Bygg ett vindkraftverk för att generera elektricitet och utforska energiomvandling.

Material

• Tre PVC-rör, ett ca 30 cm långt och de andra minst 15 cm långa
• Tre PVC T-kopplingar
• En armbågskoppling av PVC
• Motor
• Tråd (cirka en meter lång)
• Trådklippare
• Hubb (kan fås från Kid Wind Project)
• Träpinnar
• Multimeter
• Alligatorklämmor
• Sax
• Tape
• Hårtork eller fläkt
• Material till bladen, t.ex. balsaträ, aluminiumfolie, byggpapper, glasspinnar osv.

Anvisningar

1. Sätt in ett 15 cm långt PVC-rör i det mittersta hålet på en T-koppling av PVC. Upprepa med ytterligare ett 15 cm PVC-rör och en T-koppling.
2. Sätt ihop de två delarna genom att föra in rörens fria ändar i sidorna på en tredje T-led, med det mittersta hålet uppåt.
3. Sätt in det återstående PVC-röret i det T-ledshål som är uppåtvänt, så att röret står upprätt.
4. Placera den sista T-leden på tornets fria ände.
5. Fäst två kablar till motorn. Placera motorn säkert i skarven högst upp i tornet. För ledningarna ner i tornröret och ut ur en av T-kopplingarna på basen. Använd vid behov silvertejp för att hålla motorn säkert på plats.
6. Fäst den runda plastbiten som kallas navet på den raka metallbiten på utsidan av motorn.
7. Förbind ledningarna till multimeteretern med hjälp av alligatorklämmorna. Ställ in multimeteret på 20 volt.
8. Placera några små träpluggar i hålen i navet. Skapa vind med hjälp av en hårtork eller en fläkt. Kontrollera multimeteret för att se hur mycket energi som genereras.
9. Designa olika blad till vindkraftverket med hjälp av olika material. Tänk på vikten, ytans jämnhet och antalet blad som behövs. Fäst bladen på pluggarna med hjälp av tejp.
10. Sätt på hårtork eller fläkt igen och testa turbinen med varje typ av blad som du har konstruerat. Hur skiljer sig den elektriska effekten åt? Testa turbinen med olika vindhastigheter, t.ex. låga, medelhöga och höga fläktinställningar. Påverkar vindhastigheten den elektriska energiproduktionen?

Vad händer?

När den kinetiska mekaniska energin från den rörliga vinden roterar vindturbinens blad, roterar också en generator inuti turbinen. Detta får en spolad tråd att rotera runt en magnet och skapar en elektrisk ström som vi mäter med en multimeter.

Då energi varken skapas eller förstörs, kommer energin att vara större ju större energitillförseln är, desto större blir energiproduktionen. Därför kommer turbinen att skapa mer elektrisk energi ju mer mekanisk energi man börjar med – ju snabbare bladen vrider sig – desto mer elektrisk energi kommer turbinen att skapa.

Bakgrundsinformation

Vind orsakas av tryckskillnader som skapas av den ojämna uppvärmningen av jordens yta genom solen. Strålning från solen gör att marken får värmeenergi. Luften ovanför marken får också värmeenergi och expanderar, blir mindre tät och stiger.

Denna rörelse orsakar ett område med lågt tryck vid ytan, vilket skapar ett vakuum som drar in luft. Kallare, tätare luft strömmar mot lågtrycksområdet vid ytan för att fylla ut det utrymme som den stigande, uppvärmda luften lämnade. Detta skapar en konvektionsström och värmeenergi omvandlas till kinetisk mekanisk energi i form av rörlig luft eller vind.

En vindturbin omvandlar vindens mekaniska energi till elektrisk energi. En turbin tar den kinetiska energin från en rörlig vätska, luft i det här fallet, och omvandlar den till en roterande rörelse. När vinden rör sig förbi bladen på ett vindkraftverk rör den sig eller roterar bladen. Dessa blad vrider en generator. En generator fungerar som motsatsen till en elmotor; i stället för att använda elektrisk energi för att vrida den och skapa mekanisk energi, använder den mekanisk energi för att vrida den och skapa elektrisk energi. Generatorer snurrar spolad tråd runt magneter för att skapa en elektrisk ström.