RO), Panagiota Argyri (GR)

  1. European Commission, aufgerufen in November 2021

Schliesse Suche