Για να σχεδιάσετε και να δημιουργήσετε την βιώσιμη πόλη θα εργαστείτε σε τρεις ομάδες.

ΠΡΩΤΗ ΟΜΑΔΑ

Η πρώτη ομάδα θα μελετήσει το παρακάτω υλικό και θα σχεδιάσει επάνω στο φελιζόλ με μολύβι τις τοποθεσίες που θα μπουν οι δρόμοι, τα πεζοδρόμια, οι στάσεις του λεωφορείου, καθώς και οι ποδηλατόδρομοι. Στη συνέχεια θα τοποθετήσει τα 3D εκτυπωμένα αντικείμενα και τα άλλα υλικά που σας έδωσα, που είναι:

1. αφετηρία για το λεωφορείο με φορτιστή για το λεωφορείο. Η αφετηρία είναι μια έξυπνη στάση (3D) και ένα μικρό κέντρο ελέγχου (3D σπιτάκι). Ο φορτιστής παίρνει ενέργεια από ηλιακό πάνελ (3D) που είναι συνδεδεμένο με μπαταρία (3D)
2. δύο έξυπνες στάσεις λεωφορείου (3D), με ηλιακό πάνελ (3D) στην οροφή. Οι στάσεις μπαίνουν σε κάποια απόσταση μεταξύ τους και πρέπει να είναι κοντά σε σπίτια και σε σημεία ενδιαφέροντος, πχ σχολείο, παιδική χαρά, Δημαρχείο κλπ. Διαλέξτε που θα τις βάλετε. ΑΡΘΡΟ ΓΙΑ ΕΞΥΠΝΗ ΣΤΑΣΗ Η έξυπνη στάση μπορεί εκτός από αυτά που βλέπετε στο άρθρο να έχει αισθητήρες και να ενημερώνει απευθείας τον οργανισμό συγκοινωνιών για το πόσοι περιμένουν στην στάση, ώστε να ξεκινήσει λεωφορείο από την αφετηρία. Επίσης έτσι θα καταλάβει ο οργανισμός συγκοινωνιών πότε έχει (στατιστικά) περισσότερο κόσμο μία στάση ώστε να ρυθμίσει καλύτερα τα δρομολόγια των λεωφορείων. Φυσικά στην έξυπνη στάση υπάρχει φωτοβολταϊκό με μπαταρία, το οποίο δίνει ρεύμα σε ένα φως κατά την διάρκεια της νύχτας, σε USB θύρες για φόρτιση κινητών συσκευών και σε μία οθόνη όπου προβάλλονται πληροφορίες για τον συγκοινωνιακό χάρτη της πόλης. Επίσης στην στάση υπάρχει δωρεάν WI-FI για τους πολίτες.
3. ηλεκτρικό λεωφορείο (3D) με ηλιακό πάνελ (3D) στην οροφή. Τοποθετήστε το όπου θέλετε.
4. ποδηλατόδρομοι: Κάντε ποδηλατόδρομο δεξιά ή αριστερά από τον δρόμο (μόνο στην μια μεριά, στην άλλη θα κάνετε πεζοδρόμιο) και όπου αλλού κρίνετε απαραίτητο. ΒΙΝΤΕΟ . Ποδηλατόδρομος βικιπαίδεια
5. πεζοδρόμια: Κάντε μόνο ένα πεζοδρόμιο δεξιά ή αριστερά σε κάθε δρόμο (στην άλλη μεριά θα κάνετε ποδηλατόδρομο). Το πεζοδρόμιο θα έχει πιεζοηλεκτρικά στοιχεία (σημαίνει όταν πιέζω παράγεται ηλεκτρισμός). Δείτε το βίντεο και ζωγραφίστε το πεζοδρόμιο όπως δείχνει. ΒΙΝΤΕΟ ΓΙΑ ΠΕΖΟΔΡΟΜΙΑ ΣΤΗΝ ΙΑΠΩΝΙΑ.
6. δρόμοι: θα σχεδιάσετε και θα κάνετε έναν κλασικό δρόμο με ταινιόδρομο που θα σας δώσω. Επίσης θα κάνετε και μια λωρίδα πράσινου χρώματος, όπου θα φορτίζουν τα αυτοκίνητα όσο κινούνται. ΒΙΝΤΕΟ ΓΙΑ ΔΡΟΜΟ ΠΟΥ ΦΟΡΤΙΖΕΙ  ΣΤΗΝ ΣΟΥΗΔΙΑ

