IUSES Toolkit
Introductie
Met deze experimentele toolkit kunnen experimenten uitgevoerd worden op het gebied van energie efficiency, energiebesparing en duurzame energie. Hij is ontwikkeld voor docenten en leerlingen om op een directe en interactieve manier met deze onderwerpen bezig te gaan. Aan de hand van de verschillende instrumenten, animaties en handboeken uit deze kit kunnen gebruikers een aantal experimenten uitvoeren over verschillende thema’s die met energie te maken hebben. Het
doel
hiervan
is
om
voor
een
aantal
onderwerpen
(zoals
warmtestromen
of
energieverbruik) aan de hand van een of twee experimenten de gevolgen van ons dagelijks gedrag beter te kunnen begrijpen.
De kit bestaat uit verschillende materialen en een DVD. Op de DVD staan de volgende bestanden: Handboek over Gebouwen, met animaties; Handboek over Transport, met animaties; Handboek over Industrie, met animaties; Draaiboek voor docenten; Handleiding bij het gebruik van de experimentele toolkit; Oefening over energieverbruik (Excel bestand); Oefening over een energieplan voor een gebouw (Excel bestand). De bestanden kunnen daarnaast gedownload worden van
www.iuses.eu/nl.
Materialen in de kit
Aantal
Materialen
Technische
Opmerkingen
eigenschappen 6
Panelen
Thermisch isolatiemateriaal In voor huizen (Stiferite)
plaats
van
dit
materiaal kun je ook een
d oos
van
p o l y s t y r e e n
1
Photovoltaïsch paneel
1,5 W, 6 V
Te koop via internet
1
LED lamp
Kleur: rood
Inclusief weerstand
1
Gloeilamp met E10 fitting
4,8 V; 0,3 A
Te koop via internet
1
Losse
aansluitklem
luidsprekers
voor Meestal
gebruikt
aansluiting
snoeren
voor T e
koop
in
op elektronica winkels
luidsprekers
4
K a b e l s
m e t Voor het testen van circuits Te koop via internet
krokodillenbekjes
en het maken van tijdelijke verbindingen
2
Elektriciteitsdraden
Te koop via internet
1
Digitale thermometer
-40 tot +200 °C
Te koop via internet
1
Energiemeter
230 V, 50 Hz, 16 A, 3680W
Te koop via internet
1
Windmolen
Op zonne-energie
Te koop via internet
1
Doos
Kartonnen doos
1
DVD
De bestanden op de DVD
zijn
ook
te
downloaden van de projectwebsite (www.iuses.eu)
2
Experimenten De hieronder beschreven instructies helpen bij het toetsen, beschrijven en begrijpen van een aantal principes die te maken hebben met energie besparen en duurzame energie:
EXPERIMENT N° 1: HET BOUWEN VAN EEN ISOLERENDE DOOS Benodigde materialen: de Stiferite panelen (6), dubbelzijdig plakband; Niet in de kit: schaar (1). Maak een doos van de zes Stiferite panelen; plak ze aan elkaar met dubbelzijdig plakband. Denk eraan dat je één paneel los moet kunnen halen, terwijl de andere panelen vast blijven zitten. Dus zorg ervoor dat je alleen het bovenste paneel eraf kunt halen.
EXPERIMENT N° 2: SMELTEN VAN IJS Benodigd materiaal: de Stiferite doos, digitale thermometer (1); Niet in de kit: een klein bord, ijsklontjes van gelijke grootte (2), klok (1). Neem één ijsklontje en leg hem op een bord in de doos. Doe de doos dicht met het losse paneel en meet hoeveel tijd het kost voordat het ijsklontje gesmolten is. Maak ondertussen met de punt van de thermometer een gaatje in het losse paneel van de doos en meet iedere minuut de temperatuur in de doos. Maak hier later een grafiek van Neem nog een ijsklontje van dezelfde grootte als hiervoor en herhaal het experiment zonder de doos dicht te maken. Meet de temperatuur in de doos in het klaslokaal. Ga vervolgens naar een koudere omgeving en meet daar ook iedere minuut de temperatuur. Maak een grafiek en bekijk hoe snel de temperatuur daalt. Herhaal dit experiment met een kartonnen doos. Maak een nieuwe grafiek en vergelijk deze met de vorige. Wat concludeer je aan de hand van dit experiment? Noot: tape het gaatje na afloop van deze experimenten dicht.
