Große Erfolge für die HTL-Braunau bei Jugend Innovativ

Einen ersten Platz in der Kategorie Engineering für Severin Bogenhuber, Julian Galluseder und Manuel Altenbuchner mit ihrem Projekt „Automatisierte Spritzmitteldosierung“, einen dritten Platz für das Projekt „Indiumrecycling“ von Andreas Plasser und Felix Winkler sowie einen Anerkennungspreis für das HTL-Elektro-Kart von Philipp Huber, Tom Rettenwander und Johannes Stockhammer – die Erfolge der HTL Braunau beim wichtigsten österreichischen Wettbewerb für Nachwuchsforscher/innen 2016 können sich sehen lassen.

1.750 Schülerinnen und Schüler beteiligten sich mit 550 innovativen Projekten 2016 am Wettbewerb „Jugend Innovativ“. Insgesamt 30 Projekte wurden letztendlich zum Finale ausgewählt. Die Freude in der HTL war schon bei den Nominierungen zum Finale des Wettbewerbs groß – mit drei Finalprojekten war die HTL Braunau eine der beiden Schulen, die die meisten Projekte im Finale hatten. Nach Abschluss des dreitägigen Wettbewerbs hat sich die Freude sogar noch verstärkt. Mit einem ersten Platz in der Kategorie Engineering (Elektrotechnik, Elektronik, Lebensmitteltechnologie, Land- & Forstwirtschaft), einem dritten Platz in der Kategorie Science und einem Anerkennungspreis in der Kategorie „Sustainability“ war die Bilanz der HTL Braunau ganz hervorragend. Das Projekt „Automatisierte Spritzmitteldosierung“ hat auch noch zusätzlich einen Reisepreis gewonnen – das Team wird an der ISWEEEP, der International Sustainable World (Energy, Engineering, Environment) Project Olympiad 2017 in Houston/USA teilnehmen.

1. Platz für Automatisierte Spritzmitteldosierung

„Bisher war es so, dass das Spritzmittel beim Durchfahren der Baumreihen von einem Kleintraktor aus über den gesamten Bodenbereich aufgetragen wurde. Dadurch wurden manche Bäume, insbesondere die Veredelungsstellen, geschädigt und gewisse Bereiche doppelt mit Spritzmittel beaufschlagt. Durch unser Projekt wird der Einsatz von Spritzmitteln deutlich reduziert, beziehungsweise optimiert. Die Jungbäume werden vor dem Spritzmittel geschützt und somit nicht geschädigt und durch den effektiven und optimierten Einsatz des Spritzmittels wird die Umwelt weniger stark kontaminiert“, erläutert Severin Bogenhuber die Ausgangslage und den Erfolg des Projektes, das die HTL-Maturanten für eine Baumschule im Rahmen ihrer Diplomarbeit entwickelt haben.
„Durch unsere Vorrichtung werden die Bäume durch einen Frequenzlichttaster erkannt. Die Signale dieser Sensoren werden in einen Mikrocontroller eingelesen und verarbeitet. In weiterer Folge werden zwei Magnetventile angesteuert, welche den Spritzmittelfluss regulieren. Kurz vor jedem Baum wird der Spitzmittelstrahl automatisch abgeschaltet und kurz nach diesem Baum wieder eingeschaltet, um so die Bäume vor Spritzmitteln zu schützen“, erzählt Manuel Altenbuchner. „Durch Unebenheiten im Gelände würde die Düse von der optimalen Position abweichen. Deshalb werden die Auslegerspitzen jeweils mit zwei hintereinander laufenden Tasträdern auf einer Pendelachse auf der voreinstellbaren Höhe gehalten. Durch die Pendelachse werden Unebenheiten auf den Tastradlaufbahnen reduziert. Die Bewegungen des Kleintraktors werden durch ein bewegliches Rahmenparallelogramm kompensiert. Somit bleiben die Düsen auf derselben Höhe und decken effektiv den gewünschten Bereich ab“, ergänzt Julian Galluseder. Da in einer Baumschule mit allen Witterungsverhältnissen zu rechnen ist, ist der gesamte Aufbau, insbesondere die Elektronik, so entwickelt, dass sie diesen Einflüssen gewachsen ist.
„Meine Schüler haben die gesamte Anlage sehr gut geplant, konstruiert und auch vorbildlich gefertigt. Ich freu‘ mich sehr, dass sie beim wichtigsten Wettbewerb für Nachwuchsforscher so gut abgeschnitten haben“, betont Klassenvorstand DI Heinz Leitner, der gemeinsam der Leiter der mechanischen Werkstätte, Gerhard Mayr, das Team betreut hat.

