VERKEN CREËER ONDERZOEK

CREËER

Î Jouw eigen windmolen

ONDERZOEK

Î De krachtigste windmolen

VERKEN

Î Hoe wekken we in België energie op?

met medewerking van

PROJECT 03 DUURZAME ENERGIE

RGB COLORS

2 PROJECT 03 vERkEn

Î Hoe wekken we in België energie op?

1 Geef vier belangrijke energiebronnen voor elektriciteit in België.

kernenergie, gas en hernieuwbare energie (zon en wind)

2 Welke energiebron zorgt voor de hoogste productie van elektriciteit?

kernenergie

3 Wat zijn de voor- en nadelen van de energiebron uit de vorige vraag? Zoek ze online op.

Voordelen Nadelen

- Een kerncentrale produceert heel veel

energie.

- Bij een kerncentrale komt er geen CO

vrij.

- Uranium (de benodigde grondstof) is

wereldwijd nog ruim beschikbaar.

- Een kerncentrale produceert radioactief

afval.

- Radioactief materiaal moet veilig worden

opgeslagen.

- Zowel bij het delven van uraniumerts

als bij het werken in een kerncentrale

zijn er veel gevaren, waarvoor veel

veiligheidsmaatregelen genomen moeten

worden.

2

VERKEN

3PROJECT 03 vERkEn

4 Lees het artikel van mijngroenestroom.be en los de vragen op.

Wat is groene stroom?100 % hernieuwbare energie tegen 2050: dat is de uitdaging die we moeten aangaan om te vermijden dat de klimaatverandering volledig uit de hand loopt. Maar wat verstaan we precies onder hernieuwbare energie en meer bepaald groene elektriciteit?

Volgens de klassieke definitie is groene stroom de elektriciteit die wordt opgewekt uit hernieuwbare energiebronnen – de productie van energie uit fossiele brandstoffen en kernenergie vallen daar dus niet onder.

Naar: mijngroenestroom.be

a Geef enkele voorbeelden van hernieuwbare energie.

- windenergie

- zonne-energie

- waterkracht

- biomassa (bv. hout, koolzaad)

b Denk je dat het mogelijk is om enkel hernieuwbare energie te gebruiken? Verklaar je antwoord.

Nee, omdat er nog niet voldoende energie wordt opgewekt uit hernieuwbare

energiebronnen.

c Welke voordelen biedt hernieuwbare energie ten opzichte van de klassieke centrales?

Die manier van energie opwekken heeft geen nadelen voor de volgende generatie.

De bron geraakt niet op.

In dit project gaan we de uitdaging aan om een hernieuwbare energiebron te maken

met behulp van wind. Daarnaast onderzoeken we welke windmolen de grootste opbrengst heeft.

?

4 PROJECT 03 CREËER

Î Jouw eigen windmolenTECHNISCH PROCES

Bouw een windmolen om zelf windenergie op te wekken

1 Probleem stellen

Wat is het probleem?

Hoe kunnen we onze eigen energie opwekken met behulp van de wind?

2 Ontwerpen

Stel ‘wat’-, ‘waarom’-, ‘wanneer’-, ‘wie’- of ‘hoe’-vragen en schrijf ze neer.

a Wat moet het apparaat doen?

Het moet een bepaalde hoeveelheid energie opwekken.

b Hoe moet het apparaat dat doen?

Het apparaat moet door de wind beginnen rond te draaien en daardoor energie

opwekken.

c Ken je nog voorbeelden van systemen waar een draaibeweging gebruikt wordt om energie op te wekken?

een dynamo op een fiets, grote windmolens …

d Je zult in dit project een gelijkstroommotor gebruiken. Hoe zou je die kunnen laten draaien?

Door er een batterij op aan te sluiten.

De energie van de batterij zorgt ervoor dat

de motor kan draaien.

Een gelijkstroommotor kun je ook andersom gebruiken. Door de motor te laten draaien, wek je energie op. Op die manier kun je dus zelf een windmolen bouwen.

TIP

CREËER

5PROJECT 03 CREËER

e Welk materiaal heb je nodig?

� gelijkstroommotor

� karton

� 4 satéprikkers

� lijm

� computer

� microcontroller (Arduino)

� weerstand van 100 ohm

� 2 jumperkabeltjes of 2 snoertjes

� 2 stukjes isolatie van 0,5 cm

Voor die isolatiestukjes ontmantel je een stijve koperen draad. Van de isolatie knip je stukjes van ongeveer 0,5 cm.

f Welk gereedschap heb je nodig?

