Kort version Vilken propeller snurrar snabbast (se på mätaren) Prova att ändra Antal blad Bladets längd Bladets bredd Bladets vridning 1
Utförlig version Det här vindkraftverket ger elektrisk spänning och ström. Man kan testa olika varianter av propeller och mäta vilken som ger högst spänning. Så här kan du bygga vindkraftverket Det är roligast att bygga vindkraftverket efter egna idéer. Särskilt propellern kan tillverkas på många olika sätt. Här är några tips Använd Clas Olsons 1,5 V motor som generator. Montera generatorn med verktygsklämma i ett torn av fyrkantstav på en träplatta. Ställ tornet framför en bordsfläkt, gärna en större modell. Ställ in en multimeter för spänningsmätning, likspänning, 2V. Koppla den till generatorn. Nu kan du prova med olika propellrar och jämföra spänningen. Du kan nu variera en rad saker och testa hur vindkraftverket fungerar. Antal blad Bladets längd och storlek Bladets vridningsvinkel Typ av propellerblad Vindhastighet 2
Vilken propeller ger högst spänning? Du kan också använda plastpropeller till flygplan, köpt i leksaks- och hobbyaffärer. Så här fungerar det En motor och en generator är exakt samma sak. Man använder bara olika ord beroende på hur man utnyttjar den. Om man matar in elektrisk energi från ett batteri genom ledningarna, så snurrar motorn och man får ut mekanisk energi. Om man matar in mekanisk energi genom att låta vinden sätta fart på generatorn, så får man ut elektrisk energi i ledningarna. Den här modellen av ett vindkraftverk är så pass liten att strömmen inte räcker till för att driva någon lampa, men man kan mäta spänningen och jämföra olika konstruktioner. Det är dock inte säkert att ett stort vindkraftverk skall ha en likadan propeller. Om den skall driva en stor generator som skall orka ge mycket ström bör den inte snurra så snabbt. 3
Mera om Syfte Eleverna får bygga olika vindkraftspropellrar och undersöka vad som inverkar på ett vindkraftverks egenskaper. Kommentarer till experimenten Man kan prova med många olika typer av propellrar, egentillverkade av plåt, trä eller plast, eller köpta flygplanspropellrar från en hobbyaffär. Om man vill kunna variera bladens antal, storlek och vinkel kan man tillverka propellrar så här. Så här kan du tillverka propellrar Propellernav tillverkas av ett trähjul. 6 eller 8 hål borras från periferin in mot centrum, diameter 2 mm, för tandstickor. Om centrumhålet är för stort för generatoraxeln proppar man igen det med slickepinnspinne, och borrar upp 2 mm för axeln. Man kan också kila fast hjulet med spetsade tändstickor. Propellerblad tillverkas av runda tandstickor och träspatlar. Ena spetsen av tandstickan kapas med avbitare. På den spetsiga delen limmas (med limpistol) ett blad bestående av en hel eller halv träspatel Man kan också testa smala glasspinnar, stora eller små plastskedar, pappskivor, plastskivor mm. Även skålade profiler utsågade från plaströr kan provas. Stick in tandstickorna med pålimmat blad i navet. Slutsatser Generatorn ger en spänning som beror av rotationshastigheten. Vi mäter alltså hur fort propellern snurrar. Av experimentet kan vi utläsa vilka faktorer som påverkar propellerns rörelse - t.ex. bladens antal, längd, bredd, vinkel, profil. Men vi kan inte dra slutsatser om vilken propeller som kan ge mest energi eller effekt. *** När man bara mäter spänning från generatorn är strömmen nästan noll och effekten därmed också mycket liten. Om vi kopplar in en belastning, t ex en glödlampa, kommer strömmen att bromsa generatorn (jfr experimentet Snabbhet, styrka och uthållighet vevgeneratorn ). Den hastighet på propellern, som ger bäst effekt, kan beskrivas med det s.k.löptalet. Löptalet är propellerspetsens hastighet dividerat med 4
vindhastigheten. Det bör vara c:a 1-3 för ett vindhjul med många blad, men 5-10 för en propeller med två blad. Den allra viktigaste storheten när det gäller att utnyttja vindens energi är vindhastigheten. Effekten man kan få ut ökar med vindhastigheten upphöjt till 3. En fördubbling av vindhastigheten ger alltså 8 gånger mer effekt och energi. För att propellern skall känna av hög vindhastighet bör den placeras fritt och högt. Bästa läge är ute till havs. Denna utrustning behöver du Motor 1,5 V (Clas Ohlson nr 32-3263) Trähjul, tandstickor, träspatlar etc (Panduro hobby eller Slöjddetaljer) Träplatta, trästav, lim (limpistol) Verktygsklämma Multimeter, sladdar, krokodilklämmor (experimentmaterielfirma) Fläkt (om vindkraftverket skall provas inomhus) Litteratur Areskoug Mats: Miljöfysik. Energi och klimat. 1999. ISBN 91-44-01114-8. Teori och experiment kring vind- och vattenenergi. Grundläggande högskolenivå (eller fördjupning på gymnasiet). Eckerman Pelle, Grähs Gunna: Solkatt, vindstrut och vattenhjul. Bonnier, Carlsen 1997. Idérik experimentbok för barn. Oksbjerg O.A.: Fra vind till elektricitet, del 1-2 samt lärarvägledning. S Fredriksen. Teori och experiment för gymnasium och grundskola. På danska. Wiselius Tore: Vind, del 1-3. Larssons förlag. Informativa kapitel om vindkraft i Sverige. Gymnasienivå Web-länkar http://www.windpower.org Dansk vindkraftsindustri. Information av alla slag om vindenergi, fysik, teknik, miljö, ekonomi, historia. Mycket bra. Gymnasie högskolenivå. På danska. http://www.windpower.org/da/kids Dansk vindindustriförening. Undersökningar och experiment om vindkraft på danska med simulator, experiment, konstruktionsinstruktioner mm. Från 10 år. Mycket trevligt, instruktivt och bra. På lättläst danska. 5