* Bygg en soldriven bil

Transkript

1 * Bygg en soldriven bil Kort version Vilken bil är snabbast Vilken bil klarar svagast sol Vilken bil klarar uppförsbackar bäst Prova utomhus och inomhus Prova i soligt, molnigt, mulet väder Vinkla solcellen Byt hjul Ändra styrning Använd två solceller 1

2 * Bygg en soldriven bil Utförlig version Så här kan du bygga bilen Roligast är att bygga bilen efter egna idéer. På bilden ser du en möjlighet att bygga bilen. Här är några tips Skär ut en platta av papp eller plast Limma sugrör som främre hjulaxel. Använd limpistol. Låt axeln (träpinne) sitta i medan du limmar för att hindra att sugröret kroknar av det varma limmet Montera däck av cykelslang på trähjulen Fäst motorn med pappersklämmor Koppla hop solcell och motor med en kopplingsplint ("sockerbit") Fäst solcellen med häftmassa Provkör Experimentera Prova att bygga bilen på olika sätt. Variera styrning, hjulstorlek, hjultyp, motor, utväxling mm. Testa vilken modell som startar lättast, kör fortast, klarar hinder bäst, klarar svag instrålning, styr bäst etc. 2

3 Så här fungerar den Solcellen ger ström till motorn. För att motorn skall gå krävs tillräckligt hög spänning (volt, V). Varje solcell ger 0,5 V. Den solcellspanel vi använder består av 4 seriekopplade solceller som hjälps åt att knuffa fart på elektronerna och ger totalt 2 V. För att motorn skall orka driva bilen krävs också tillräckligt stor ström (ampere, A). Ju större solbelyst yta cellerna har, desto mer ström kan de ge - fler elektroner strömmar genom ledningarna. Och ju bättre solen lyser, desto mer ström ger cellerna. Bra solceller som är 2,5 5 cm kan ge ma vid fullt solsken. Motorn måste vara byggd så att den passar för den spänning och ström som solcellerna ger. Den måste också ha en växellåda. Precis som på en riktig bil blir motorn långsam men stark på låg växel och snabb men svag på hög växel. Motorn i sig själv är mycket snabb och mycket svag. Den växellåda vi använder växlar ned 60 gånger. Alternativ modell Här använder du en annan motor och växellåda. Motorn sätter du i en verktygsklämma, som du först limmar eller skruvar fast i en träkloss bakpå bilen. Motorn går att vrida så att bilen svänger. Framhjulen behöver därför inte vara vridbara. 3

4 Solbils-utställning 4

5 * Mera om Bygg en soldriven bil Syfte Eleverna får uppleva att de själva kan bygga något som fungerar med hjälp av solenergi. De får använda sin fantasi, kreativitet och problemlösningsförmåga och samarbetar när de bygger bilen. När de provar bilen får de tillfälle att upptäcka hur tillgången på solenergi varierar beroende på molnighet och på solcellens riktning mot solen. Förkunskaper Inga speciella förkunskaper behövs. Vid byggandet används bl.a. sax eller skarp hobbykniv och hett smältlim. Kommentarer till experimenten Så här tillverkar du bilen Grundplatta gör du av plywood, papp eller kanalplast. Kanalplasten är lätt, stark och lätt att arbeta med. Den kan klippas med vanlig sax och den finns i flera färger. Smältlimma (med limpistol) fast grova sugrör för hjulaxlarna. Trä in en rund träpinne under monteringen, så att sugröret inte blir krokigt. Använd en rund träpinne, slickepinne, som hjulaxel. Slipa den med fint sandpapper för att minska friktionen. För att kunna styra bilen: montera främre hjulparet på en tvärplatta, som du fäster i grundplattan med en pappersklämma (med två ben att vika ut). Vissa motorer kan istället monteras så att hela motorn med hjul kan svängas (se "Alternativ modell" i experimentbeskrivningen).. Använd trähjul från hobbyaffär. Klä dem gärna med en gummiring tillklippt av cykelslang. Trä på hjulen på slickepinnen och på motorns hjulaxel. Se till att du får hjul med rätt hålstorlek. Trähjulen har centrumhål som passar direkt till korta slickepinnar och till A-dynams växellådsmotor. För hjulaxeln på Sagittas växellådsmotor är hålen för stora (se nedan). 5

6 Tävlingsvarianter Rak bana utomhus. Vilken bil klarar hela sträckan Vilken bil är snabbast Vilken bil klarar gupp bäst Cirkelbana inomhus med halogenlampor. Vilken bil klarar 5 varv Vilken bil är snabbast Vilken bil klarar gupp bäst Mer om motor, växellåda, hjul och solcell Den modell vi beskriver här använder en motor från Sagitta, med växellåda. Motorn levereras med två uppsättningar kugghjul, som ger utväxling 1:60 resp. 1:288. Det är ganska pilligt att montera ihop kugghjulen, och beskrivningen är inte helt lätt att följa. Det kan vara klokt att läraren gör detta i förväg. Motorn fästs i grundplattan med pappersklämmor (med två ben att vika ut). Utväxling 1:60 fungerar mycket bra. Bilen går inte så fort, men stabilt, och klarar även hinder (t.ex. en bok, 1 cm). På den alternativa modellen använder vi en motor från Alega, med snäckdrevsväxel. Även den måste monteras. Motorn kan sättas i en verktygsklämma som limmats bak eller fram på bilen. Motorn kan då vridas, så att bilen kan styras. Även denna bil är stark och pålitlig. Hjulen kan träs på växellådans axel. Hålen i Panduro-hjulen är för stora: Limma i en stump träpinne och borra upp ett nytt hål. Eller kila fast hjulet med spetsade tändstickor. Hjulstorleken går att variera. Större hjul ger högre hastighet, men mindre kraft att klara hinder. Solcellen som används (Soldata SD 25 eller Zenit ab läromedel nr ) är väl anpassad till motorn. Bilen kör på jämnt underlag även vid mindre än hälften av full instrålning, vilket innebär tunna moln för solen. Det är viktigt att hela solcellen är belyst - låt inte sladdar skymma någon del av den. Om bilen går baklänges får man skifta sladdarna. Om man parallellkopplar två solceller kan bilen gå även vid svagare instrålning. Inomhus kan man få bilen att gå med hjälp av en mycket kraftig lampa, t.ex. en 500 W bygglampa. Håll minst en halv meters avstånd till solcellen, annars kan den bli överhettad 6

