ΕΝΕΡΓΕΙΑ
Το θέμα της ενέργειας είναι πολύ μεγάλο, σημαντικό και επηρεάζει σχεδόν όλους τους τομείς της ζωής μας. Μεταφορές, παραγωγή αγαθών, θέρμανση, επικοινωνίες δεν μπορούν να υπάρξουν χωρίς τη συνεχή κατανάλωση ενέργειας. Στη σύγχρονη εποχή το μεγαλύτερο μέρος της παραγωγής γίνεται από ορυκτά καύσιμα (πετρέλαιο, φυσικό αέριο) ή από την πυρηνική ενέργεια. Αλλά, και στις δυο αυτές περιπτώσεις το τίμημα είναι βαρύ. Μόλυνση του περιβάλλοντος, αύξηση της μέσης θερμοκρασίας της γης, κίνδυνοι από τα πυρηνικά απόβλητα. Γι’ αυτό το λόγο σήμερα είναι επιτακτική ανάγκη να στραφούμε σε εναλλακτικές μορφές, τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.
Μπορείς να κατασκευάσεις μερικά μοντέλα για να αντιληφθείς τον τρόπο που λειτουργούν και τα οφέλη που προκύπτουν από τη χρήση τους.
Μπορείς να κατασκευάσεις μερικά μοντέλα για να αντιληφθείς τον τρόπο που λειτουργούν και τα οφέλη που προκύπτουν από τη χρήση τους.
Παραγωγή ζεστού νερού από την ηλιακή ενέργεια (ηλιακοί θερμοσίφωνες).
Είναι οι γνωστές σε όλους μας εγκαταστάσεις που βρίσκονται στις ταράτσες αρκετών πολυκατοικιών. Στο μαύρο πλαίσιο (συλλέκτης) πέφτουν οι ακτίνες του ήλιου και ζεσταίνουν το νερό που βρίσκεται από κάτω μέσα σε σωλήνες. Αυτό το νερό, στη συνέχεια, θερμαίνει το νερό που βρίσκεται στη δεξαμενή (boiler) και το οποίο εμείς χρησιμοποιούμε και στη συνέχεια ξαναγυρίζει στον συλλέκτη για να ξαναζεσταθεί και συνεχισθεί η ίδια διαδικασία.Δηλαδή, το νερό που είναι στους σωλήνες μέσα στον συλλέκτη είναι κλειστό κύκλωμα. Μπορείς να δεις το διπλανό σχεδιάγραμμα για να αντιληφθείς τη λειτουργία τους καλύτερα. Πρόσεξε ότι πάντα η δεξαμενή είναι πιο ψηλά από το συλλέκτη. Αυτό συμβαίνει γιατί το ζεστό νερό είναι πιο ελαφρύ από το κρύο και ανεβαίνει προς τη δεξαμενή μόνο του. Για τον ίδιο λόγο το νερό από το δίκτυο εισέρχεται στο κάτω μέρος της δεξαμενής ενώ το ζεστό νερό το παίρνουμε από ψηλά. Επίσης, στη δεξαμενή υπάρχει και μια εκτονωτική βαλβίδα για να προστατεύεται η δεξαμενή από υπερθέρμανση. Μπορείς να κατασκευάσεις ένα μοντέλο ηλιακού θερμοσίφωνα χρησιμοποιώντας πλαστικό, μακετόχαρτα, χαρτόνια, πλαστικούς σωλήνες ή καλαμάκια. |
Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από την ηλιακή ενέργεια (φωτοβολταϊκά).
Βασική μονάδα είναι τα φωτοβολταϊκά πάνελ. Σ’ αυτά η ηλιακή ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρικό ρεύμα. Για να χρησιμοποιηθεί όμως αυτό πρέπει να μετατραπεί από συνεχές σε εναλλασσόμενο. Έτσι, χρειάζονται και άλλες συσκευές όπως ο ρυθμιστής ενέργειας, οι μπαταρίες που συσσωρεύουν την ηλεκτρική ενέργεια για να την αποδώσουν τις νυκτερινές ώρες που δεν έχουμε ήλιο και ο μετατροπέας που μετατρέπει την συνεχή τάση σε εναλλασσόμενη. Στη διπλανή εικόνα μπορείς να δεις ένα σχετικό σχηματικό διάγραμμα. |
Φωτοβολταϊκό πάρκο.
