Klaar voor actie?
Hulpmiddelen
Materiële middelen
Ammeter, Turbine Bouw Onderdelen, 20-30 polypropylene kaarten, lijmpistool of schroeven, haardroger en standaard
Voorbereiding
Zet de apparatuur klaar.
Doelen, boodschappen & concepten
Specifieke doelen
- Leer over de mogelijke manieren om wind als energiebron te benutten.
- Begrijp de milieuvoordelen van het gebruik van windenergie, alsook de nadelen.
- Bestudeer de factoren die de efficiëntie van windturbines beïnvloeden.
- Onderzoek het verband tussen de structuur van de propellerbladen van de turbine en het rendement ervan.
- Het principe van energiebehoud onderzoeken in de context van het gebruik van windenergie voor menselijke behoeften.
Specifieke boodschappen
- Het gebruik van windenergie ter vervanging van fossiele brandstoffen in elektriciteitscentrales helpt de uitputting van niet-hernieuwbare hulpbronnen tegen te gaan en vermindert de luchtverontreiniging.
- Een windturbine zet windenergie om in mechanische of elektrische energie.
- Het relatieve aandeel van de windenergie dat kan worden gebruikt voor menselijk nut (voor werk), - d.w.z. de energie-efficiëntie van de turbine - hangt af van de vorm/aantal turbinebladen.
- Het is niet mogelijk alle windenergie te benutten voor menselijke behoeften, maar de "ontbrekende" energie verdwijnt niet en komt in verschillende vormen tot uiting.
Belangrijkste begrippen
- windenergie
- turbine
Praktijken & vaardigheden
STEM-praktijken
- Analyseren en interpreteren van gegevens
- Verklaringen opstellen en oplossingen ontwerpen
- Ontwikkelen en gebruiken van modellen
- Argumenteren vanuit bewijs
- Verkrijgen, evalueren en mededelen van informatie
- Vragen stellen en problemen definiëren
- Planning en uitvoering van onderzoeken
Zachte vaardigheden
- Omgaan met onzekerheid
- Leren falen is een onderdeel van leren
- Teamwerk en samenwerking
Managementvaardigheden
- Planning
- Gebruik van middelen
Verloop van de activiteit
step 1
Introduceer windenergie. Bespreek de volgende vragen:
- Wat is wind?
- Waar zit de energie in de wind?
- Hoe gebruiken we windenergie in ons dagelijks leven?
- Voor aanvullende informatie ter ondersteuning van de workshop, zie bijlage 2.
step 2
Uitleggen hoe windenergie wordt omgezet in mechanische energie, met uitleg over de uitvinding van de windmolen en mechanische turbines en hoe ze werken. Zie de downloadbare bronnen voor uitleg.
step 3
Om te laten zien hoe wind kan worden gebruikt om elektrische energie op te wekken, demonstreren een wind turbine aangesloten op een LED-lamp. In groepjes zullen de leerlingen dan experimenten uitvoeren om het effect van het aantal/grootte/hoek van de schoepen op de energieproductie te leren kennen.
- Elke groep krijgt een turbine, een haardroger op een standaard, en een aantal propellers volgens de onderstaande tabellen.
- Elke groep test één parameter. Voor de betrouwbaarheid van de resultaten moet erop worden toegezien dat de andere factoren constant blijven (als bijvoorbeeld het effect van de hoek wordt getest, moeten het aantal en de grootte van de schoepen constant worden gehouden).
- De maatstaf (indicatie) voor het rendement van de turbine is de hoeveelheid opgewekte elektrische stroom.
- Meet de elektrische stroom met een ampèremeter (op een schaal van milliampères).
- Laat de haardroger draaien (op de koele stand) en plaats hem voor de propellers op een optimale afstand - ongeveer 60 cm. De afstand moet tijdens alle experimenten constant worden gehouden.
- Uitvoering van de experimenten - zie hier tabellen voor het ordenen van de resultaten.
step 4
Nadat de experimenten zijn uitgevoerd, zal elke groep aangeven welk type schroef het meest efficiënt was. Ze vergelijken hun antwoorden met wat ze in het begin (vóór de test) dachten. Bespreek elke parameter: aantal bladen, lengte van de bladen en hoek van de bladen. Zie de downloadbare bronnen voor uitleg over windenergie.
stap 5
Bespreek het voordeel van het gebruik van windenergie voor het opwekken van elektriciteit, en welke factoren van invloed zijn op de efficiëntie van de turbine. Zie bijlage 2 voor uitleg.
step 6
Bespreek vervolgens de nadelen van het opwekken van elektriciteit met behulp van wind.
- Afhankelijkheid van de wind
- Lage opbrengst
- Geluidsoverlast
- Effect op vogels
- Effect op microklimaten
- Verpesting van het uitzicht
- Productieproces
- Voor aanvullende informatie ter ondersteuning van de uitvoering, zie downloadbare bronnen.
step 7
De leerlingen sluiten de les af met een bespreking van de huidige toestand van windenergie in de wereld. Windenergie is een veel voorkomende en beschikbare hernieuwbare energiebron. Eind 2017 waren er over de hele wereld windmolenparken die elektriciteit opwekten, met een gecombineerde capaciteit van meer dan 651 gigawatt. Deze parken zijn verantwoordelijk voor de productie van ongeveer 5,6% van de elektriciteit in de wereld. De meeste windenergie wordt op land geproduceerd (621 gigawatt), terwijl de rest offshore wordt geproduceerd.