7 Slutsatser Bra instrålning är nödvändig för att solcellen skall ge tillräckligt med ström till motorn. Om man testar bilen på en raksträcka kan man prova att vinkla solcellen mot solen. ** Om man parallellkopplar två solceller kan bilen gå även vid svagare instrålning. Prova gärna också med seriekoppling. Vilket som lyckas bäst beror på både motorns och solcellens ström-spännings-karakteristik och på instrålningen. För 14-åringar och uppåt kan det vara en bra övning att prova på att koppla på båda sätten. solceller motor Parallell-koppling solceller kopplingsplint kopplingsplint motor Serie-koppling 7

8 Tillämpningar Varje år ordnas en tävling för solcellsdrivna bilar i fullskala tvärsöver Australien, se För praktiskt bruk är det olämpligt att ha solcellerna på bilen. Solcellerna placeras på skuggfritt ställe, och i bilen har man möjlighet att lagra energi från solcellen. Det kan göras i vanliga laddningsbara batterier. En sådan eldriven bil kan laddas av el från nätet under natten. Solcellerna i sin tur laddar in sin ström på nätet under dagen. Problemet med laddningsbara batterier är att de tar stor plats och är tunga. Hybridbilar använder både en vanlig bensinmotor och en elmotor. Tillsammans kan de utnyttjas så att utsläpp och bensinförbrukning blir betydligt mindre än med en vanlig bil. I en bränslecellsdriven bil tankar man med vätgas som kan framställas med hjälp av elenergi från solceller. Bränslecellen omvandlar energin i vätgasen till el, som får driva en elmotor. Det finns bränslecellsbilar i leksaksstorlek att köpa från läromedelsföretag. Denna utrustning behöver du Solcell (t.ex. Zenit ab läromedel ) Motor med växellåda (Sagitta nr eller A-dynam) Trähjul och träpinnar från Panduro eller Slöjddetaljer. Kopplingsplint och ledning från elaffär eller Clas Ohlson. Pappersklämmor, häftmassa, papp eller kanalplast (från Peros teknik), sugrör, lim eller limpistol, eventuellt cykelslang. Lödkolv och lödtenn att fästa ledningar med (Clas Ohlson). Ev halogenstrålkastare 500 W (byggvaruhus). Byggsatser till solcellsbilar eller färdigbyggda bilar finns hos de flesta experimentmaterielfirmor. Litteratur Areskoug, Mats, Miljöfysik. Energi och klimat ISBN Bl a solenergiutnyttjande, solfångare, solceller behandlas. Många experiment beskrivs. Grundläggande högskolenivå (eller fördjupning på gymnasiet). Bason Frank: Solstrålning, solceller, solenergi. SolData Publishing Teori, experiment och tillämpningar kring solceller. Gymnasienivå. På danska. Boysen, A. (red) Solsverige 1991, 92, 93, 94, 95, del 6. Larsons förlag, Box 3063, Täby. Informativa artiklar om solenergins möjligheter och aktuella läge. Gymnasienivå. Eckerman Pelle, Grähs Gunna. Solkatt, vindstrut och vattenhjul. Bonnier, Carlsen Idérik experimentbok för barn. Martin Green: Solceller. Från solceller till elektricitet. Svensk byggtjänst Solceller och solcellssystem. Tillämpningsexempel i bostadshus och i utvecklingsländer. Gymnasienivå. 8

9 Weblänkar PV-school project. Skolor med solcellsinstallation beskrivs och data från elproduktionen ges. Ej tillgänglig SolData. Experiment på bl. a solceller. Försäljning av bra solceller och annan utrustning, samt experimentbeskrivningar och litteratur. Gymnasienivå. På danska. Solcellsteori. Från gymnasie- till avancerad högskolenivå. US Depertment of Energy. Omfattande läromedel om hur solceller fungerar. Gymnasienivå. Mycket bra. På engelska. Solcellsbilar Bilder från solbilstävlingen World solar challenge. Chimacum Middle School. Geomarbetad lektionsplan och detaljerad elevinstruktioner för solcellsbilar. Från 14 år. På engelska. US National Renewable Energy Laboratory. Hur en solcellsbil fungerar inuti och tips för optimering. Kan vara intressant som fördjupning för lärare. På engelska. US National Renewable Energy Laboratory. Diskuterar en rad saker att tänka på när man bygger en solcellsbil. Från 14 år. På engelska. US National Renewable Energy Laboratory. Guide för lärare om hur man kan använda solcellsbilkonstruktion i lärandet. På engelska. US National Renewable Energy Laboratory diskuterar i detalj många aspekter på konstruktion av modell- solbilar. Gymnasium. På engelska. 9