3. Platz für Indiumrecycling

„Das Schwermetall Indium wird für die Herstellung von transparenten Elektroden in Displays, organischen Leuchtdioden und Touchscreens in Zinnoxidverbindung und in der Dünnschichtphotovoltaik als CIGS-Schicht verwendet. Es ist sicher, dass die Produktion solcher Bauteile weiter zunimmt und somit immer mehr Indium benötigt wird. Allein die Preisentwicklung von 46 € auf 635 € zwischen 2002 und 2005 verdeutlicht, dass dieses Metall knapp wird. Wir haben uns deshalb mit Möglichkeiten der Rückgewinnung von Indium beschäftigt“, erzählt Andreas Plasser, der zusammen mit Felix Winkler und unter Betreuung von AV Dr Josef Wagner und DI Gerda Schneeberger das Projekt „Indiumrecycling“ im vergangenen Schuljahr durchgeführt hat.
„Begonnen haben wir damit, dass wir nach einem verlässlichen und einfachen Nachweisverfahren für Indium gesucht haben. Wir haben alte Displays gesammelt, diese geschreddert und in verdünnter Salz- und Schwefelsäure sowie in Natronlauge abgebeizt. Aus der Lösung mussten wir verschiedene Störelemente entfernen, damit wir die Voraussetzungen für eine verlässliche Analysenmethode schafften. Letztendlich haben wir für den Indiumnachweis das sogenannte ICP-OES-Verfahren angewandt, wobei wir bei der Analytik von der AMAG Ranshofen unterstützt wurden“ erläutert Felix Winkler das Vorgehen der beiden Projektanten.
Um nach dem Nachweis das Indium letztendlich als Metall zurückgewinnen zu können, entschieden sich die beiden Bioniker für ein spezielles Elektrolyseverfahren. In einer zweistufigen Elektrolyse wurden zuerst alle Metalle mit positiverem Standardpotential als Indium abgeschieden und dann Indium vom Eisen, das sehr ähnliche Eigenschaften besitzt, getrennt. Aus der Restlösung konnte Indium an speziellen Elektroden abgeschirmt werden.

Anerkennungspreis für HTL-Elektro-Kart

„Wir haben mit unserem E-Kart ein Fahrzeug geschaffen, das mit herkömmlichen Benzin-Karts mithalten kann“, erzählt Johannes Stockhammer, der zusammen mit Philipp Huber und Tom Rettenwander ein Jahr am HTL-E-Kart gearbeitet hat. Betreut wurde dieses Projekt von DI Gruber und Anton Deschberger. Wichtig für das Projekt war die Bekanntschaft mit Torsten Kostbade, dem Geschäftsführer und Betreiber der Kartbahn Ampfing, der den Kartrahmen zur Verfügung stellte, mithalf kostengünstig Bauteile zu beschaffen und der bei technischen Fragen gerne zur Verfügung stand.
„Im Wesentlichen sind es – neben der Verwendung des Leichtbauchassis – drei Maßnahmen, die unser Kart zu einem High-Tech-Fahrzeug machen. Wir haben eine professionelle Antischlupfregelung realisiert, wir schaffen es mit einer Drei-Stufen-Rekuperation Energie rückzugewinnen und wir haben ein Akkumanagementsystem geschaffen, das innovativen Charakter hat“, berichten die drei Elektrotechniker.
Durch die Antischlupfregelung (ASR) wird das Durchdrehen der Antriebsräder bei starker Beschleunigung verhindert. Diese Regelung garantiert maximale Kraftübertragung. Sie wurde so realisiert, dass mittels Sensoren an allen vier Rädern die Drehzahl erfasst und dementsprechend mit einem Regelkreis in das Motormanagement eingegriffen wird.
„Ganz wichtig ist uns auch die Energierückgewinnung durch unsere Drei-Stufen-Rekuperation. Die Bremsenergie wird so als elektrische Energie in die Akkus gespeist. In der Stufe 1 beginnt die Energierückspeisung schon beim Zurücknehmen der Gaspedalstellung, Stufe 2 startet mit einem geringen Druck auf das Bremspedal, wobei die Geschwindigkeit ohne mechanische Bremse verringert wird. Erst in der Stufe 3 wirkt dann neben der Motorbremse auch die hydraulische Bremse“, so Philipp Huber. Viel technisches Know-how haben die Schüler auch beim Akkumanagementsystem aufgewendet. Damit die Energierückgewinnung beim Bremsen Sinn macht, muss diese in sehr kurzer Zeit gespeichert werden. Die dafür gewählte LiFePo4-Akkutechnik erlaubt deshalb sehr hohe Ladeströme und auch der Einsatz von 24 Akkumodulen trägt dazu bei Ladestromspitzen aufzunehmen. Jede einzelne Zelle wird vom Lademanagementsystem (BMS) überwacht und sowohl der Lade- als auch der Entladevorgang optimiert. „Gerade in der Kombination dieser drei Maßnahmen liegt das Innovative unserer Entwicklung“, betont Tom Rettenwander.

„Ich bedanke mich bei allen Schülerinnen und Schüler, die sich heuer bei Jugend Innovativ beteiligt haben. Insgesamt wurden ja 37 Projekt aus der HTL Braunau eingereicht, sieben Projekte – von 16 aus Oberösterreich – haben das Halbfinale erreicht und drei 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.