Schüler der 11. Klasse entwickeln ein automatisches Müllsortiermodell mithilfe von Solarenergie

Das solarbetriebene Abfallklassifizierungsmodell der beiden Schüler Huynh Nguyen Le Anh Thu und Nguyen Duc Anh (11. Klasse Physik, Le Quy Don Gymnasium für Hochbegabte, Nha Trang, Provinz Khanh Hoa) ist eines von zehn Projekten, die beim Wissenschafts- und Technologiewettbewerb der Provinz für das Schuljahr 2024-2025 den ersten Preis gewonnen haben und damit einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz leisten.

Sie sind enge Freunde und teilen die Leidenschaft für die wissenschaftliche Forschung. Schon in jungen Jahren, während ihrer Mittelschulzeit, besaßen beide wissenschaftliche Geräte (Lehrmittel, Wasser- und Altölfiltersysteme). In der Oberstufe, getrieben von dem Wunsch, ein besonders praktisches Produkt zu entwickeln und so einen Beitrag zum Umweltschutz zu leisten, setzten sie ihre Ideen fort und entwickelten ein Abfalltrennsystem, das Solarenergie nutzt.

Das Funktionsprinzip des Systems ist sehr einfach: Der Abfall wird in das Solarenergiesystem gegeben, wo er von einem Kamerasensor erfasst und anschließend mithilfe einer externen Anwendung in drei Arten – organische Abfälle, Plastikabfälle und Metallabfälle – klassifiziert wird. Die Besonderheit des Systems besteht darin, dass Metallabfälle automatisch in einen Sammelbereich befördert, komprimiert und zu kleinen Blöcken gepresst werden.

Anh Thu erklärte, das Modell basiere auf erneuerbarer Energietechnologie in Kombination mit einem modernen Abfallklassifizierungssystem. Es nutze Kenntnisse aus Physik, Elektrotechnik, Automatisierung und erneuerbaren Energien sowie Bilderkennungstechnologie, die mithilfe von Kameras und einer Drittanbieter-Anwendung zur Abfallklassifizierung eingesetzt werde. Die Steuerschaltung mit geeigneten Programmiersätzen und -anwendungen ermöglicht die präzise, flexible, programmierbare und bei Bedarf reproduzierbare Steuerung komplexer Prozesse.

„Ich finde Physik sehr interessant. Das Wissen, das man in diesem Fach erwirbt, lässt sich im Alltag sehr effektiv anwenden. Wenn wir beispielsweise Solarenergie zur Energiegewinnung nutzen, wenden wir das Prinzip der Umwandlung von Lichtenergie in Elektrizität mithilfe von Solarzellen an. Dieser Prozess wird durch den photovoltaischen Effekt beschrieben, bei dem Sonnenlicht auf die Oberfläche eines Halbleitermaterials (meist Silizium) einwirkt und so einen elektrischen Strom erzeugt. Dies ist ein grundlegendes physikalisches Prinzip in Systemen für erneuerbare Energien“, sagte Anh Thu.

Duc Anh möchte mithilfe physikalischer Kenntnisse die Hub- und Druckkennwerte der Kolben in der Förderanlage zur Metallabfallkompression berechnen. „Wir haben die Formel präzise angewendet und so den passenden Kolbentyp für die Abfallkompression beschafft. Das spart Kosten bei der Lösung des Problems der Abfallkompression und vergrößert gleichzeitig die Abfallannahmefläche im Lagerbereich“, so Duc Anh.

Anfangs nutzten die beiden Schüler lediglich einen optischen Sensor zur Abfallerkennung und -klassifizierung. Anschließend verbesserten sie das Modell mithilfe des Feedbacks von Lehrern und Experten – ein Prozess, der etwa ein Jahr dauerte. Der Testtag war der spannendste des gesamten Projekts. Eine Woche vor dem Schulwettbewerb konnte das optische Sensorsystem des Modells nur Metalle erkennen, nicht aber Schwarzmetall. Daraufhin wechselten Anh Thu und Duc Anh zu einer Kamera mit KI-Einstellungen. Das System erkannte und klassifizierte Schwarzmetall, musste aber anhand eines vorinstallierten Bildes korrekt klassifiziert werden. Genau diesen Aspekt wollen die beiden Schüler verbessern, um das Modell zu einem kommerziellen Produkt weiterzuentwickeln.

Je mehr sich die ursprüngliche Idee entwickelte, desto schwieriger wurde es, was die beiden Schüler zeitweise ermüdete und sie zum Aufgeben brachte. Doch dank ihrer Entschlossenheit und der Unterstützung und Ermutigung ihrer Lehrerin arbeiteten beide Schüler selbstbewusst weiter an dem Produkt. Lehrerin Le Thi Ngoc Hanh, die Projektleiterin, sagte, dass Duc Anh und Anh Thu gut zusammengearbeitet, die Arbeit ihren Stärken entsprechend aufgeteilt und den Umsetzungsplan von Anfang an bis zur Fertigstellung des Modells gemeinsam besprochen und abgestimmt hätten.

Frau Hanh schätzte ein, dass das Modellprodukt bei praktischer Anwendung breite Anwendungsmöglichkeiten bietet, Energie und Kosten spart, die Abfallwirtschaft effizienter gestaltet und das Recycling fördert. Das Projekt löst nicht nur aktuelle Umwelt- und Energieprobleme, sondern entspricht auch dem Trend hin zu grüner Technologie und Automatisierung und trägt so zu einem stärkeren Bewusstsein für Umweltschutz bei.

Um das Produkt zu erstellen, nahmen sich die beiden Schüler außerhalb der Unterrichtszeit ausreichend Zeit, besprachen alles und beteiligten sich aktiv an Berechnungen, der Bearbeitung und dem Zusammenbau des Modells. „Wir danken unseren Familien und Lehrern für ihre ständige Unterstützung, denn einige der Materialien für das Projekt waren sehr teuer. Wir konnten sie uns nicht leisten und mussten sie uns ausleihen, um das Produkt fertigzustellen“, erzählte Duc Anh.

Herr Huynh Ba Loc, stellvertretender Schulleiter der Le Quy Don High School für Hochbegabte, berichtete, dass die Schule im Schuljahr 2024/25 mit zwölf Projekten am Provinzweiten Wissenschafts- und Technologiewettbewerb teilnahm. Alle Projekte wurden ausgezeichnet, darunter fünf mit dem ersten Preis. Dieser Erfolg ist der frühzeitigen und sorgfältigen Vorbereitung der Schüler und Lehrer zu verdanken. Die wissenschaftlichen und technischen Arbeiten der Schüler zeichnen sich durch einen hohen wissenschaftlichen Anspruch aus. In jedem Themenbereich stellten die Schüler ihre Leidenschaft und ihren kreativen Forschungsgeist unter Beweis, unterstützt von den erfahrenen Lehrkräften der Schule.

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