� ontmanteltang � lijmpistool

� meetlat

� mesje

� potlood

� gom

3 Maken en uitvoeren

Stap 1: Motor aansluiten op de microcontroller (Arduino)

1

Neem de twee jumperkabeltjes (of snoertjes) om de Arduino aan de motor te koppelen. Ontmantel ze indien nodig met een ontmanteltang.

2

Doe over elk snoertje een isolatiestukje.


3

Steek de draadjes door de aansluiting van de gelijkstroommotor en draai ze vast.

4

Schuif het isolatiestukje over de draad om de draad vast te zetten aan de motor.

5

Sluit de Arduino aan volgens het bovenstaande schema. Gebruik de weerstand van 100 ohm!

Stap 2: Constructie maken voor de windmolen

Benodigdheden� houten stok (diameter 12 mm, lengte 400 mm)� houten plankje van ongeveer 20 x 10 cm� houten plankje van ongeveer 10 x 7 cm� houtlijm� boor van 12 mm� potlood� wijnkurk� vod

7PROJECT 03 CREËER

1

Boor in de twee plankjes een gat met de boor van 12 mm. Boor bij het kleine plankje in het midden en bij het grote plankje op 5 cm van de rand. Teken dat eerst af.

2

Breng een dun streepje houtlijm aan rond de onderkant van de stok. Steek daarna de stok in het geboorde gat van het grootste plankje. Veeg de lijmresten weg met een doekje.

3

Breng ook een laagje houtlijm aan rond de bovenkant van de stok. Steek daarna de stok in het kleine plankje en veeg de lijmresten weg met een doekje. Laat alles drogen.

4

5

Lijm de motor aan de rand van het grote plankje vast met een lijmpistool.

6

Je kunt ook enkel stap 5 uitvoeren en het plankje vastzetten met een statief en een statiefklem.


7

Prik met een satéstokje een gat in de kurk.

8

Steek de kurk op de motor. Lijm de kurk niet vast.

Stap 3: Wieken ontwerpen

Benodigdheden

� 4 stukken A4-karton

� 4 satéprikkers

� schaar/breekmes

� lijm

1

Teken de bovenstaande vormen op het karton: - vier keer een rechthoek (20 cm x 10 cm),- vier keer een ruit (D 20 cm x d 10 cm).

Snijd/knip die vormen uit.

2

Bevestig de satéprikkers met het lijmpistool op het karton, zoals op het voorbeeld.

Gebruik ongeveer evenveel lijm voor elke wiek, zodat het gewicht verdeeld blijft.

TIP

3

Bevestig de wieken door ze in de kurk te steken. Wring niet te hard. Anders blijven ze niet stevig zitten.

Lijm de wieken pas vast als ze onder de juiste hoek staan. Omdat je de wieken vastlijmt, moet je voor elke test een kurk voorzien.

9PROJECT 03 CREËER

Stap 4: Arduino installeren en code ophalen

1

Installeer het programma ‘Arduino IDE’. Dat kun je gratis downloaden via de Microsoft Store of via www.microsoft.com/en-us/p/arduino-ide/9nblggh4rsd8?activetab=pivot:overviewtab.

2Download de flashcode van de Arduino EC-meter. Die vind je hier: https://onedrive.live.com/?authkey=% 21AFKaKp5PjQARGvw&id=D1EAAFC0BDFA320E %21329&cid=D1EAAFC0BDFA320E.

3

Open de gedownloade flashcode van de Arduino EC-meter.

4Koppel de Arduino met de bijbehorende USB-kabel aan de computer.

Controleer of de Arduino Uno geselecteerd is via Hulpmiddelen → Board: “Arduino Uno”.

5

Zorg ervoor dat de juiste poort geselecteerd is. Dat is de poort waar ‘Arduino Uno’ achter staat. Dat kan een andere poort zijn dan ‘COM22’ zoals op de afbeelding hiernaast.

www.microsoft.com/en-us/p/arduino-ide/9nblggh4rsd8?activetab=pivot:overviewtab

www.microsoft.com/en-us/p/arduino-ide/9nblggh4rsd8?activetab=pivot:overviewtab

https://onedrive.live.com/?authkey=%21AFKaKp5PjQARGvw&id=D1EAAFC0BDFA320E%21329&cid=D1EAAFC0BDFA320E




6

Klik op → om de Arduino flashcode te uploaden naar je Arduino. De code staat op de Arduino. Nu kun je bijna beginnen te meten.

Stap 5: Data van de Arduino uitlezen met Excel

1

Open Excel. Klik op Bestand en vervolgens op Opties.

