Landessieger 2018

 

 

Arbeitswelt

Enteisung von LKW-Planen

Kevin Erdmann und Lauritz Abel
Gewerbliche Schule Künzelsau

 

2. Platz beim Bundeswettbewerb in Darmstadt

Preis für eine Arbeit von Auszubildenden auf dem Gebiet „Mensch – Arbeit – Technik“

 

Arbeitswelt_Bundeswettbewerb_2018Im Winter und den Übergangszeiten besteht die Gefahr der Vereisung von LKW- Planen, besonders bei älteren Fahrzeugen. Immer wieder kommt es zu Unfällen, welche durch Eisschollen die vom Fahrzeug geschleudert wurden, verursacht werden.
Wir haben uns zur Aufgabe gemacht dieses Problem zu lösen, indem wir durch verschiedene Verfahren die Enteisung vereinfachen, beziehungsweise versuchen die Vereisung zu vermindern/unterbinden.

 

 

 

 

Biologie

Das MembranPoti – Lichtgesteuerte Protonenkanäle für einstellbare Membranleitfähigkeit

Theresa Augustin, Landesgymnasium für Hochbegabte
Felix Kohlmeier, KIT Karlsruhe
Stefanie Mrozinski, St. Angela Schule Königstein

 

3. Platz beim Bundeswettbewerb in Darmstadt

 

Biologie BW 2018Eine Schlüsselkomponente des Energiestoffwechsels ist die oxidative Phosphorylierung, bei der Atmungskette und ATP-Synthase über einen Protonengradienten verbunden sind. Durch lichtgesteuerte Protonenkanäle wollen wir das schnelle, reversible Entkoppeln dieser beiden Komponenten ermöglichen und damit neue Methoden für die Erforschung der aeroben Energiegewinnung und damit zusammenhängender Prozesse schaffen. Neben Entkopplung könnte das System umgekehrt genutzt werden, um zusätzliches ATP zu generieren und für energieintensive Vorgänge einzusetzen. Bisher gibt es solche Kanäle aber nur in Eukaryoten.
Wir konnten bakterielle Protonenpumpen durch Mutagenese in Protonenkanäle umwandeln und erfolgreich in E. coli exprimieren. Mit einem mathematischen Modell simulierten wir die Veränderung der Membranleitfähigkeit und treffen Vorhersagen über das Verhalten der ATP-Synthase. Durch weitere Charakterisierung kann daraus ein Werkzeug werden, um die ATP-Synthese präzise, reversibel zu steuern.

 

 

Chemie

Berliner Blau Akkumulator

Akane Fukamachi, Heinrich-Suso-Gymnasium
Max Wiedmaier, Geschwister-Scholl-Schule Konstanz

 

3. Platz beim Bundeswettbewerb in Darmstadt 

 

Chemie BW 2018Wir hatten die Idee, die chemischen Eigenschaften von Berliner Blau in einem billigen, einfach herzustellenden und umweltfreundlichen Akkumulator zu nutzen. Hierbei eignet sich das Redoxsystem Berliner Blau/Berliner Weiß, Berliner Blau wird zu Berliner Weiß reduziert und dieses kann wieder reversibel zu Berliner Blau oxidiert werden. Es ist uns gelungen, einen Akkumulator aus einer Berliner-Blau-Graphit-Halbzelle und einer Zinkhalbzelle herzustellen und zu charakterisieren. In der Zinkhalbzelle wird als Elektrolyt eine Mischung aus Kaliumnitrat und Zinksulfat verwendet, in der anderen Halbzelle nur Kaliumnitrat. Die Zellen sind durch eine mit Kaliumnitrat getränkte Chitosanfolie separiert. Dieser Akkumulator lässt sich mehrmals laden, ist klein, mobil und kann aus wenigen, ungefährlichen Materialien hergestellt werden. Der Akku hat eine Leerlaufspannung von 1,1 V, eine Kurzschlussstromstärke von I = 86 mA, eine maximale Leistung von P = 24,13 mW und eine Kapazität von Q = 33,6 As. Dieses Akkusystem hat noch enorm viel Potenzial und wird sich in der Zukunft sicherlich mit anderen Produkten messen können, wenn nicht sogar diese in vielen Eigenschaften übertreffen.

 

 

Geo- und Raumwissenschaften

FeiSoLo - Durchblick im Feinstaubnebel!