Επειδή ένα και μόνο πάνελ παράγει μικρή ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας χρειάζεται να τοποθετήσουμε πολλά μαζί ώστε να έχουμε αρκετή παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, τότε αυτά ονομάζονται φωτοβολταϊκά πάρκα όπως φαίνονται στη διπλανή εικόνα. Μπορείς να κατασκευάσεις ένα μοντέλο φωτοβολταϊκού πάρκου είτε χρησιμοποιώντας συμβολικά απλά υλικά (χαρτόνια, υλικά συσκευασίας) είτε να αγοράσεις μικρά φωτοβολταϊκά πάνελ και να τα χρησιμοποιήσεις σε συνδεσμολογία με μικρούς λαμπτήρες που λειτουργούν με συνεχές ρεύμα. |
Ηλεκτρική ενέργεια από τον άνεμο – αιολική ενέργεια – ανεμογεννήτριες.
Σε αυτή την περίπτωση μετατρέπουμε την ενέργεια του ανέμου σε ηλεκτρική. Για να γίνει αυτό χρησιμοποιούμε τις ανεμογεννήτριες. Αυτές έχουν μια φτερωτή που περιστρέφεται από τον άνεμο, δίνει περιστροφική κίνηση σε ένα άξονα, μέσω του κιβωτίου ταχυτήτων η κίνηση γίνεται πιο γρήγορη και στη συνέχεια η γεννήτρια μετατρέπει την περιστροφική ενέργεια του άξονα σε ηλεκτρική. Συνήθως μία και μόνη ανεμογεννήτρια δεν παράγει αρκετή ηλεκτρική ενέργεια οπότε συνήθως τοποθετούμε πολλές μαζί οι οποίες συνδέονται και έτσι προστίθεται η ηλεκτρική ενέργεια. Αυτά ονομάζονται αιολικά πάρκα όπως φαίνεται και στην διπλανή εικόνα. Το παρακάτω βίντεο είναι πολύ κατατοπιστικό για τον τρόπο λειτουργίας της ανεμογεννήτριας. |
Κατασκευή ανεμογεννήτριας:
Αν θέλεις να κατασκευάσεις ένα λειτουργικό μοντέλο ανεμογεννήτριας χρειάζεσαι ένα μακρύ σκληρό σωλήνα για βάση στήριξης (π.χ. το εσωτερικό από χαρτί κουζίνας ή πλαστικό σωλήνα ύδρευσης για μεγαλύτερη σταθερότητα), μικρό κινητήρα, φτερωτή, καλώδια. Στερεώνεις τη φτερωτή στον κινητήρα και τα καλώδια στους ακροδέκτες του κινητήρα. Με τη βοήθεια ενός ανεμιστήρα δίνεις κίνηση στην φτερωτή και τότε ο κινητήρας μετατρέπεται σε μικρή γεννήτρια που παράγει μικρή ποσότητα ρεύματος το οποίο μπορούμε να το μετρήσουμε με ένα πολύμετρο. Στο διπλανό βίντεο μπορείς να δεις μια ανάλογη κατασκευή. |
|
Υδροηλεκτρική ενέργεια.
Είναι η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από την κινητική ενέργεια του νερού. Συνήθως το νερό ενός ποταμού παγιδεύεται με ένα φράγμα και το νερό από κάποιο ψηλό σημείο με σωλήνες οδηγείται στην τουρμπίνα την οποία και περιστρέφει. Η τουρμπίνα συνδέεται με τη γεννήτρια μέσω ενός άξονα οπότε η περιστροφική κίνηση μεταφέρεται και στη γεννήτρια η οποία παράγει ηλεκτρική ενέργεια όπως φαίνεται και στη διπλανή εικόνα. Στη συνέχεια από το υδροηλεκτρικό εργοστάσιο το ρεύμα μεταφέρεται με αγωγούς και πυλώνες στους χώρους κατανάλωσης (σπίτια, εργοστάσια κλπ). Δηλαδή έχουμε μετατροπή ενέργειας: ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΝΕΡΟΥ>ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΝΕΡΟΥ>ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ>ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ. |
Κατασκευή μακέτας υδροηλεκτρικού εργοστασίου. Μπορείς να κατασκευάσεις ένα στατικό μοντέλο υδροηλεκτρικού εργοστασίου πάνω σε μια μεγάλη επίπεδη βάση και σχεδιάσεις τα υπόλοιπα μέρη όπως περίπου στο σχηματικό διάγραμμα. Αν θέλεις να βάλεις και κίνηση τότε μπορείς να συνδέσεις τον άξονα τουρμπίνας – γεννήτριας με ένα μικρό κινητήρα που θα συνδέεται με μια μπαταρία. Αν μάλιστα συνδέσεις ταυτόχρονα και ένα λαμπτήρα τότε αυτός θα ανάβει μόλις αρχίζει η περιστροφική κίνηση. Να θυμάσαι όμως ότι αυτό είναι μια προσομοίωση και ότι στην πραγματικότητα η περιστροφική κίνηση προέρχεται από την κινητική ενέργεια του νερού!! |
|