2

Klik in dit scherm op Invoegtoepassingen.

11PROJECT 03 CREËER

3

Klik onderaan op Beheren en selecteer COM-invoegtoepassingen.Klik vervolgens op Start.

4

Vink het vakje met Microsoft Data Streamer for Excel aan.Klik op OK.

5

Rechts bovenaan is nu het vakje Data Streamer verschenen naast Help.

6 De computer is nu klaar om alle data uit te lezen die de Arduino zal sturen.

7 Surf naar www.microsoft.com/en-us/education/education-workshop/windmill.aspx. Download het ‘Excel Workbook’.

8

Klik op Gegevens starten in het menu Data Streamer. Als de molen draait, zie je waarden binnenlopen.

4 In gebruik nemen / testen

Gebruik je ontwerp zoals het bedoeld is.

5 Evalueren

a Wat werkte? Wat niet?

persoonlijk antwoord

Zijn de waarden negatief? Draai dan de polariteit om.

TIP

http://www.microsoft.com/en-us/education/education-workshop/windmill.aspx


b Welke aanpassingen doe je nog?


c Hoe kun je jouw model nog verfijnen/verbeteren?


13PROJECT 03 OnDERZOEk

Î De krachtigste windmolenNu we een werkende windmolen hebben, willen we weten welke windmolen de meeste energie oplevert. Dus gaan we op onderzoek naar het grootste rendement van onze windmolen.

1 Wat kun je aan je windmolen veranderen, opdat het rendement mogelijk ook verandert?

- de vorm van de wieken

- de hoek van de wieken

…

2 Formuleer een centrale onderzoeksvraag en deelvragen.

a Stel ‘wat’-, ‘waarom’-, ‘wanneer’-, ‘wie’- of ‘hoe’-vragen. b Gebruik de checklist.

Kenmerk Ja Nog aanpassen

Start de onderzoeksvraag met een vraagwoord? � �

Is de onderzoeksvraag afgebakend? � �

Is de onderzoeksvraag een probleem waarop je het antwoord nog niet kent?

� �

Is de onderzoeksvraag beknopt? � �

Is de onderzoeksvraag onderzoekbaar? � �

De krachtigste windmolenCentrale onderzoeksvraag:

Hoe kun je het rendement van de windmolen verhogen?

Deelvraag 1:

Welk vorm van de wieken zorgt voor een groter rendement?

Deelvraag 2:

Onder welke hoek moeten de wieken draaien voor een groter rendement?

ONDERZOEK

14 PROJECT 03 OnDERZOEk

3 Ga in groep op zoek naar een experiment om de onderzoeksvraag te onderzoeken.

a Werk je experiment uit aan de hand van de wetenschappelijke methode. b Voer het experiment uit.c Deel je ervaringen met de klas en stel je onderzoeken voor.

WETENSCHAPPELIJKE METHODE 1

Titel van het experiment: Invloed van de vorm van de wieken op de energieproductie

1 Onderzoeksvraag

a Formuleer een onderzoeksvraag.

Welke vorm van de wieken levert de meeste energie op?

b Gebruik de checklist.





� �



2 Hypothese

a Stel nu een hypothese op die je aan de hand van experimenten kunt aftoetsen. Gebruik de checklist.


Is de hypothese afgebakend? � �

Is de hypothese zinvol? � �

Is de hypothese beknopt? � �

Is de hypothese onderzoekbaar? � �

STAPPENPLAN WETENSCHAPPELIJKE

METHODE

Om tot een goede hypothese te komen, denk je na over wat je al weet, en formuleer je een verwachting (hypothese) die voldoet aan een aantal criteria.

TIP

https://www.diddit.be/index.html#/yearbook/auDESfK8Rhe8rHcfy2Rmlw/teaching-material?preview=fb9d12cc-674e-41d4-b814-f3bb722e7ee4


b Formuleer je hypothese.

We denken dat vooral de grootte van de wieken een rol zal spelen, en minder vorm

.

3 Benodigdheden

a Welke bronnen hanteer je? Lijst ze op.

b Onderzoeksplan: � digitaal (met sjabloon, te vinden bij het onlinelesmateriaal)� niet-digitaal

c Welk materiaal heb ik nodig?