ΔΕΥΤΕΡΗ ΟΜΑΔΑ

Η δεύτερη ομάδα θα μελετήσει το παρακάτω υλικό και θα σχεδιάσει τις τοποθεσίες όπου θα μπουν τα συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, δηλαδή οι ανεμογεννήτριες (3D), τα φωτοβολταϊκά (3D) και τα πιεζοηλεκτρικά στοιχεία (ζωγραφίστε τα). Επειδή θέλουμε να μπορούμε να χρησιμοποιούμε το παραγόμενο ρεύμα όλο το 24ωρο, θα βάλουμε και μπαταρίες (3D), δίπλα σε κάθε ανανεώσιμη πηγή ενέργειας.

Φωτοβολταϊκά για παραγωγή ρεύματος: Παράγουν ηλεκτρισμό από την ηλιακή ενέργεια. Τοποθετούνται επάνω σε ταράτσες, σε σκεπές ή στο έδαφος και μπορούν να δώσουν ρεύμα στο σπίτι ή στην επιχείρηση μας.

Επίσης τοποθετούνται πολλά μαζί σε χωράφια (κυρίως που δεν είναι κατάλληλα για καλλιέργεια) και ονομάζονται φωτοβολταϊκά πάρκα. Δίνουν, δηλαδή πουλάνε ρεύμα στο δίκτυο (ΔΕΔΔΥΕ παλιότερα ονομαζόταν ΔΕΗ) και ο ΔΕΔΔΥΕ το πουλάει σε εμάς για το σπίτι ή την επιχείρησή μας.

Πλεονεκτήματα φωτοβολταϊκών:

• λειτουργούν στις περισσότερες κλιματικές συνθήκες
• αν και η αρχική επένδυση είναι κάπως ακριβή, υπάρχουν επιδοτήσεις
• εξοικονομούν χρήματα
• παράγουν ρεύμα χωρίς να εκλύεται στο περιβάλλον CO2 (διοξείδιο του άνθρακα) κλπ βλαβερά αέρια

Μειονεκτήματα φωτοβολταϊκών:

• δεν λειτουργούν τη νύχτα
• τα ηλιακά πάνελ πιάνουν πολύ χώρο και είναι ακαλαίσθητα
• τα ηλιακά πάνελ έχουν αντίκτυπο στο περιβάλλον (χρειάζονται πολλά υλικά και πολλή ενέργεια για την δημιουργία τους)
• δεν μπορούν να τοποθετηθούν παντού.

Τελευταία γίνονται προσπάθειες να τοποθετηθούν ηλιακά πάνελ ανάμεσα στις γραμμές του τρένου στην Ελβετία, από μια εταιρία (Sun ways). Θα τοποθετηθούν το 2025. ΒΙΝΤΕΟ

Προβλήματα από την τοποθέτηση στις γραμμές του τρένου:

• Ίσως περισσότερος θόρυβος,
• όταν θα αντανακλάται ο ήλιος θα δυσκολεύεται ο οδηγός του τρένου
• ίσως προβλήματα ασφάλειας του σιδηροδρόμου.

ΒΙΝΤΕΟ ΓΙΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΑ

Γενικά για να παράγουμε ενέργεια από τον ήλιο χρειάζονται οι εξής συσκευές:

• Φωτοβολταϊκά πάνελ (η δουλειά τους είναι να συλλέγουν τις ακτίνες του ήλιου και να μετατρέπουν την ενέργεια του ήλιου σε ηλεκτρική ενέργεια)
• Μετατροπέας ή Ινβέρτερ (μηχάνημα που μετατρέπει το ρεύμα που παράγει το φωτοβολταϊκό σε κατάλληλο για τις συσκευές του σπιτιού μας)
• (προαιρετικά) Μπαταρία (αποθηκεύει το ρεύμα για να το χρησιμοποιήσουμε αργότερα, πχ το βράδυ ή όταν δεν έχει ήλιο)

ΠΡΟΣΟΧΗ για την τοποθέτηση των φωτοβολταϊκών πάνελ: Στο Βόρειο ημισφαίριο (που είμαστε εμείς στην Ελλάδα) τα πάνελ τοποθετούνται ώστε να “βλέπουν” προς τον ΝΟΤΟ γιατί από εκεί έρχεται τις περισσότερες ώρες η ηλιακή ενέργεια.

