Слънчевата и вятърната енергия
Как светлината и вятърът стават ток, защо не свършват и как едно момче от Малави запалило лампа с вятър.
Бип-бип! Робко е тук и има загадка: какво е безплатно, идва всеки ден, никога не свършва и може да зареди телефона ти? Подсказка: едното грее, другото духа.
История от живота
В началото на 2000-те години в Малави, Африка, настанал глад и младият Уилям Камквамба, тогава на около 14 години, трябвало да напусне училище, защото семейството му нямало пари. Той не се отказал: ходел в малката библиотека и намерил книга за физика със снимка на вятърна мелница. От стар велосипед, пластмасови тръби, дървени греди и части от боклука той построил своя вятърна турбина. Тя запалила крушка и пуснала радио в дома му. Съседите първо му се смеели, после идвали да зареждат телефоните си при него.
Разбери го стъпка по стъпка
- Слънчеви панели
Слънчевият панел е направен от клетки, най-често от силиций (материал, който се получава от пясък). Когато светлината удари клетката, тя „побутва“ мъничките частици електрони и те потичат като ток. Няма нищо въртящо се и нищо не гори.
- Вятърни турбини
Вятърът върти големите перки на турбината. Перките въртят генератор, който прави ток, точно както динамото на колело светва фара, когато въртиш педалите. Колкото по-силен е вятърът, толкова повече енергия.
- Защо се наричат възобновяеми
Въглищата, нефтът и газът някой ден ще свършат и когато горят, замърсяват въздуха. Слънцето и вятърът се появяват отново всеки ден, затова се наричат възобновяеми източници.
- Проблемът: нощ и безветрие
Нощем панелите не работят, а понякога няма вятър. Затова се ползват батерии, които пазят енергията, и много централи на различни места, свързани в обща мрежа.
Представи си така: Слънчевият панел е като растение: и двете хващат слънчевата светлина и я превръщат в нещо полезно. Растението прави храна, а панелът прави ток.
- Преди хиляди годиниПлатноходи и вятърни мелници за мелене на жито
- 183919-годишният Едмон Бекерел открива, че светлината може да създава ток
- 1954Първата практична силициева слънчева клетка (лаборатории Бел, САЩ)
- 1958Спътникът „Вангард 1“ лети в Космоса със слънчеви клетки
- 2002Уилям Камквамба строи вятърна турбина от отпадъци в Малави
- ДнесСлънчеви и вятърни централи дават голяма част от тока в много държави
Решени примери
Защо слънчевите панели по покривите в България обикновено гледат на юг?
България е в северната половина на Земята и Слънцето през деня минава от южната страна на небето. Панел, обърнат на юг, получава най-много светлина.
Защо вятърни паркове често се строят по билата на хълмове или в морето?
Там вятърът е по-силен и по-постоянен, защото няма сгради и гори, които да го спират.
Работи ли слънчевият панел, когато е облачно?
Да, но по-слабо. Част от светлината минава през облаците, така че панелът прави ток, но по-малко, отколкото в ясен ден.
Внимавай с тези грешки
- Слънчевите панели работят най-добре в най-горещия ден.Важна е светлината, не топлината. Всъщност при много силна жега панелите работят малко по-слабо. Ясен студен ден е отличен за тях.
- Слънчевият панел работи и нощем, защото е събрал топлина.Панелът не събира топлина. Нощем той не прави ток. Затова енергията от деня се пази в батерии.
- Вятърната турбина се върти от ток, за да прави вятър.Обратното е: вятърът върти перките, а турбината прави ток.
Задачи
Лесни
Огледай се из квартала. Виждаш ли слънчеви панели или вятърни турбини? Накъде са обърнати панелите?
Подсказка
Погледни покривите и уличните лампи със собствен панел.
Отговор
Зависи какво ще видиш. Повечето панели в България гледат на юг.
Подреди в два списъка: слънце, въглища, вятър, нефт, вода в реките, газ. Кои са възобновяеми?
Подсказка
Кои никога няма да свършат?
Отговор
Възобновяеми: слънце, вятър, вода в реките. Невъзобновяеми: въглища, нефт, газ.
Средни
Едно слънчево калкулаторче работи с малка слънчева клетка. Покрий я с пръст. Какво става и защо?
Подсказка
Пробвай на светло и после на тъмно.
Отговор
Екранът избледнява или угасва, защото клетката не получава светлина и не прави ток. (Ако има и батерия, може да продължи да работи.)
Панел прави 2 kWh ток на ден. Колко ще направи за една седмица? А за 30 дни?
Подсказка
Умножи по броя на дните.
Отговор
14 kWh за седмица и 60 kWh за 30 дни.
Трудни
Ако вятърът спре, а е нощ, откъде ще дойде ток за една къща само със слънчеви панели и турбина? Измисли решение.
Подсказка
Помисли как телефонът ти работи, когато не е на зарядното.
Отговор
От батерия, заредена през деня или при вятър, или от общата електрическа мрежа.
Защо според теб турбините имат дълги перки, а не къси?
Подсказка
Помисли за кръга, който описват перките.
Отговор
Дългите перки „хващат“ повече вятър, защото покриват по-голям кръг, и затова турбината прави повече ток.
Вятърна въртележка тестер
Цел: Да направиш хартиена въртележка и да провериш как силата на вятъра и формата на перките влияят на въртенето.
- Изрежи квадрат от хартия, разрежи от ъглите към центъра (с ножица с възрастен) и прегъни всеки втори ъгъл към средата.
- Забоди въртележката с карфица или кабарче в гумичката на молив (с възрастен).
- Духни слабо, после силно и броя колко пъти се завърта за 5 секунди.
- Направи втора въртележка с по-голям квадрат и сравни.
- Сложи я пред вентилатор на различно разстояние (с възрастен) и запиши резултатите.
Накрая: Таблица, която показва, че при по-силен вятър и по-големи перки въртенето е по-бързо.
Тест с точки
10 въпроса, 18 точки, оценка накрая и разбор какво да преговориш.