� wieken in verschillende vormen

� ventilator

� zelfgemaakte windmolen

� computer om aan te sluiten op de windmolen

� schijf om de wieken onder de juiste hoek te plaatsen

� sjabloon om de hoek van de wieken te meten

� karton

� lijm

Gebruik een sjabloon om de hoek van de wieken te meten. Plak dat op een stuk karton om het wat te verstevigen. Zet de lijn van 0° altijd evenwijdig met het plankje van de motor. Richt de wieken naar de gewenste hoek.

d Wie neemt welke CLIM-rol op?

� Organisator: naam

� Materiaalmeester: naam

� Verslaggever: naam

� Bemiddelaar: naam


4 Werkwijze

a Om te onderzoeken welke vorm van de wieken het best is, is het belangrijk dat de ventilator altijd even sterk blaast. Welke parameters zijn nog belangrijk?

- De hoek waaronder de wieken staan, moet gelijk zijn.

- De tijd van de meting moet exact even lang zijn.

b Schrijf stap per stap de werkwijze uit. Gebruik de checklist.


Gebruik je al het materiaal? � �

Beschrijf je hoe je het materiaal moet gebruiken? � �

Beschrijf je welke waarneming er moet gebeuren? � �

Beschrijf je hoe je de gegevens (waarnemingen) moet noteren, filmen …?

� �

Plaats de verschillende soorten wieken onder dezelfde hoek op de windmolen.

Zet dan de ventilator aan.

Klik op Data starten en zet tegelijkertijd de timer aan.

Klik na exact één minuut op Data stoppen en zet de ventilator uit.

Lees de data af op de computer en schrijf ze op in het schema.

Herhaal dat voor de andere wieken.

5 Waarnemingen

a Voer het experiment uit volgens je eigen stappenplan onder begeleiding van je leerkracht.

b Stel vragen om tot een gerichte waarneming te komen. Noteer die vragen hier.

- Waar zie je de opgewekte energie? (Aan de rechterkant zie je het vermogen (µW)

dat de windmolen opwekt.)

- Waar kun je de meting beëindigen? (In de kolommen rechts kun je klikken op

Save trail 1. Daarmee sla je de tot op dat moment gemeten waarden op. Die kun

je dan rustig aflezen.)

- Wat is de grafiek in het midden? (Daar kun je de inkomende waarden live zien.)

- Wat is de opgewekte energie bij een andere vorm van de wieken?


c Noteer je waarnemingen in een overzichtelijke tabel in je onderzoeksplan.

Vorm van de wieken Hoek van de wieken

Opgewekte energie (in µW)

Opgewekte energie (in W)

15°

15°

6 Besluit

a Bestudeer je waarnemingen en stel vragen om ze te verwerken.

Welke vorm van de wieken wekte de meeste energie op?

Welke vorm is dus het meest rendabel?

b Noteer je verwerking in je onderzoeksplan.

c Formuleer een antwoord op de onderzoeksvraag.

b Rapporteer:

Maak een wetenschappelijk verslag. Deadline: / /20

Presenteer het onderzoek. Deadline: / /20

7 Reflectie

Sta stil bij het experiment. Vul de onderstaande zaken aan in je onderzoeksplan.

a Verloop van het experiment: - Wat liep goed? Wat liep fout? - Hoe verliep de samenwerking?- Vervulde iedereen zijn CLIM-rol?

b Resultaat van het experiment:- Was de hypothese juist?- Hoe kun je je resultaten verklaren? Gebruik eventueel bronnen.- Welke voorbeelden of toepassingen heb je al opgemerkt in het dagelijks leven?

c Welk soort beweging maken de wieken van de windmolen?

� een rotatie

� een translatie

x


WETENSCHAPPELIJKE METHODE 2

Titel van het experiment: Invloed van de hoek van de wieken op de energieproductie

1 Onderzoeksvraag

a Formuleer een onderzoeksvraag.

Onder welke hoek leveren de wieken de meeste energie op?

b Gebruik de checklist.





� �



2 Hypothese

a Stel nu een hypothese op die je aan de hand van experimenten kunt aftoetsen. Gebruik de checklist.


Is de hypothese afgebakend? � �

Is de hypothese zinvol? � �

Is de hypothese beknopt? � �

Is de hypothese onderzoekbaar? � �

b Formuleer je hypothese.

We denken dat een hoek van ongeveer 45° de meeste energie oplevert

.

Om tot een goede hypothese te komen, denk je na over wat je al weet, en formuleer je een verwachting (hypothese) die voldoet aan een aantal criteria.