Ανεμογεννήτριες: Παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα από τον άνεμο, δηλαδή από τη αιολική ενέργεια.

ΒΙΝΤΕΟ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΙΟΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ (από VESTAS)

ΒΙΝΤΕΟ ΠΩΣ ΔΟΥΛΕΥΕΙ ΜΙΑ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑ (από VESTAS)

ΒΙΝΤΕΟ ΠΩΣ ΤΟΠΟΘΕΤΕΙΤΑΙ ΜΙΑ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑ (από Engineering World)

Ανεμογεννήτρια βικιπαίδεια

Πλεονεκτήματα ανεμογεννητριών (Πηγή: https://www.mercouris.gr/)

1. Είναι μια ανανεώσιμη και καθαρή πηγή ενέργειας: Προέρχεται από την ατμόσφαιρα μέσω του αέρα, είναι ένας ανανεώσιμος φυσικός πόρος που δεν παράγει ατμοσφαιρικές εκπομπές ή ρυπογόνα.
2. Η αιολική ενέργεια παράγεται τοπικά: Είναι διαθέσιμη σχεδόν σε κάθε μέρος του πλανήτη, προωθώντας την τοπική οικονομία και τη δημιουργία θέσεων εργασίας.
3. Είναι προσαρμόσιμη σε σχεδόν οποιοδήποτε χώρο: Μπορεί να εγκατασταθεί σε περιοχές που δεν είναι κατάλληλες για άλλες χρήσεις, όπως ερήμους, και μπορεί να συνυπάρχει με άλλες χρήσεις της γης, όπως η γεωργία ή η κτηνοτροφία.
4. Έχει γρήγορη εγκατάσταση:Δεν απαιτεί ορυχεία ή μετατροπή καυσίμων. Επιπλέον, οι ανεμογεννήτριες μπορούν να εγκατασταθούν σε διάφορα ύψη για να επιτευχθεί σταθερή παραγωγή.
5. Επιτρέπει την αυτάρκεια στα σπίτια: Συνδυασμένη με την ηλιακή φωτοβολταϊκή ενέργεια, επιτρέπει στα σπίτια να είναι αυτάρκη, εξαλείφοντας την ανάγκη για σύνδεση σε δίκτυα ηλεκτρισμού.
6. Χαμηλού κόστους παραγωγής ενέργειας: Θεωρείται μια χαμηλού κόστους ενέργεια με σχετικά σταθερή τιμή, η οποία μπορεί να ανταγωνιστεί ως προς την κερδοφορία με τις παραδοσιακές πηγές ενέργειας και να αποτελέσει πηγή εξοικονόμησης. Επιπλέον, η αιολική ενέργεια είναι τοπικά διαθέσιμη και μπορεί να βρεθεί σε κάθε γωνιά του πλανήτη.

Μειονεκτήματα ανεμογεννητριών (Πηγή: https://www.mercouris.gr/):

• Απρόβλεπτος Άνεμος: Η απροβλέπτη φύση των καιρικών συνθηκών εμποδίζει τη χρήση της αιολικής ενέργειας ως μοναδική πηγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ωστόσο, αυτό το πρόβλημα μπορεί να αντιμετωπιστεί μέσω της χρήσης συσκευών αποθήκευσης ενέργειας.
• Περιορισμοί Ταχύτητας Ανέμου: Εάν οι ταχύτητες του ανέμου υπερβούν τη μέγιστη χωρητικότητα της ανεμογεννήτριας, μπορεί να προκαλέσουν ζημιές στον ρότορα, με αποτέλεσμα τη μείωση της παραγωγής. Χρειάζονται συστήματα ελέγχου για να αποσυνδέονται ή να τροποποιούνται οι ανεμοθάλαμοι σε τέτοιες περιπτώσεις.
• Απαιτούνται Υψηλές Τάσεις: Για τη διανομή του ηλεκτρισμού από αιολικά πάρκα, απαιτούνται υψηλές τάσεις που να μπορούν να μεταδίδουν τη μέγιστη παραγόμενη ισχύ.
• Περιβαλλοντική επίδραση: Η εγκατάσταση αιολικών πάρκων μπορεί να έχει αρνητικές επιπτώσεις στους πληθυσμούς πουλιών και νυκτερίδων και μπορεί επίσης να επηρεάσει οπτικά το φυσικό τοπίο. Νέα μοντέλα ανεμογεννητριών μειώνουν αυτά τα προβλήματα.
• Μεγάλο Αποτύπωμα: Τα αιολικά πάρκα απαιτούν σημαντικές εκτάσεις γης, αν και η ίδια γη μπορεί συχνά να εξυπηρετήσει πολλούς σκοπούς ταυτόχρονα.
• Προκλήσεις στον τομέα της ενέργειας: Η μεταβλητότητα του ανέμου αντιμετωπίζει προκλήσεις στον τομέα του σχεδιασμού της ενέργειας, παρά τις πρόσφατες εξελίξεις στην τεχνολογία πρόβλεψης του ανέμου.

