Vindlaboratoriet. Vindenergi

Transkript

1 Vindlaboratoriet Vindenergi Vindenergi er en af de meget synlige energiformer, når vi snakker om vedvarende energi. Overalt ser man vindmøller i landskabet, og i mange år har Danmark været blandt de førende indenfor udvikling og produktion af møller. Her i Mobil Lab s vindlaboratorium får I mulighed for selv at teste, hvilken betydning vindhastighed, landskabets ruhed og møllevingernes udformning har for møllens effektivitet, og dermed hvor meget strøm møllen producerer. Du kan lære om disse emner ved at vælge én af følgende tre opgaver: Landskabets ruhed Energicyklen Vingernes profil og pitch

2 OM VINDLABORATORIET Som noget helt specielt kan man i Mobil Lab 2 teste landskabets ruhed og modeller af vindmøller i en vindtunnel. Vindtunnellen er i princippet en stor kasse med en blæser og en luftkanal indbygget. I vindtunnelen er der placeret en Duplo-plade midt i luftkanalen. Til denne plade er der en kasse med forskellige Duplo-klodser og en mobil vindmåler. Dette udstyr bruges til undersøgelser af den betydning landskabet ruhed har for vindens effekt. I vindtunnellens testområde kan man derudover sætte vindmøllemodeller ind, og ved at indtaste den ønskede vindhastighed, kan man undersøge, hvordan møllen opfører sig ved forskellige vindhastighed, ruhed, vingernes profil og pich mv. Vindtunnellen kan justeres til at give en vindhastighed fra 0-10 m/sek. På displayet kan I aflæse den aktuelle vindhastighed og den spænding (volt), som møllen producerer. I de følgende opgaver er der skemaer til at notere sammenhænge mellem vindhastighed, profil og pitch.

3 OM LANDSKABETS RUHED Vindmølle-ingeniører har en skala, de bruger, når nye vindmøller skal planlægges og projekteres: Opgaver og udfordringer Hvilke ruhedsklasser tror du, at man foretrækker, når nye vindmøller skal planlægges og projekteres? Opgaver og udfordringer Hvorfor bliver der bygget så mange vindmølleparker på havet? Hvad sker der, når landskabet, træer eller bygninger hindrer vinden i at blæse frit? Prøv at bygge nogle forhindringer på Duplo-pladen midt i vindtunnelen. Højden på forhindringerne skal være mindst 10 klodser. Placér derefter vindmåleren 15 cm foran forhindringen. Luk lågen (vindtunnelen virker kun, når lågen er lukket korrekt). Tænd for vinden fx 6 m/s. Aflæs vindmåleren og noter tallet. Sluk for vinden og flyt vindmåleren om 15 cm bagved forhindringen Tænd for vind og gentag forsøget. Prøv også med afstand på hhv. 30 og 45 cm. Hvad viser forsøget om betydningen af landskabets ruhed?

4 OM ENERGICYKLEN Her i Mobil Lab 2 er der en el-cykel, som du meget gerne må prøve at køre en tur på. På el-cyklen får man hjælp til sin kørsel fra en motor, som er indbygget i baghjulet. Energien til motoren kommer fra batterier, som er opladet med strøm fra solcellerne på Mobil Lab 2. Opgaver og udfordringer El-cyklen For det første er en el-cykel sjov at køre på! Det er dejlig at få et skub, når det går lidt op ad bakke, eller når man skal sætte i gang. Det smarte ved denne el-cykel er, at batterierne kan tages ud og bruges fx i en boremaskine, hvis man har brug for det. Al den ekstra energi som el-cyklen har med, er produceret af solcellerne og vindmøllen på Mobil Lab 2. Dermed er det grøn energi, du bruger, når du cykler rundt. Men da energi skal bringes med rundt i de tunge batterier, er det med at bruge den rigtigt, så man ike er løbet tør for strøm, når man skal hjem fra turen igen. Prøv at forestille jer, hvordan en el-cykel kunne gøre hverdagen nemmere, ikke bare for en halvdoven skoleelev, men for alle i det område du bor i. Hvor meget biltransport vil fx kunne erstattes med el-cykler? Hvem kan man få til at bruge cyklen mere, hvis der er en hjælpemotor på? Hvilke problemer kan du forestille dig kunne opstå, hvis rigtig mange pludselig kørte på elcykler? Hvor skal strømmen komme fra, og skal det være grøn energi? Cyklen er lavet til at transportere én person! Så det er vigtigt, at I ikke overbelaster den ved fx at sidde eller stå på bagagebæreren, når der er en, der kører på den.

5 OM VINGERNES PROFIL OG PITCH I vindlaboratoriet findes to møllemodeller og flere forskellige vingetyper. Når man har samlet en mølle med de ønskede vinger og givet dem den rigtige hældning (pitch), er det bare at sætte møllen ind i testområdet og trykke på start. Saml møllen med 3 stk. A-vinger Lad møllens vingenav blive siddende på møllen, da det belaster møllen meget at tage det af og sætte det på mange gange. Det er lettest at håndtereudskiftningen af vinger, ved at løse omløberen, uden at skrue den helt af, så meget så vingerne kan trækkes ud eller sættes ind i mellemrummet. Sæt Pitch (gradtallet) til 30 Opgaver og udfordringer

6 Sæt møllen på plads ind i vindtunnellen (ved krydset), og sæt stikket i. Luk lågen (vindtunnellen fungerer kun ved korrekt lukning). TryK på start. Sæt vindhastigheden til 3 m/sek. Aflæs den producerede spænding. Fortsæt til 10 m/sek I har nu fået en række data, der viser sammenhængen mellem vindhastighed og ydelse med samme indstilling på vingerne. Hvad mon der sker, hvis I ændrer hældningen af vingen, altså det der kaldes pitchen? Sæt Pitch til 0 og gentag forsøget. Noter i skema 2 Skift Pitch til 60 og gentag forsøget. Noter i skema 3 Skift nu til vingetype B. Gentag forsøget med Pitch: 30, Pitch: 0 og Pitch 60. Noter i skema 4, 5 og 6. Skift nu til vingetype C. Gentag forsøget med Pitch: 30, Pitch: 0 og Pitch 60. Noter i skema 7, 8 og 9. Resultaterne kan evt. sættes i regneark og der kan tegnes grafer (Excel eller Geogebra) Når I kikker på jeres data for alle forsøgene, hvad kan I så fortælle om sammenhængen mellem vindhastighed, vingetype og pitch? Hvilke overvejelser giver denne viden mon producenterne af de store vindmøller, der laver strøm til el-nettet? Nu kan I prøve at eksperimentere videre med møllen. Her er forslag til ting, I kan undersøge: Prøv jer frem og find de bedste vinger og den bedste pitch indstilling til en vindmølle i vores vindtunnel. Hvad betyder antallet af vinger? Er det mere eller mindre effektivt med 2, 4 eller 6 vinger og hvorfor? Kan I selv fremstille vinger, der er mere effektive end dem, der er til rådighed? Hvor meget betyder det, hvis der er fx en bakketop, lige ved siden af møllen?

7

8

9

10 LINKS OG EFTERBEHANDLING Danmarks elproduktion lige nu: Find din skole på kortet: MU_110907_pkt.03_01.pdf Hvor ville I placere en mølle i nærheden af skolen, - og hvorfor? Undersøg og forklar hvad aerodynamik er. Se: Besøg programmet #Vind med Møller : (Er også på CD i Mobil Lab 2).

11 Insero Science Academy, Chr. M. Østergaardsvej 4A, 8700 Horsens