"Preisregen" bei Finale von Jugend Innovativ

Zwei zweite Plätze, ein dritter Platz, zwei Anerkennungspreise, ein Reisepreis zum London International Youth Science Forum und ein Reisepreis zur Nürnberger Erfindermesse – für die fünf Projekte der HTL Braunau ist das Finale von Jugend Innovativ 2018 höchst erfolgreich verlaufen.

Jugend Innovativ ist der größte und wichtigste Wettbewerb für Nachwuchsforscher/innen in Österreich. 431 Projekte wurden im vergangenen Jahr eingereicht, aus denen 80 Halbfinal-Teams und schlussendlich 35 Finalteams ausgewählt wurden. Von Mittwoch, 23. bis Freitag, 25. Mai fand nun in Wien das Finale dieses Wettbewerbs statt. Bereits vor dem Abschluss des Wettbewerbs war die Freude in der HTL Braunau groß, da insgesamt fünf Projekte aus der HTL für das Finale ausgewählt wurden. „Wenn man die Finalprojekte nach Schulen auflistet, dann lag die HTL Braunau mit fünf Projekten vor der Graphischen in Wien mit drei Projekten und mehreren HTLs mit jeweils zwei Finalprojekten. Wir freuen uns sehr über diese externe Bestätigung unseres Projektunterrichts“, meint Abteilungsvorständin Gerda Schneeberger, die die Wettbewerbsteilnahme als wichtigen Bestandteil von und als Qualitätskontrolle für Projektarbeiten sieht.

Auch bei der Preisverleihung hatte die HTL Braunau allen Grund zur Zufriedenheit, da eine Reihe von Preisen errungen werden konnte. Den zweiten Preis in der Kategorie „Science“ erhielt das Projekt „Human Energy“ von Christoph Schnitzinger und Leonhard Winkler (5CHELS), sie dürfen sich auch über einen Reisepreis zum International Youth Science Forum in London freuen. Den zweiten Preis in der Kategorie „Sustainability“ erzielten Dominik Esterbauer, Christian Höck und Thomas Wengler (5AHME) für ihr Projekt „Energierückgewinnung aus einem Stoßdämpfer“. Das „Autonome Mähboot“ von Fabian und Julian Haring (5AHET) wurde mit einem 3. Platz in der teilnehmerintensivsten Kategorie „Engineering“ ausgezeichnet. Einen Anerkennungspreis in der Kategorie „Engineering“ erhielten Jonas Eppacher, Anna Fürböck und Hannah Kirchsteiger (5CHELS) für ihr Projekt "Animal Area Protection System". Mit einem Reisepreis zur Erfindermesse in Nürnberg und einem Anerkennungspreis in der Kategorie „Science“ wurden Katharina Leitner und Mario Tutzer (5CHELS) für ihr Projekt „Wasserreinigung mit Moringa" bedacht.

2. Platz und Reisepreis nach London für „Human Energy“  in der Kategorie „Science“
Christoph Schnitzinger und Leonhard Winkler haben sich in ihrer Diplomarbeit mit einer Mikrobrennstoffzelle beschäftigt, die Implantate, wie z.B. einen Herzschrittmacher, mit Energie versorgen können.
„In vielen aktuellen Forschungsprojekten wird intensiv an neuen Mikroimplantaten geforscht. Im Labor können diese Implantate spezifische Körperfunktionen ersetzen und somit erweisen sie sich als vielversprechende Modelle, um große Teile der heutigen Medizin zu revolutionieren. Einige davon, wie zum Beispiel Herzschrittmacher, haben sich bereits durchgesetzt und sind aus der Medizin nicht mehr wegzudenken. Diese Implantate werden derzeit vorwiegend durch Lithiumiodid-Batterien mit Energie versorgt. Diese Akkus müssen nach einigen, meist 4–5 Jahren, operativ getauscht werden, da nach dieser Zeit deren Leistungsdichte drastisch abnimmt“, erzählen die beiden Maturanten über den Ausgangspunkt ihrer Projektarbeit, die sie unter Betreuung von Dipl.-Chem. Walter Plank erstellt haben.
In ihrem Projekt haben die beiden HTLer an einer alternativen Energieversorgung für Mikroimplantate geforscht. Aufgrund der ständigen Verfügbarkeit von Blutzucker in Gewebelösungen erweist sich eine, wie in diesem Projekt gebaute, Glukosebrennstoffzelle als vielversprechendes Modell. Durch die Energieerzeugung aus einer elektrochemischen Reaktion von Glukose könnte somit auf eine Batterie verzichtet werden. Dadurch können viele risikoreiche und kostenintensive Operationen vermieden werden, die momentan durch den notwendigen Wechsel der Batterie entstehen. Die beiden Elektroniker haben mit dem Bau der Glukosebrennstoffzelle und mit entsprechenden Messung die grundsätzliche Möglichkeit für die Glukosebrennstoffzelle nachgewiesen.