TIP

STAPPENPLAN WETENSCHAPPELIJKE

METHODE

https://www.diddit.be/index.html#/yearbook/auDESfK8Rhe8rHcfy2Rmlw/teaching-material?preview=fb9d12cc-674e-41d4-b814-f3bb722e7ee4


3 Benodigdheden

a Welke bronnen hanteer je? Lijst ze op.

b Onderzoeksplan: � digitaal (met sjabloon, te vinden bij het onlinelesmateriaal)� niet-digitaal

c Welk materiaal heb ik nodig?

� wieken in verschillende vormen

� ventilator

� zelfgemaakte windmolen

� computer om aan te sluiten op de windmolen

� schijf om de wieken onder de juiste hoek te plaatsen

� sjabloon om de hoek van de wieken te meten

� karton

� lijm

Gebruik een sjabloon om de hoek van de wieken te meten. Plak dat op een stuk karton om het wat te verstevigen. Zet de lijn van 0° altijd evenwijdig met het plankje van de motor. Richt de wieken naar de gewenste hoek.

d Wie neemt welke CLIM-rol op?

� Organisator: naam

� Materiaalmeester: naam

� Verslaggever: naam

� Bemiddelaar: naam


4 Werkwijze

a Om te onderzoeken welke vorm van de wieken het best is, is het belangrijk dat de ventilator altijd even sterk blaast. Welke parameters zijn nog belangrijk?

- De vorm van de wieken is altijd hetzelfde.

- De tijd van de meting moet exact even lang zijn.

b Schrijf stap per stap de werkwijze uit. Gebruik de checklist.


Gebruik je al het materiaal? � �

Beschrijf je hoe je het materiaal moet gebruiken? � �

Beschrijf je welke waarneming er moet gebeuren? � �

Beschrijf je hoe je de gegevens (waarnemingen) moet noteren, filmen …?

� �

Plaats de meest rendabele vorm van de wieken onder verschillende hoeken op

de windmolen (zie schema) en richt er een ventilator op.

Klik op Data starten en zet tegelijkertijd de timer aan.

Klik na exact één minuut op Data stoppen en zet de ventilator uit.

Lees de data af op de computer en schrijf ze op in het schema.

Herhaal dat voor de andere hoeken.

5 Waarnemingen

a Voer het experiment uit volgens je eigen stappenplan.

b Stel vragen om tot een gerichte waarneming te komen. Noteer die vragen hier.

- Waar zie je de opgewekte energie? (Aan de rechterkant zie je het vermogen (µW)

dat de windmolen opwekt.)

- Waar kun je de meting beëindigen? (In de kolommen rechts kun je klikken op

Save trail 1. Daarmee sla je de tot op dat moment gemeten waarden op. Die kun

je dan rustig aflezen.)

- Wat is de grafiek in het midden? (Daar kun je de inkomende waarden live zien.)

- Wat is de opgewekte energie bij een andere hoek?


c Noteer je waarnemingen in een overzichtelijke tabel in je onderzoeksplan.

Vorm van de wieken Hoek van de wieken

Opgewekte energie (in µW)

Opgewekte energie (in W)

Teken de vorm van de wieken:

15°

30°

45°

Kies zelf een hoek:

6 Besluit

a Bestudeer je waarnemingen en stel vragen om ze te verwerken.

Welke hoek is het meest rendabel?

Zou dat de meest rendabele hoek zijn?

b Noteer je verwerking in je onderzoeksplan.

c Formuleer een antwoord op de onderzoeksvraag.

b Rapporteer:

Maak een wetenschappelijk verslag. Deadline: / /20

Presenteer het onderzoek. Deadline: / /20

7 Reflectie

Sta stil bij het experiment. Vul de onderstaande zaken aan in je onderzoeksplan.

a Verloop van het experiment: - Wat liep goed? Wat liep fout? - Hoe verliep de samenwerking?- Vervulde iedereen zijn CLIM-rol?

b Resultaat van het experiment:- Was de hypothese juist?- Hoe kun je je resultaten verklaren? Gebruik eventueel bronnen.- Welke voorbeelden of toepassingen heb je al opgemerkt in het dagelijks leven?


c Vul het kader in.

Vorm van de wieken Energiebron De beschikbare energie …

wind

� komt uit een chemische reactie.

� komt niet uit een chemische reactie.

d Geef de energieomzetting die in een windturbine gebeurt.

Kinetische energie wordt omgezet in elektrische energie.

e In een klassieke thermische centrale wekt men ook elektrische energie op. Leg uit waarom de basis daar een chemische reactie is.

Door de verbranding van aardolie ontstaan er nieuwe stoffen.

x

VERKEN CREËER ONDERZOEK

Documents

Transcript of VERKEN CREËER ONDERZOEK