EXPERIMENT N° 3: HET LICHT AAN DOEN ZONDER STEKKER Benodigde materialen: photovoltaïsch paneel (1), gloeilamp met E10 fitting (1), LED (1), losse aansluitklem voor luidsprekers (1), kabels met krokodillenbekjes (4); Niet in de kit: een kunstlichtbron.
3
Verbindt met behulp van de elektriciteitsdraden en de krokodillenbekjes het photovoltaïsche paneel aan de verschillende lampjes (één per keer). Zet de het photovoltaïsche panel ‘aan’ door er de kunstlichtbron op te richten, en probeer het daarna ook eens met natuurlijk licht (de zon): Kijk of het lampje dat verbonden is met het paneel aangaat. Wat zouden redenen kunnen zijn als het lampje niet aangaat (een slechte verbinding tussen draden en lamp, niet genoeg licht op het photovoltaïsche paneel, gebroken lampjes)? Noot: LED staat voor ‘light emitting diode’. Een diode geleidt elektrische stroom goed in de ene richting, maar nauwelijks in de andere. Het (langere) positieve pootje en het (kortere) negatieve pootje moeten daarom op de juiste manier verbonden worden aan de aansluitklem. De rode klem is de positieve pool en de zwarte klem is de negatieve pool. Als je de polen omdraait, gaat de LED niet branden.
EXPERIMENT N° 4: THERMISCHE ISOLATIE (I) Benodigde materialen: de Stiferite doos, gloeilamp met E10 fitting (1), kabels met krokodillenbekjes (4), digitale thermometer (1); Niet in de kit: 4,5 V platte batterij met klemmen (1), pen en papier, stopwatch (1) Doe de gloeilamp verbonden met een 4,5 V batterij (met de kabels met krokodillenbekjes) in de Stiferite doos. Doe de doos dicht met het losse paneel en steek de digitale thermometer door het paneel, met het display naar buiten. Schrijf de begintemperatuur in de doos op en meet de temperatuur na een bepaald
4
tijdsinterval (ten minste 15 minuten). Herhaal dit experiment met de doos open en met de doos dicht. Wat zie je? Wat moet je doen om een groter temperatuursverschil te krijgen? Maak voor ieder experiment een grafiek waarin je de temperatuur afzet tegen de tijd.
EXPERIMENT N° 5: THERMISCHE ISOLATIE (II) Benodigde materialen: de Stiferite doos, LED (1), kabels met krokodillenbekjes (4), digitale thermometer (1); Niet in de kit: 4,5 V platte batterij met klemmen (1), pen en papier, pen (1), stopwatch (1). Herhaal het vorige experiment, maar dan met de LED lamp in plaats van de gloeilamp. Schrijf de variaties in temperatuur op voor hetzelfde tijdsinterval als hiervoor, en vergelijk de resultaten met het vorige experiment. Wat zijn de verschillen en waarom?
EXPERIMENT N° 6: PHOTOVOLTAISCH PANEEL EN VERWARMING (I) Benodigde materialen: photovoltaïsch paneel (1), LED (1), kabels met krokodillenbekjes (4); Niet in de kit: lamp, met een gloeilamp van tenminste 60 W. Zoals je hebt kunnen zien in experiment 4 warmt de gloeilamp de omgeving op. Zou deze thermische energie genoeg zijn om een LED lamp aan te zetten? Probeer dit uit door de gloeilamp van 60 W als lichtbron te gebruiken: zet hem dicht bij het photovoltaïsche paneel dat verbonden is met de LED lamp en ga na of deze aangaat of niet.