2. Platz für „Energierückgewinnung aus einem Stoßdämpfer“ in der Kategorie „Sustainability“
Dominik Esterbauer, Christian Höck und Thomas Wengler haben intensiv danach geforscht, wie sie die Energie, die in einem Stoßdämpfer normalerweise in Wärme umgewandelt wird, auch elektrisch nutzen können. In Zusammenarbeit mit KTM haben sie verschiedene Möglichkeiten der Energiegewinnung getestet und eine interessante Lösung gefunden.
„Kann man die in Stoßdämpfern umgewandelte Energie auch elektrisch nutzen?“ Das war die Frage, die am Beginn des Projektes der drei Mechatroniker stand und die unter der Betreuung von Dipl.-Ing. Dr. Klaus Holzmann und Gerhard Mayr zu einer sehr interessanten Diplomarbeit führte.
Die klassische Primärdämpfung vieler Fahrzeuge (z.B. PKW, LKW, Motorrad) setzt sich aus einer Feder und einem Dämpfer zusammen. Die durch die Fahrbahnunebenheiten erzeugten Aufbau- und Radschwingungen werden durch die klassischen Dämpfer bislang nur in Wärme umgewandelt. Absicht des Projektes war es, diese Verlustleistung zu vermindern, indem die Bewegungsenergie teilweise in nutzbare elektrische Energie umwandelt wird. Dabei haben die HTL-Maturanten drei unterschiedliche Prinzipien untersucht. Einerseits haben sie versucht, den durch die Bewegung des Dämpfers beim Ein- und Ausfedern verdrängten Ölstrom mittels Turbinenrad zur Produktion von elektrischer Energie zu verwenden. Außerdem erforschten sie die Option, die beim Ein- bzw. Ausfedern erzeugte Druckänderung im Druckausgleichsbehälter des Stoßdämpfers dazu zu nutzen, um nach dem piezoelektrischen Effekt Spannung zu generieren. Darüber hinaus haben sie die Bewegung des Dämpfers verwendet, um nach dem Linearmotorprinzip elektrische Energie zu erzeugen. Dabei wird ein Dauermagnet mit dem Dämpfer so kombiniert, dass dieser sich bei Radschwingungen durch mehrere Spulenwicklungen bewegt und somit Spannungen induziert.
Schlussendlich haben sie einen Prototyp entwickelt, der aus der Bewegung einer Dämpferkolbenstange elektrische Energie erzeugt. Damit wird das Prinzip gezeigt, dass aus Bewegungsenergie elektrische Energie erzeugt werden kann. Diese wird dann über eine elektronische Schaltung via USB-Schnittstelle in einen Akku eingespeist, der eine Fahrzeugbatterie simuliert. Es wurde dabei ein ressourcenschonender sowie energieeinsparender Dämpfer entwickelt, der die Reichweite von elektrisch betriebenen Verkehrsmitteln erweitert bzw. optimiert.

