Costruisci una turbina eolica per generare elettricità ed esplorare la trasformazione energetica.

Materiali

• Tre tubi in PVC, uno lungo circa 30 cm e gli altri lunghi almeno 15 cm
• Tre giunti a T in PVC
• Un giunto a gomito in PVC
• Motore
• Filo (lungo circa due piedi)
• Tagliafili
• Cubo (disponibile presso Kid Wind Project)
• Tasselli di legno
• Multimetro
• Morsetti a coccodrillo
• Forbici
• Nastro adesivo
• Asciugacapelli o ventilatore
• Materiali per pale, come legno di balsa, foglio di alluminio, carta da costruzione, bastoncini di ghiacciolo, ecc.

Direzioni

1. Inserire un tubo in PVC di 15 cm nel foro centrale di un giunto a T in PVC. Ripetere con un altro tubo in PVC da 15 cm e un giunto a T.
2. Unisci i due pezzi inserendo le estremità libere dei tubi nei lati di un terzo giunto a T, con il foro centrale rivolto verso l’alto.
3. Inserisci il tubo in PVC rimanente nel foro del giunto a T rivolto verso l’alto, in modo che il tubo stia in piedi.
4. Posizionare il giunto a T finale sull’estremità libera della torre.
5. Collegare due fili al motore. Posizionare il motore saldamente nel giunto in cima alla torre. Eseguire i fili lungo il tubo della torre e fuori da uno dei giunti a T sulla base. Se necessario, utilizzare il nastro adesivo per mantenere il motore in posizione in modo sicuro.
6. Attaccare il pezzo di plastica, rotondo chiamato il mozzo al dritto, pezzo di metallo sulla parte esterna del motore.
7. Collegare i fili al multimetro utilizzando le clip a coccodrillo. Impostare il multimetro a 20 volt.
8. Posizionare alcuni piccoli tasselli di legno nei fori del mozzo. Creare il vento utilizzando un asciugacapelli o un ventilatore. Controllare il multimetro per vedere quanta energia viene generata.
9. Utilizzando una varietà di materiali, progettare diverse pale per la turbina eolica. Considera il peso, la scorrevolezza della superficie e il numero di pale necessarie. Attacca le pale ai tasselli usando del nastro adesivo.
10. Accendi di nuovo il phon o il ventilatore e prova la turbina con ogni tipo di lama che hai progettato. Come differisce la produzione elettrica? Prova la turbina con diverse velocità del vento, ad esempio con impostazioni basse, medie e alte del ventilatore. La velocità del vento influenza la produzione di energia elettrica?

Cosa succede?

Come l’energia meccanica cinetica del vento in movimento fa ruotare le pale della turbina eolica, anche un generatore all’interno della turbina viene messo in rotazione. Questo fa ruotare un filo a spirale intorno a un magnete e crea una corrente elettrica che misuriamo con un multimetro.

Siccome l’energia non si crea né si distrugge, maggiore è l’energia immessa, maggiore sarà l’energia prodotta. Quindi, più energia meccanica si inizia – più velocemente le pale girano – più energia elettrica sarà creata dalla turbina.

Informazioni di base

Il vento è causato da differenze di pressione create dal riscaldamento irregolare della superficie terrestre da parte del sole. La radiazione del sole fa sì che la terra acquisti energia termica. Anche l’aria sopra la terra guadagna energia termica e si espande, diventando meno densa e salendo.

Questo movimento causa un’area di bassa pressione in superficie, creando un vuoto che attira l’aria. L’aria più fredda e più densa fluisce verso la zona di bassa pressione in superficie per riempire lo spazio lasciato dall’aria sollevata e riscaldata. Questo crea una corrente di convezione e l’energia termica si trasforma in energia meccanica cinetica sotto forma di aria in movimento o vento.

Una turbina eolica trasforma l’energia meccanica del vento in energia elettrica. Una turbina prende l’energia cinetica di un fluido in movimento, l’aria in questo caso, e la converte in un movimento rotatorio. Quando il vento passa davanti alle pale di una turbina eolica, muove o ruota le pale. Queste pale fanno girare un generatore. Un generatore funziona come l’inverso di un motore elettrico; invece di applicare energia elettrica per farlo girare e creare energia meccanica, usa l’energia meccanica per girare e creare energia elettrica. I generatori fanno girare il filo a spirale intorno ai magneti per creare una corrente elettrica.