Πιεζοηληκτρικά στοιχεία στα πεζοδρόμια:

Πιεζοηλεκτρισμός από την βικιπαίδεια

Πλεονεκτήματα: (Πηγή: www.researchgate.net)

• Υψηλή απόδοση
• Μπορούν να εφαρμοστούν σε μικρή ή μεγάλη επιφάνεια
• Μπορούν να δουλέψουν καλά με διάφορα μεγέθη πίεσης

Μειονεκτήματα:

• Κάποια υλικά κατασκευής είναι ευαίσθητα
• Μπορούν να παράγουν περιορισμένη ποσότητα ρεύματος

Κέντρο ελέγχου: Θα αποφασίζει ανάλογα με τις καιρικές συνθήκες και τη διαθεσιμότητα ενέργειας από ποια πηγή θα έρχεται η ενέργεια που πηγαίνει στην πόλη. Θα είναι ένα 3D εκτυπωμένο σπιτάκι. Στο εσωτερικό του υπάρχει ΗΥ που υλοποιεί τον κατάλληλο αλγόριθμο.

ΤΡΙΤΗ ΟΜΑΔΑ

Η τρίτη ομάδα θα μελετήσει το υλικό και θα σχεδιάσει τις τοποθεσίες όπου θα χτιστούν τα σπίτια, τα θερμοκήπια, οι ηλιακοί θερμοσίφωνες και τα δέντρα. Επίσης θα τοποθετήσετε την παιδική χαρά στο σημείο που κρίνετε καταλληλότερο, πχ σε κάποιο κεντρικό σημείο. Τέλος, θα φουσκώσετε ένα μπαλόνι που θα είναι ο ήλιος και κατά την επίδειξη θα το κρατάτε στην κατάλληλη θέση για να δείχνετε από που έρχεται ο ήλιος κάθε εποχή.

Πρώτα θα αποφασίσετε που είναι ο Βοράς, ο Νότος, η Ανατολή και η Δύση και θα ζωγραφίσετε μια πυξίδα σαν την παρακάτω στο φελιζόλ. Μπορείτε να γράψετε μόνο τα 4 βασικά σημεία του ορίζοντα στο φελιζόλ.

Τα σημεία του ορίζοντα:

Τα ονόματα των ανέμων:

Επειδή είμαστε στη Θεσσαλονίκη, ο πιο κρύος αέρας το χειμώνα είναι ο βοριοδυτικός ή Βαρδάρης (βικιπαίδεια).

Επειδή είμαστε στο Βόρειο ημισφαίριο ο ήλιος (ιδίως τον χειμώνα) έρχεται από τον Νότο και θέλουμε να τον εκμεταλλευτούμε όσο πιο πολύ γίνεται.

Τοποθέτηση σπιτιών (από χαρτόνι) και θερμοκηπίων (3D)

Προτιμούμε να χτίζουμε τα σπίτια μας με προσανατολισμό Ανατολικό-Νοτιοανατολικό, ώστε να είναι ηλιόλουστα για περισσότερες ώρες το χειμώνα. Για το καλοκαίρι έχουμε τέντες στα αντίστοιχα σημεία για προστασία από τον ήλιο και τη ζέστη. Στη βορινή πλευρά του σπιτιού κάνουμε πιο χοντρούς τοίχους για προστασία από το κρύο το χειμώνα. Στη νότια πλευρά του σπιτιού θα βάλετε από ένα θερμοκήπιο, το οποίο θα ακουμπάει την νότια πλευρά του σπιτιού.

Ο ρόλος του θερμοκηπίου:

Το χειμώνα, όταν έχει έστω και λίγες ώρες ηλιοφάνεια, το θερμοκήπιο ζεσταίνεται πολύ. Αν ανοίξουμε τα παράθυρα του σπιτιού που είναι στην πλευρά του θερμοκηπίου παίρνουμε δωρεάν την ζέστη που έχει μαζευτεί στο θερμοκήπιο. Είναι σαν να έχουμε ένα τεράστιο σώμα καλοριφέρ που ζεσταίνεται από τον ήλιο.