3. Platz für „Autonomes Mähboot“ in der Kategorie „Engineering“
Fabian und Julian Haring haben im Zuge ihres Maturaprojekts ein Mähboot für Wasserpflanzen automatisiert und mit einer Reihe von Zusatzfunktionen ausgestattet.
„Unser Onkel hat ein Mähboot, mit dem er in größeren Gewässern verschiedene Wasserpflanzen beseitigt. Wir haben ihm in unserer Freizeit bei dieser Tätigkeit geholfen und daraus ist dann die Idee entstanden, das Mähboot zu automatisieren und dem Bootsführer die Bedienung damit deutlich zu erleichtern,“ erzählen die Zwillingsbrüder über ihren Projekteinstieg.
Konkret wird nun dem Bootsführer durch einen Bildschirm angezeigt, wo er sich aktuell befindet und welche Fläche er bereits abgemäht hat. Zusätzlich wurde eine Steuerung realisiert, die das Boot auf den richtigen Kurs hält und die Geschwindigkeit so regelt, dass der Fahrer sich auf mögliche Hindernisse konzentrieren kann. Außerdem wurde der Umbau so ausgelegt, dass zwischen Autonom- und Handbetrieb umgeschaltet werden kann. Nachdem der See vollständig abgemäht ist, wird automatisch ein Mähprotokoll erstellt, das dem Kunden als Nachweis ausgehändigt wird.
„Durch verschiedene Sensoren bestimmen wir die aktuelle Position und Ausrichtung des Bootes. All diese Informationen werden in eine Steuerung zusammengeführt und weiterverarbeitet, sodass die Drehzahl und die Stellung der Schiffsschraube so geregelt werden, dass das Mähboot autonom mit konstanter Geschwindigkeit dem zu fahrenden Kurs folgt. Durch einen Bildschirm werden dem Bootsführer die aktuelle GPS-Position und die bereits gemähte Fläche angezeigt“, erläutern die beiden Elektrotechniker. Besonders betonen die beiden, dass ihr Umbau die Sicherheit massiv erhöht: „Das Fahren war früher sehr anstrengend, da sich der Bootsführer auf sehr viele Dinge gleichzeitig konzentrieren musste. Besonders gefährlich war es, wenn sich Badende dem Mähboot nähern. Dieses Problem wird durch unseren Umbau massiv verringert, weil viele Sachen autonom ablaufen. Die Automatisierung und die damit verbundene Möglichkeit, sich auf das Mähen zu konzentrieren, vermeidet auch, dass manche Flächen des Untergrundes entweder öfter gemäht oder komplett ausgelassen werden.“ Das Projekt entstand unter Betreuung von Dipl.-Ing. Dr. Walter Schacherbauer und Eva Reiter.

Anerkennungspreis für Animal Area Protection System in der Kategorie „Engineering“
Jonas Eppacher, Anna Fürböck und Hannah Kirchsteiger haben in ihrer Diplomarbeit ein System entwickelt, das Gärten oder Terrassen vor ungebetenen tierischen Besuchern schützt. Ihre Entwicklung vertreibt die Tiere mit einem Wasserstrahl.
„Viele Hausbesitzer ärgern sich über fremde Katzen oder andere tierische Besucher, die die Terrasse regelmäßig mit übelriechenden Hinterlassenschaften verschmutzen. Solche Tiere schmerzfrei und möglichst stresslos zu vertreiben ist die Absicht unseres Projektes“, erzählt Anna Fürböck, die unter Betreuung von Dipl.-Ing. Jürgen Feierabend gemeinsam mit Jonas Eppacher und Hannah Kirchsteiger ein ausgeklügeltes System entwickelt hat, das sich dieses Problems annimmt. Ihr „Animal Area Protection System“, so der Titel des Projektes, wird demnächst einem entsprechenden Praxistest unterzogen.
„Unser System besteht aus 13 Ultraschallsensoren, die jede Bewegung im eingestellten Bereich wahrnehmen. Wird eine Bewegung registriert, dann macht eine Kamera entsprechende Bilder, die dann durch eine Bildverarbeitungssoftware ausgewertet werden. Wird dabei festgestellt, dass es sich um ungebetene Gäste handelt, dann sorgt die Elektronik dafür, dass eine Wasserpumpe entsprechend positioniert und das Tier mit einem gezielten Wasserstrahl verjagt wird“, berichten die Maturant/innen über ihr Projekt.
„Das Projekt zeichnet sich dadurch aus, dass verschiedenste Elemente sehr gut aufeinander abgestimmt wurden. Sowohl das Erkennungssystem auf Basis der Ultraschallsensoren als auch die Software für die Bilderauswertung bzw. Steuerung, aber auch das Positioniersystem mit Schrittmotoren bzw. die Vorrichtung für den Wasserstrahl sind sehr gut aufeinander abgestimmt. Die gewählten Bauteile sind kostenoptimiert ausgesucht worden und auch die Energieversorgung mittels Solarpanel bzw. Akku hilft bei einem möglichst wartungsfreien Dauerbetrieb“, lobt Projektbetreuer Feierabend seine Projektanten.