Leander Hartenburg und Leon Klein

Hans-Thoma-Gymnasium, Lörrach

2. Platz beim Bundeswettbewerb in Darmstadt

 

Preis für eine Arbeit auf dem Gebiet des geowissenschaftlichen Unterrichts


GeoRaum BW 2018Zur Feinstaubverschmutzung in Lörrach und benachbarten Kommunen lagen
bisher nur wenige Informationen vor. Um dies zu ändern, entwickelten wir das kostengünstige Feinstaub-Solar-LongRange-Messystem, genannt FeiSoLo.
Mithilfe von Streulichtphotometern, Solarmodulen und einem WLAN-unabhängigen LoRa (Long Range) Netzwerk können wir nun diesen Luftschadstoff in Lörrach engmaschig analysieren.
Durch den Bau einer Labormessstation haben wir die Qualität der eingesetzten Sensoren validiert und z.B. den Einfluss der Luftfeuchtigkeit auf die gemessenen
Feinstaubwerte abgeschätzt. Die bisher ermittelten Daten der 19 Messstationen weisen auf eine eher geringe Belastung der im Dreiländereck liegenden Stadt durch Feinstaub hin, jedoch gibt es auf den ersten Blick überraschende Ausnahmen. Um spezifische Quellen und die geografische Verteilung des Feinstaubausstoßes zu identifizieren, führten wir weitere Untersuchungen durch. So zeigte die Messung mit einer Drohne, dass bei der Interpretation der Daten auch die Höhenabhängigkeit der Feinstaubkonzentration berücksichtigt werden muss.
Durch eine zukünftige Integration weiterer Sensoren in das nun in der Stadt Lörrach fest installierte FeiSoLo-System ist geplant, die Luftqualität auch hinsichtlich anderer Schadstoffe zu untersuchen.

 

 

 

Mathe/Informatik

Don''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''t Spy  – Sichere Kommunikation in Ihrem Team

Lukas Ruf, Albert-Magnus-Gymnasium Rottweil
Mai Saito, Gymnasium Trossingen
 

Eduard-Rhein-Jugendpreis für Rundfunk-, Fernseh- und Informationstechnik

 

MatheInfo BW 2018Don’t Spy – Unser Projekt behandelt den Themenbereich der sicheren Kommunikation in Einzel- und Gruppenchats vordefinierter Gruppen von der Verschlüsselung über die Softwarearchitektur bis zur Softwarerealisierung.
Auf Basis eines weiterentwickelten mehrfach permutierten und symmetrischen Verschlüsselungsverfahrens, das statistische Kryptoanalysen, wie beispielsweise die Häufigkeitsanalyse, unbrauchbar macht, ermöglicht die plattformunabhängige Messaging App DontSpy eine sichere Ende-zu-Ende verschlüsselte Kommunikation. Die üblichen sicherheitskritischen Abschnitte in der Verbindungskommunikation sind durch beispielsweise die Auflösung von persistenten Speichersätzen an zentralen Stellen, sowie der Speicherung des Schlüssels nur im gesicherten Bereich der Endgeräte und der sicheren Schlüsselübergabe nahezu eliminiert. Geistiges Eigentum bleibt, anders als bei Diensten wie Facebook oder Instagram, in der Gruppe.
Die App DontSpy wird auf Basis neuer und etablierter Technologien objektorientiert entwickelt, so kommen beispielsweise die Technologien Xamarin und .NET-Standard zum Einsatz.

 

 

 

Mathe/Informatik

Zylinder auf der Chamanara-Fläche

Michael Schmalian, Helmholtzgymnasium Karlsruhe
 

2. Platz beim Bundeswettbewerb in Darmstadt

 

Preis für eine außergewöhnliche mathematische Arbeit

 

MatheInfo BW 2018Dieses Projekt beschäftigt sich mit dem allgemeinen Themenbereich der Translationsflächen. Eine Translationsfläche wird definiert mittels der Verklebung gleich langer, paralleler Seiten eines Vielecks. Eine Umgebung jedes Punktes auf einer Translationsfläche ist homöomorph zu, sieht also gleich aus, wie die übliche Ebene, so dass man viele Objekte z.B. Strahle intuitiv auf Translationsflächen übertragen kann. Typische Betrachtungspunkte auf Translationsflächen sind gesonderter Punkte (Singularitäten) und der Verlauf von Strahlen (Geodätischen). Strahle können entweder unendlich lang oder geschlossen sein. Geschlossene Strahle motivieren die Betrachtung geschlossener Streifen (Zylinder), deren Verhalten viel über die Struktur von Translationsflächen schließen lässt. Unser Fokus liegt auf der Betrachtung unendlicher Translationsflächen, die durch Verklebung unendlich vieler Abschnitte entstehen. Um in den bisher wenig erforschten Bereich unendlicher Translationsflächen einzusteigen, betrachten wie ein exotisches Beispiel: die Chamanara-Fläche. Unser Projekt beschreibt eine Korrelation zwischen Zylindern und algebraischen Beschreibungen der Chamanara-Fläche und findet mit Hilfe dieser unerwartete Resultate über die Proportionen von Zylindern. Das Erzeugen dieser Korrelation basiert nur auf wenigen Eigenschaften der Chamanara-Fläche und kann somit als allgemeine Methode auf weitere unendliche Translationsflächen übertragen werden.

