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.