Bouw een windturbine om elektriciteit op te wekken en de omzetting van energie te onderzoeken.

Materialen

• Drie PVC buizen, één van ongeveer 30 cm lang en de andere minstens 15 cm lang
• Drie PVC T-verbindingen
• Een PVC elleboogverbinding
• Motor
• Draad (ongeveer twee meter lang)
• Draadkniptang
• Hub (verkrijgbaar bij Kid Wind Project)
• Houten deuvels
• Multimeter
• Alligator clips
• Schaar
• Tape
• Föhn of ventilator
• Materiaal voor bladen, zoals balsahout, aluminiumfolie, bouwpapier, ijslollystokjes, enz.

Richtlijnen

1. Steken een PVC pijp van 15 cm in het middelste gat van een PVC T-stuk. Herhaal dit met een andere PVC pijp van 15 cm en een T-stuk.
2. Verbind de twee stukken aan elkaar door de vrije uiteinden van de pijpen in de zijkanten van een derde T-verbinding te steken, met het middelste gat naar boven.
3. Steken de overgebleven pvc pijp in het T-verbinding gat dat naar boven is gericht, zodat de pijp rechtop staat.
4. Plaats de laatste T-verbinding op het vrije uiteinde van de toren.
5. Bind twee draden aan de motor. Plaats de motor stevig in de verbinding aan de top van de steiger. Leid de draden door de pijp van de toren en uit een van de T-verbindingen op de basis. Gebruik eventueel ducttape om de motor goed op zijn plaats te houden.
6. Bevestig het plastic, ronde stuk dat de naaf heet aan het rechte, metalen stuk aan de buitenkant van de motor.
7. Sluit de draden aan op de multimeter met de krokodillenklemmen. Stel de multimeter in op 20 volt.
8. Plaats een paar kleine, houten deuvels in de gaten van de naaf. Creëer wind met behulp van een föhn of ventilator. Controleer de multimeter om te zien hoeveel energie er wordt opgewekt.
9. Gebruik verschillende materialen, ontwerp verschillende bladen voor de windturbine. Houd rekening met het gewicht, de gladheid van het oppervlak en het aantal bladen dat nodig is. Bevestig de bladen met plakband aan de deuvels.
10. Zet de haardroger of ventilator weer aan en test de turbine met elk type blad dat je hebt ontworpen. Hoe verschilt de elektrische output? Test de turbine met verschillende windsnelheden, zoals lage, gemiddelde en hoge ventilatorstanden. Heeft de windsnelheid invloed op de elektrische energieopbrengst?

Wat gebeurt er?

Als de kinetische mechanische energie van de bewegende wind de bladen van de windturbine laat draaien, wordt ook een generator binnenin de turbine rondgedraaid. Hierdoor gaat een spiraaldraad rond een magneet draaien en ontstaat een elektrische stroom die we met een multimeter meten.

Omdat energie noch wordt geschapen noch vernietigd, zal de energieopbrengst groter zijn naarmate de toegevoerde energie groter is. Daarom, hoe meer mechanische energie je begint — hoe sneller de bladen draaien — hoe meer elektrische energie door de turbine zal worden opgewekt.

Achtergrondinformatie

Wind wordt veroorzaakt door drukverschillen die ontstaan door de ongelijke verwarming van het aardoppervlak door de zon. Door de straling van de zon wint land thermische energie. De lucht boven het land wint ook thermische energie en zet uit, wordt minder dicht en stijgt.

Door deze beweging ontstaat een gebied van lage druk aan het oppervlak, waardoor een vacuüm ontstaat dat lucht aantrekt. Koelere, dichtere lucht stroomt naar het lagedrukgebied aan de oppervlakte om de ruimte op te vullen die is achtergelaten door de opstijgende, verwarmde lucht. Hierdoor ontstaat een convectiestroom en wordt thermische energie omgezet in kinetische mechanische energie in de vorm van bewegende lucht of wind.

Een windturbine zet de mechanische energie van wind om in elektrische energie. Een turbine neemt de kinetische energie van een bewegende vloeistof, lucht in dit geval, en zet die om in een draaiende beweging. Wanneer de wind langs de bladen van een windturbine waait, beweegt of roteert hij de bladen. Deze bladen laten een generator draaien. Een generator werkt als het omgekeerde van een elektromotor; in plaats van elektrische energie te gebruiken om hem te doen draaien en mechanische energie te creëren, gebruikt hij mechanische energie om te draaien en elektrische energie te creëren. Generatoren draaien opgerolde draad rond magneten om een elektrische stroom te creëren.