Παρατηρήστε τις παρακάτω εικόνες:

Και οι δύο έχουν τραβηχτεί στις 25/1/2025 στις 13:26 το μεσημέρι, με διαφορά 2 λεπτών στα δύο μπαλκόνια του σπιτιού μου.

Το σπίτι μου είναι διαμέρισμα με δύο μπαλκόνια, ένα ανατολικό και ένα νότιο. Και στα δύο υπάρχουν διαφανή πλαστικά που καλύπτουν όλο το μπαλκόνι.

Η πρώτη φωτογραφία είναι από το ανατολικό μπαλκόνι, και δείχνει 18 βαθμούς Κελσίου.

Η δεύτερη είναι από το νότιο μπαλκόνι και δείχνει 38 βαθμούς Κελσίου, την ίδια ώρα που στο άλλο έχει 18. Σε πιο ζεστές-ηλιόλουστες χειμωνιάτικες ημέρες έχω μετρήσει μέχρι και 45 βαθμούς Κελσίου. Όταν έχει τέτοιες θερμοκρασίες αφήνω ανοιχτές τις μπαλκονόπορτες από την νότια μεριά και μπαίνει ζέστη στο σπίτι, με αποτέλεσμα να μην ανάβει καθόλου η θέρμανση.

Ηλιακοί θερμοσίφωνες (3D)

Ο ηλιακός θερμοσίφωνας παρέχει ζεστό νερό για το μπάνιο και την κουζίνα, το οποίο ζεσταίνεται από τον ήλιο. Δεν ξοδεύει καθόλου ενέργεια κατά τη χρήση του.

Ηλιακός θερμοσίφωνας (βικιπαίδεια)

Τοποθετείται (στο βόρειο ημισφαίριο που είναι η Ελλάδα), έτσι ώστε ο ηλιακός συλλέκτης να “βλέπει” τον νότο.

Κολλήστε έναν ηλιακό θερμοσίφωνα επάνω σε κάθε σπίτι, με κατεύθυνση προς νότο.

Δέντρα (θα τα κάνετε εσείς με γκοφρέ χαρτί)

Σχεδιάγραμμα που μπορείτε να ακολουθήσετε:

Φυτέψτε στο νότιο μέρος, από ένα μέχρι τρία μεγάλα φυλλοβόλα δέντρα (που ρίχνουν τα φύλλα τους το χειμώνα), (πραγματικής διάστασης 2,4 μέτρων, στην εργασία να είναι λίγο πιο χαμηλά από το σπίτι) σε σειρά, ακριβώς δίπλα στο θερμοκήπιο, από εκεί που έρχεται ο ήλιος.

Αποτέλεσμα: Το καλοκαίρι που θα έχουν φύλλα, θα εμποδίζουν τον ήλιο να μπει στο θερμοκήπιο και στο σπίτι σας και θα έχετε δροσιά. Το χειμώνα που θα έχουν πέσει τα φύλλα, θα μπαίνει όλος ο ήλιος στο θερμοκήπιο και στο σπίτι σας και θα ζεσταίνεται.

Φυτέψτε αειθαλή δέντρα (που έχουν φύλλα όλο τον καιρό), στη βορινή πλευρά του σπιτιού, σε σειρά. Θα λειτουργούν σαν ανεμοφράχτες και θα προστατεύουν το σπίτι από το κρύο.

ΟΛΕΣ ΟΙ ΟΜΑΔΕΣ

Όταν ολοκληρώσετε την μακέτα (το φελιζόλ και τα αντικείμενα που σας έδωσα), θα ακολουθήσει επίδειξη της κάθε ομάδας στις άλλες, ως προς το τι έκαναν και γιατί. Μελετήστε και πάλι το υλικό πριν την επίδειξη για να τα θυμηθείτε.

Στη συνέχεια θα δείξετε τη μακέτα σε άλλες τάξεις και θα τους εξηγήσετε τι κάνατε και γιατί. Στο τέλος ρωτήστε τους τι τους έκανε εντύπωση, τι τους άρεσε και τι όχι. Ρωτήστε αν έχουν προτάσεις για βελτίωση.

Εδώ θα βάλουμε φωτογραφία της μακέτας όταν ολοκληρωθεί.