Építs egy szélturbinát, hogy áramot termelj, és fedezd fel az energiaátalakítást.

Anyagok

• Három PVC cső, az egyik kb. 30 cm hosszú, a többi legalább 15 cm hosszú
• Három PVC T-cső.csatlakozó
• Egy PVC könyökcsukló
• Motor
• Drót (kb. két láb hosszú)
• Drótvágó
• Hub (kapható a Kid Wind Project-től)
• Fa dűbelek
• Multiméter
• Alligátor klipszek
• Olló
• Szalag
• Hajszárító vagy ventilátor
• Műanyag a lapátokhoz, például balsafa, alumíniumfólia, építőpapír, jégkrémpálcika stb.

Az útmutató

1. Egy 15 cm-es PVC csövet helyezzünk be egy PVC T-csukló középső lyukába. Ismételje meg egy másik 15 cm-es PVC-csővel és T-csuklóval.
2. Fűzzük össze a két darabot úgy, hogy a csövek szabad végeit egy harmadik T-csukló oldalaiba illesztjük úgy, hogy a középső lyuk felfelé nézzen.
3. A maradék PVC-csövet úgy illesszük be a T-csukló felfelé néző lyukába, hogy a cső függőlegesen álljon.
4. Az utolsó T-csuklót helyezze a torony szabad végére.
5. Kössön két vezetéket a motorhoz. Helyezze a motort biztonságosan a torony tetején lévő csuklóba. Vezesse le a vezetékeket a torony csövén, és vezesse ki az egyik T-csuklót az alapon. Ha szükséges, használjon ragasztószalagot, hogy a motor biztonságosan a helyén maradjon.
6. Az orsónak nevezett műanyag, kerek darabot csatlakoztassa a motor külső oldalán lévő egyenes, fémdarabhoz.
7. Kapcsolja a vezetékeket a multiméterhez az aligátorcsipeszek segítségével. Állítsa a multimétert 20 voltra.
8. Helyezzen néhány apró, fából készült tiplit az orsó furataiba. Teremtsen szelet hajszárítóval vagy ventilátorral. Ellenőrizd a multiméterrel, hogy mennyi energiát termel.
9. A különböző anyagok felhasználásával tervezz különböző lapátokat a szélturbinához. Vegyétek figyelembe a súlyt, a felület simaságát és a szükséges lapátok számát. Rögzítsd a lapátokat a tiplikhez szalaggal.
10. Kapcsold be újra a hajszárítót vagy a ventilátort, és teszteld a turbinát minden egyes általad tervezett lapáttípussal. Hogyan különbözik az elektromos teljesítmény? Tesztelje a turbinát különböző szélsebességekkel, például alacsony, közepes és magas ventilátorbeállításokkal. Befolyásolja-e a szélsebesség az elektromos energia kimenetét?

Mi történik?

Mivel a mozgó szél kinetikus mechanikai energiája forgatja a szélturbina lapátjait, a turbina belsejében lévő generátor is forog. Ennek hatására egy tekercselt huzal egy mágnes körül forog, és elektromos áramot hoz létre, amelyet multiméterrel mérünk.

Mivel az energia sem nem keletkezik, sem nem semmisül meg, minél nagyobb a bevitt energia, annál nagyobb lesz a leadott energia is. Ezért minél több mechanikai energiával kezdünk — minél gyorsabban forognak a lapátok — annál több elektromos energiát hoz létre a turbina.

Háttérinformációk

A szelet a Föld felszínének a Nap általi egyenlőtlen felmelegedése által létrehozott nyomáskülönbségek okozzák. A napsugárzás hatására a szárazföld hőenergiát nyer. A szárazföld feletti levegő szintén hőenergiát nyer és kitágul, kevésbé sűrűvé válik és felemelkedik.

Ez a mozgás alacsony nyomású területet hoz létre a felszínen, vákuumot hozva létre, amely magába szívja a levegőt. A hűvösebb, sűrűbb levegő a felszínen lévő alacsony nyomású terület felé áramlik, hogy kitöltse a felemelkedett, felmelegedett levegő által hagyott teret. Ez konvekciós áramlatot hoz létre, és a hőenergia mozgó levegő vagy szél formájában kinetikus mechanikai energiává alakul át.

A szélturbina a szél mechanikai energiáját elektromos energiává alakítja át. A turbina egy mozgó folyadék – ebben az esetben a levegő – mozgási energiáját veszi fel és alakítja át forgó mozgássá. Ahogy a szél elhalad a szélturbina lapátjai mellett, úgy mozgatja vagy forgatja a lapátokat. Ezek a lapátok egy generátort forgatnak. A generátor az elektromos motor fordítottjaként működik; ahelyett, hogy elektromos energiát alkalmazna a forgatáshoz és mechanikai energia előállításához, mechanikai energiát használ a forgatáshoz és elektromos energia előállításához. A generátorok tekercselt huzalokat forgatnak mágnesek körül, hogy elektromos áramot hozzanak létre.