Anerkennungspreis und Reisepreis zur Erfindermesse Nürnberg für Wasserreinigung mit Moringa Oleifera
Die wasserreinigenden Eigenschaften von „Moringa Oleifera“, dem Meerettichbaum aus dem Himalaya, untersuchten Katharina Leitner und Mario Tutzer in ihrer Diplomarbeit.
„Die Samen des Moringa Oleifera können verschmutztes Wasser von Schwebstoffen und Bakterien reinigen. 0,1 g des Samens sollen ausreichen, um einen Liter Wasser wieder genießbar zu machen. Das Ziel unseres Projektes war es die Eigenschaften der Samen zu untersuchen und mithilfe dieser Erkenntnisse eine neue, günstige, effektive und vor allem natürliche Methode der Wasserreinigung zu verwirklichen“, so skizzieren Katharina Leitner und Mario Tutzer ihren Arbeitsansatz für ihr Diplomprojekt, das sie unter Betreuung von AV Dipl.-Ing.in Dr.in Gerda Schneeberger verwirklicht haben.
In einem ersten Schritt überprüften die beiden Maturanten, ob der Samen des Moringa Oleifera-Baumes tatsächlich verschmutztes Wasser säubert. Dabei versuchten sie herauszufinden, wie die Säuberung konkret vor sich geht. Insbesondere kontrollierten sie, wie sich die Zugabe des Samens auf die verschiedenen Parameter, die für eine Verschmutzung ausschlaggebend sind, wie z.B. Ammonium-, Nitrat- und Nitritgehalt, auswirkt. Basierend auf diesen Untersuchungen haben sie in einem zweiten Schritt eine Anlage entwickelt, die sich die wasserreinigenden Eigenschaften konkret zunutze macht. Bei der Gestaltung dieser Anlage wurde besonders darauf geachtet, dass vor allem die Reinigungsdauer optimiert werden kann. „Die von uns geplante Anlage besteht aus Behältern in denen das verschmutzte Wasser mit den Samen vermischt wird. Nach einer gewissen Zeit setzen sich etwaige Verschmutzungen zusammen mit dem Samen am Boden ab und das gereinigte Wasser wird dann abgelassen. Die Samen werden, bevor sie dem verschmutzten Wasser zugegeben werden, getrocknet, um sie kleinstmöglich mahlen zu können. Durch diesen Bearbeitungsschritt erreichen wir, dass die maximal mögliche Oberfläche für den Reinigungsvorgang ausgenutzt werden kann. Zusätzlich schauen wir, ob mit einem erhöhten Behälter-Innendruck eine zeitliche Verkürzung der Wasserreinigung erreicht werden kann“, erzählt Mario Tutzer die Vorgehensweise beim Projekt. Er und seine Projektpartnerin hoffen, dass schlussendlich gebrauchsfertige Anlagen gerade in technologisch unterentwickelten Gebieten zum Einsatz kommen können.

Dank durch die Schulleitung
„Ich bedanke mich bei allen Schülerinnen und Schüler, die sich heuer bei Jugend Innovativ beteiligt haben. Insgesamt wurden ja 32 Projekt aus der HTL Braunau eingereicht, neun Projekte – von 16 aus Oberösterreich – haben das Halbfinale erreicht und fünf sind nun beim Finale so erfolgreich gewesen. Ich gratuliere den Teams und ihren Betreuerinnen und Betreuern sehr herzlich zu den hervorragenden Erfolgen“, erklärt Dir. Hans Blocher.