skip to main content

Készen áll, hogy továbblépjen?

Források

Tárgyi erőforrás

Tárgyi erőforrások: 20-30 polipropilén kártya, ragasztópisztoly vagy csavarok, hajszárító és állvány.

Előkészítés

A berendezés beállítása

Célok, üzenetek és koncepciók

Konkrét célok

  • Ismerje meg a szél, mint energiaforrás hasznosításának lehetséges módjait.
  • Értse a szélenergia használatának környezeti előnyeit és hátrányait.
  • Tanulmányozza a szélturbinák hatékonyságát befolyásoló tényezőket.
  • Vizsgálja meg a turbina propellerlapátok szerkezete és a turbina hatásfoka közötti kapcsolatot.
  • Vizsgálja meg az energiatakarékosság elvét a szélenergia emberi szükségletekre történő felhasználásával összefüggésben.

Konkrét üzenetek

  • A szélenergia használata a fosszilis tüzelőanyagok helyettesítésére az erőművekben hozzájárul a nem megújuló erőforrások kimerüléséhez és csökkenti a légszennyezést.
  • A szélturbina a szélenergiát mechanikai vagy elektromos energiává alakítja át.
  • A szélenergia emberi hasznokra (munkára) felhasználható relatív aránya - azaz a turbina energiahatékonysága - a turbinalapátok alakjától/számától függ.
  • Nem lehetséges az összes szélenergiát emberi szükségletekre felhasználni, de a maradék energia nem vész el, hanem átlakul más energiaformába.

Fő kifejezések

  • szélenergia
  • turbina

Gyakorlatok és készségek

MTMI gyakorlatok

  • Az adatok elemzése és értelmezése
  • Magyarázatok konstruálása és megoldások tervezése
  • Modellek fejlesztése és használata
  • Bizonyítékokra épülő érvelés
  • Információszerzés, -értékelés és -közvetítés
  • Kérdések feltevése és problémák meghatározása
  • Vizsgálatok tervezése és végrehajtása

Szociális képességek

  • A bizonytalanság kezelése
  • A kudarc megtanulása a tanulás része
  • Csapatmunka és együttműködés

Menedzsment képességek

  • Tervezés
  • Az erőforrások felhasználása

Tevékenység menete

1.

A szélenergia bevezetése. Beszéljék meg a következő kérdéseket:

-           Mi a szél?

-           Hol van a szélben az energia?

-           Hogyan használjuk a szélenergiát a mindennapi életünkben?

-           A teljesítést támogató kiegészítő információkat lásd a 2. függelékben.

2.

Magyarázza el, hogyan alakul át a szélenergia mechanikai energiává, magyarázza el a szélmalom és a mechanikus turbinák feltalálását és működését. A magyarázatot lásd a 2. függelékben.

3.

Annak bemutatására, hogyan lehet a szelet elektromos energia előállítására használni, mutasson be egy LED-izzóval összekapcsolt szélturbinát. A tanulók csoportokban dolgozva kísérleteket végeznek, hogy megismerjék a lapátok számának/méretének/szögének hatását az energiatermelésre.

-           Minden csoport kap egy turbinát, egy állványon lévő hajszárítót és az alábbi táblázatok szerinti számú propellert.

-           Minden csoport egy-egy paramétert tesztel. Ahhoz, hogy az eredmények megbízhatóak legyenek, ügyelni kell arra, hogy a többi tényezőt állandó értéken tartsuk (például ha a szög hatását vizsgáljuk, a pengék számát és méretét is állandó értéken kell tartani).

-           A turbina hatásfokának mérőszáma (mutatója) a termelt elektromos áram mennyisége.

-           Mérje meg az elektromos áramot egy ampermérővel (milliamperes skálán).

-           Indítsa el a hajszárítót (hideg fokozaton), és helyezze a propellerek elé optimális távolságra - körülbelül 60 cm-re. A távolságot minden kísérlet során állandóan tartani kell.

-           A kísérletek elvégzése - az eredmények rendszerezésére szolgáló táblázatokat lásd itt.

4.

A kísérletek elvégzése után az egyes csoportok megállapítják, hogy melyik légcsavar-típus volt a leghatékonyabb. Összehasonlítják válaszaikat azzal, amit az elején (a kísérlet előtt) gondoltak. Tartsanak megbeszélést az egyes paraméterek szerint: a lapátok száma, a lapátok hossza és a lapátok szöge. A magyarázatokat lásd a 2. függelékben.

5.

Beszélje meg, hogy milyen előnyökkel jár a szélenergia felhasználása a villamosenergia-termelésben, és milyen tényezők befolyásolják a turbina hatékonyságát. A magyarázatokat lásd a 2. függelékben.

6.

Ezután tárgyalja meg a szél segítségével történő villamosenergia-termelés hátrányait.

-           Függés a széltől

-           Alacsony hozam

-           Zajszennyezés

-           A madarakra gyakorolt hatás

-           A mikroklímára gyakorolt hatás

-           A kilátás elrontása

-           Gyártási folyamat

-           A teljesítést támogató kiegészítő információkat lásd a 2. függelékben.

7.

A tanulók a leckét a szélenergia jelenlegi helyzetének megvitatásával zárják. A szélenergia egy elterjedt és elérhető megújuló energiaforrás. A 2017-es év végén a világ minden táján voltak áramtermelő szélerőművek, amelyek együttes kapacitása meghaladta a 651 gigawattot. Ezek a parkok a világ villamosenergia-termelésének mintegy 5,6%-át állítják elő. A legtöbb szélenergia-termelés a szárazföldön történik (621 gigawatt), a többi pedig tengeri termelés.