Kategorien
Seiten
-

CAMMP

Kategorie: ‘Hintergründe’

International Mathematical Modeling Challenge

15. März 2017 | von

Die International Mathematical Modeling Challenge wird seit 2015 veranstaltet und ist aus dem Wettbewerb HiMCM entstanden. Jedes Jahr wird eine interessante Fragestellung aus dem Alltag vorgestellt, welche in einen interdisziplinären Kontext eingebettet ist. An dieser Aufgabe, die für alle weltweit teilnehmenden Teams identisch ist, darf ein Team bestehend aus bis zu vier Schüler/innen einer Schule maximal fünf aufeinanderfolgende Tage — also 120 Stunden — lang arbeiten. Weiterhin ist das Benennen einer Lehrkraft derselben Schule, des sogenannten Team Advisors, erforderlich.

Weitere Informationen zur International Mathematical Modeling Challenge gibt es in diesem Flyer.

Die Anmeldung ist bis Ende März möglich.

Ansprechpartner im Raum Aachen ist Prof. Dr. Martin Frank (frank@mathcces.rwth-aachen.de).

Beispiel für eine „CAMMP week“ – Problemstellung

08. September 2015 | von

Das folgende Problem stammt von der Firma Novatec Solar GmbH und wurde im Rahmen der CAMMP week 2011 von Schüler/innen gelöst.

Optimierung der Spiegel in einem Solarkraftwerk

Zur Sicherstellung der Energieversorgung in Zeiten von steigendem Energiebedarf und zunehmender Knappheit fossiler Brennstoffe wie Kohle, Öl und Gas, wird der Ausbau der regenerativen Energie immer schneller vorangetrieben. Innerhalb der EU bestehen bereits Pläne, in der Sahara riesige Solarkraftwerke zu errichten und den Strom über Hochspannungsleitungen in das europäische Stromnetz einzuspeisen.

fresnel

Das Prinzip solarthermischer Kraftwerke erscheint recht simpel: Spiegel bündeln Sonnenstrahlen auf ein Rohr, durch das Wasser geleitet wird. Auf diese Weise wird das Wasser erhitzt und durch den so entstehenden Dampf werden Turbinen angetrieben, welche dadurch Strom erzeugen.

Idealerweise würde man gerne einen großen Spiegel in Parabolform verwenden, da dieser das eingefangene Licht auf genau einen Brennpunkt fokussiert.

Die Herstellung eines solchen Spiegel ist aber viel zu aufwändig und teuer. Zudem wäre ein solcher Spiegel stark windanfällig. Daher wird in aktuellen Forschungsprojekten der vielversprechende Ansatz verfolgt, einen Parabolspiegel durch mehrere ungewölbte Spiegelstreifen zu ersetzen.

Da sich die Position der Sonne im Laufe des Tages ändert, wird der Neigungswinkel der Spiegel über de Tag hinweg stets angepasst.

Dadurch entstehen aber Probleme: Wird der Abstand zwischen den einzelnen Spiegelstreifen zu gering gewählt, so können Spiegel bei flach stehender Sonne Schatten auf andere Spiegel werfen, so dass nicht die komplette Fläche dieser Spiegel genutzt wird. Wird der Abstand allerdings größer gewählt, so muss man beachten, dass die äußersten Spiegelreihen nicht zu weit vom Rohr entfernt sind, da sich deren Neigungswinkel nicht so fein einstellen lassen und somit die gebündelten Strahlen das Rohr verfehlen können.

Wie kann man also den Abstand der Spiegel, deren Größe, die Höhe des Wasserrohres oder andere Parameter wählen, damit man die Sonnenenergie optimal ausnutzen kann?

Foto mit freundlicher Genehmigung der Novatec Solar AG.