 

 

 

 

Physik

Akustische Levitation - Kugeln im Lotussitz

Alexandra Martin, Yasmin Mudderis und Nahae Kühn
Hans-Thoma-Gymnasium, Lörrach

 

 

Physik BW 2018Wingardium Leviosa! Im Buch „Harry Potter“ schweben wie von Zauberhand Kerzen in der großen Halle von Hogwarts. In der Realität scheint dies unmöglich zu sein. Doch dank der Physik gelang es uns mit Hilfe stehender Wellen in akustischen Resonatoren kleine Styroporkügelchen berührungslos schweben zu lassen.
Die hierfür notwendigen Ultraschallfelder konnten mit Seifenblasen sichtbar gemacht werden. Die Messung des Schallpegels bei verschiedenen Resonatorlängen erlaubte es, auftretende vertikale Oszillationen mit der Theorie zu vergleichen. Das kontrollierte Levitieren von Objekten gelang uns - ganz ohne Zauberspruch - auch auf den Schallwellen anderer Gase wie Kohlenstoffdioxid oder Schwefelhexafluorid. Durch Variation der leicht unterhalb der Druckknoten schwebenden Probekörper konnten zudem die Grenzen dieser bereits in der Pharmaindustrie technisch genutzten Ultraschalllevitation nachgewiesen werden.

 

 

 

 

Interdisziplinäre Arbeit/Technik

Planung, Bau und Einsatz eines Feinstaub-Nassabscheiders für Kleinfeuerungsanlagen

Alice C. Höfler, Hegau-Gymnasium Singen

 

3. Platz beim Bundeswettbewerb in Darmstadt

 

Preis für eine Arbeit zum Thema "Erneuerbare Energien"

 

Technik BW 2018Mit meinem neuen Projekt möchte ich einen zukunftsorientierten Beitrag zur Verringerung der Luftverschmutzung durch Aerosole aus Kleinfeuerungsanlagen leisten.
Passend zu meinem letztjährigen "Jugend forscht"- Projekt, dem Kleinkachelofen, habe ich einen Feinstaubfilter vom Typ „Nassabscheider“ entwickelt und gebaut. In zahlreichen Versuchen konnte ich die Wirkung des Feinstaubfilters mit verschiedenen Brennstoffen, Waschflüssigkeiten und Filtereinstellungen erforschen.
Meine Konstruktion hält einen Großteil der vom Kleinkachelofen erzeugten Feinstaubpartikel (Kategorien PM10 und PM2,5) zurück. Mit einer basischen Waschflüssigkeit (Wasser mit Waschmittel) habe ich einen maximalen Abscheidegrad von 98% erzielt.
Mein Filter kann einfach vom Schornstein getrennt und wieder angedockt werden. Der Bau eines größeren Filters für handelsübliche Kleinfeuerungsanlagen (Kachelöfen etc.) ist nach dem gleichen Prinzip machbar. Die unkomplizierte Reinigung des Schornsteins ist weiterhin möglich, was ein großer Vorteil ist.

 

 

Technik

Methanol- Kraftstoff der Zukunft

Johannes Fischbach und Maximilian Backes

Gewerbliche und Hauswirtschaftlich- Sozialpflegerische Schulen Emmendingen

 

5. Platz beim Bundeswettbewerb in Darmstadt

 

Preis für eine Arbeit zum Thema "Klimaschutz"

Technik BW 2018

Methanol ist einer der wenigen Kraftstoffen mit absolutem Zukunftspotential. Dank neuartiger Herstellungsmethoden ist es möglich, Methanol aus erneuerbaren Energien und CO2 zu gewinnen. Zudem ist die Verbrennung höchst effizient und durch die neue Herstellungsmethode ist es möglich, einen CO2 neutralen Kreislauf zu erschaffen.

Letztes Jahr starteten wir unser Projekt „Fahren mit Methanol". Unser Ziel war es, einen normalen Verbrennungsmotor mit reinem Methanol zu betreiben.

Motiviert durch unseren 3. Platz im Vorjahr und dank neuer Förderung und Sponsoren war es uns möglich, einen kompletten Verbrennungsmotor auf höchst mögliche Effizienz und Langlebigkeit im Methanolbetrieb zu trimmen.
Parallel dazu entwickelten wir ein eigenes Kraftstoffadditiv, speziell auf die Methanolverbrennung abgestimmt.

 

 

 

Zurück zum Seitenanfang