EXPERIMENT N° 7: PHOTOVOLTAISCH PANEEL EN VERWARMING (II) Benodigde materialen: photovoltaïsch paneel (1), LED (1), kabels met krokodillenbekjes (4); Niet in de kit: lamp, met een spaarlamp van tenminste 11W (dit komt overeen met een gloeilamp van 60 W). Herhaal experiment 6 waarbij je de gloeilamp vervangt door een spaarlamp met hetzelfde
vermogen.
Gaat de LED lamp die verbonden is met het photovoltaïsche paneel aan?
5
Geeft de lamp meer of minder warmte af?
EXPERIMENT N° 8: PHOTOVOLTAISCH PANEEL EN VERWARMING (III) Benodigde materialen: photovoltaïsch paneel (1), LED (1), kabels met krokodillenbekjes (4); Niet in de kit: lamp met een LED lamp van ten minste 7 W (dit komt overeen met een 60 W gloeilamp). Herhaal experiment 6 waarbij je de gloeilamp vervangt door een LED lamp. Gaat de LED lamp die verbonden is met het photovoltaïsche paneel aan? Geeft deze lamp meer of minder warmte af aan de omgeving dan in de vorige twee experimenten?
EXPERIMENT N° 9: PHOTOVOLTAISCH PANEEL EN ZONLICHT Benodigde materialen: photovoltaïsch paneel (1), gloeilamp met E10 fitting (1), kabels met krokodillenbekjes (4). Bij een van de vorige experimenten heb je gezien dat het photovoltaïsche paneel zonlicht omzet in elektrische energie. Ga nu naar buiten en richt het photovoltaïsche paneel naar de zon, en roteer het paneel daarna. Blijft de gloeilamp die aan het paneel verbonden is branden? Wat concludeer je uit dit experiment?
EXPERIMENT N° 10: VERSCHILLENDE MATERIALEN, DEZELFDE TEMPERATUUR? Benodigde materialen: de Stiferite doos, dubbelzijdig plakband; Niet in de kit: panelen van karton, plastic of een ander materiaal. Gebruik de panelen om ten minste twee verschillende dozen te bouwen (bijvoorbeeld van karton of van plastic). Herhaal dan alle bovenstaande experimenten. Wat voor verschillende resultaten levert dit op?
EXPERIMENT N° 11: THERMISCHE ISOLATIE (III) Benodigde materialen: de Stiferite doos, objecten en gereedschap uit de vorige experimenten; Niet in de kit: een Stanleymes of iets dergelijks (1). Maak in twee panelen die tegenover elkaar zitten een raam en een deur (die open en dicht kunnen), zodat de doos eruit ziet als een huis.
6
Welke resultaten behaal je als je de eerdere experimenten herhaalt, met de deur of het raam (of allebei) open? Let op! Snijd de ramen en deur er precies uit, zodat je ze er later weer in kan plakken en de doos kan hergebruiken. Wees voorzichtig met het stanleymes.
EXPERIMENT N° 12: METEN VAN ENERGIEVERBRUIK Benodigde materialen: energiemeter (1), bestand met oefening van de DVD; Niet in de kit: apparaten. Meet het energieverbruik van verschillende apparaten door gebruik te maken van de energiemeter. Probeer het totale verbruik te bepalen in verschillende omgevingen, situaties, gewoontes in je dagelijks leven (op school, thuis of ergens anders), door gebruik te maken van de tabellen in het Excel bestand op de DVD.
EXPERIMENT N° 13: ZONNE- EN WINDENERGIE Benodigde materialen: onderdelen van de windmolen op zonne-energie. Volg de instructies om de windmolen te bouwen, ga na of hij werkt en bespreek met je klasgenoten hoe de energie wordt omgezet en hoe energie wordt bespaard. Noot: Het elektrische motortje met de kleine PV cel kunnen ook op andere manieren gebruikt worden (bijvoorbeeld als plafondventilator in het Stiferite huis, etc.)
7
8
