Sestavte si větrnou turbínu na výrobu elektřiny a prozkoumejte přeměnu energie.

Materiály

• Tři trubky z PVC, jednu dlouhou asi 30 cm a ostatní dlouhé nejméně 15 cm
• Tři PVC trubky tvaru T.spojů
• Jeden kolenový spoj z PVC
• Motor
• Drát (asi dva metry dlouhý)
• Nůžky na drát
• Hub (k dispozici v Kid Wind Project)
• Dřevěné hmoždinky
• Multimetr
• Aligátorové svorky
• Nůžky
• Páska
• Fén na vlasy nebo větrák
• Materiál na lopatky, jako je balzové dřevo, hliníková fólie, stavební papír, tyčinky od nanuku atd.

Návod

1. Vlož 15 cm PVC trubku do středového otvoru T-kusu z PVC. Postup opakujte s další 15cm PVC trubkou a T-kusem.
2. Spojte oba kusy dohromady vložením volných konců trubek do boků třetího T-spoje, přičemž prostřední otvor směřuje nahoru.
3. Zbylou PVC trubku vložte do otvoru T-spoje, který směřuje nahoru, tak, aby trubka stála svisle.
4. Umístěte poslední T-kus na volný konec věže.
5. Připojte dva dráty k motoru. Umístěte motor bezpečně do kloubu v horní části věže. Proveďte dráty dolů po trubce věže a ven z jednoho z T-kusů na základně. V případě potřeby použijte lepicí pásku, aby motor bezpečně držel na místě.
6. Připojte plastový kulatý kus zvaný náboj k rovnému kovovému kusu na vnější straně motoru.
7. Připojte vodiče k multimetru pomocí krokosvorek. Nastavte multimetr na 20 voltů.
8. Vložte do otvorů v náboji několik malých dřevěných kolíků. Pomocí fénu nebo ventilátoru vytvořte vítr. Na multimetru zkontroluj, kolik energie vzniká.
9. Z různých materiálů navrhni různé lopatky větrné turbíny. Zvažte hmotnost, hladkost povrchu a počet potřebných lopatek. Lopatky připevněte ke hmoždinkám pomocí pásky.
10. Znovu zapněte fén nebo ventilátor a vyzkoušejte turbínu s každým typem lopatek, které jste navrhli. Jak se liší elektrický výkon? Vyzkoušejte turbínu při různých rychlostech větru, například při nízkém, středním a vysokém nastavení ventilátoru. Má rychlost větru vliv na výstup elektrické energie?“

Co se děje?“

Jak kinetická mechanická energie pohybujícího se větru roztáčí lopatky větrné turbíny, roztáčí se i generátor uvnitř turbíny. To způsobuje, že se vinutý drát otáčí kolem magnetu a vytváří elektrický proud, který měříme multimetrem.

Protože se energie nevytváří ani neničí, čím větší je její příkon, tím větší bude její výstup. Proto čím více mechanické energie na začátku – čím rychleji se lopatky otáčejí – tím více elektrické energie turbína vytvoří.

Základní informace

Vítr je způsoben rozdíly v tlaku, které vznikají nerovnoměrným ohřevem zemského povrchu Sluncem. Sluneční záření způsobuje, že země získává tepelnou energii. Vzduch nad pevninou také získává tepelnou energii, rozpíná se, ztrácí hustotu a stoupá.

Tento pohyb způsobuje, že na povrchu vzniká oblast nízkého tlaku a vytváří se podtlak, který nasává vzduch. Chladnější, hustší vzduch proudí směrem k oblasti nízkého tlaku na povrchu, aby vyplnil prostor po stoupajícím, ohřátém vzduchu. Tím vzniká konvekční proud a tepelná energie se mění na kinetickou mechanickou energii v podobě pohybujícího se vzduchu neboli větru.

Větrná turbína přeměňuje mechanickou energii větru na energii elektrickou. Turbína odebírá kinetickou energii pohybující se tekutiny, v tomto případě vzduchu, a přeměňuje ji na rotační pohyb. Jak se vítr pohybuje kolem lopatek větrné turbíny, pohybuje nebo otáčí lopatkami. Tyto lopatky roztáčejí generátor. Generátor funguje jako obrácená varianta elektromotoru; namísto toho, aby elektrickou energií otáčel a vytvářel mechanickou energii, využívá mechanickou energii k otáčení a vytváření elektrické energie. Generátory otáčejí vinutým drátem kolem magnetů a vytvářejí tak elektrický proud.