Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Energietransitie

leskist voor het voortgezet onderwijs - naar duurzame energie

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Energietransitie


Leskist met windmolens en zonnecellen
sluit aan op lesstof 3 havo/vwo
enorm veelzijdig

Ontwikkeling door Belevenisonderwijs
windmolenonderzoek
ontwerp de beste propeller: het geeft een enorme voldoening als dit lukt. Ook de minder technische leerling krijgt de molen aan het draaien.
bepaal of je zonnecellen serie of parallel moet schakelen en wat het effect van schaduw is
de energiecentrale praktijksimulatie
doorloop het scenario van energieverbruik over een dag
zo duurzaam mogelijk
met voldoende energie
energietransitie online
simulatie voor een duurzame samenleving
Quintel Intelligence
door te doen
ontstaat beleving en betrokkenheid
het verplaatsen van
de energievraag naar andere momenten op de dag zou goed zijn
wind en zon zijn minder betrouwbaar
besparen moet!
transitie kost geld
Energievraag
Slim netwerk
Het verplaatsen van de energievraag
Kan je prioriteiten stellen?
Film van Movares
Besparen!
Dat is een deel van de oplossing:
Terugverdientijd - hoezo een standby-killer?
dilemma's - handafwas of vaatwasser?
structuur voor projectdag
2 uur 1 uur of 2 x 1 uur 1/2 uur
prakticum wind prakticum zon praktijksimulatie
serie hoek
(8 x 4 ll) (8 x 2 ll + 5 x 3 ll)
3 - 4 uur theoriegedeelte

3/4 uur 1/2 uur 3/4 uur 1 uur
on line model energievraag slim netwerk besparing
computer individueel film + vragen rekenwerk
De gehele leskist is van a tot z op 1 dag uit te voeren.

roulatie van theorie en praktijk
Het is met een roulatieschema zelfs zo uit te voeren dat 2 klassen het project tegelijk op 1 dag uitvoeren. Er moeten dan wel voldoende natuurkunde docenten ingezet worden.

Start het theoriegedeelte altijd met het on line model. Dat is de basis waarop de rest is gebaseerd.

En ook te verdelen over 8 lessen. Alleen voor het windpracticum is een les echt te kort.
niveau
rekenwerk op 3 havo
inzicht in handelen vanaf 3 havo
uitdagend tot zeker 5e klas
met stevige begeleiding eventueel 2e klas

veel aanknopingspunten voor verdieping
uitwerken van formules en redenaties
hoe wordt electra opgewekt en getransporteerd
voor en nadelen van de verschillende energiebronnen
ander uitdagend onderwijs van Belevenisonderwijs
klimaat en water onderwijs
bijvoorbeeld:
excursies waterbeheersingsysteem
modellen wateroverlast in de stad, wateroverslag bij een dijk, ijkdijk
molengang met vijzels
klimaatexcursies
GPS-speurtochten
rollenspellen over klimaat en gedrag
www.belevenisonderwijs.nl
zonnecellen onderzoek
speciaal gemaakt voor deze module
door Ron Visser
bepaal de beste hoek voor het zonnepaneel
http://vimeo.com/channels/300986
kolencentrale
gascentrale
windmolens
zonnepanelen
Van enkele weken tijdens lestijd, met parallelle klassen
tot 2 klassen projectdag
Voorbereiding en begeleiding door bijvoorbeeld de TOA verdient aanbeveling
In de doos zit ook de gebruiksaanwijzing.
Schade aan de stoommachine is voor rekening van de school. Met een goede voorbereiding is die uiteraard niet te verwachten. De meerwaarde van deze kolencentrale is zeer groot.
Lukt het om zo veel mogelijk wind en zon in te zetten? Er wordt bewolking voorspelt....
Kan je snel genoeg schakelen als de wind (ventilator) wegvalt?
wat speelt een rol in ons energieprobleem?

Iedereen in de elektrische auto?
Zonneboilers?
zie je het verschil?
Theoretisch gedeelte
Waarom varieert de vraag over de dag? Kan je dat veranderen?
Over prioriteiten, piekvraag en wisselend aanbod

wisselen halverwege
het is veel lesmateriaal: je kan selecteren naar wens/interesse/aansluiting

in kleur, dubbelzijdig
bevat zowel theorie als praktijk
lokaal met beamer nodig voor de film
check of de film werkt:


computerlokaal voor de online-simulatie
check of de simulatie werkt:
voor praktijk: elke klas een lokaal met stopcontacten bij de tafels voor de lampen
voor theorie: een computerlokaal en een gewoon lokaal.
De aanwezigheid van een beamer voor instructiefilms en andere online ondersteuning is wenselijk.
http://etflex.et-model.com/
meest gebruikte opzet: 1 klas praktijk en 1 klas theorie

30 - 45 minuten
het leereffect wordt al bereikt door tijdens het werk toelichting te geven.



Projecteer de beelden van deze paragraaf voor wat toelichting en zet de leerlingen aan het werk.
15-25 minuten


leerlingen maken vragen tijdens de film - ze moeten de vragen eerst doorlezen
Het handelt om de vraag: wat is belangrijk?
Direct nakijken.
10 +15 minuten



Dat besparen geld kost, en tegelijk terugverdiend wordt met een lagere energierekening.
Dat het uit te rekenen is of de vaatwasser beter is dan de handafwas, of juist niet.
45 minuten
http://vimeo.com/channels/300986

snoeren
spanningsmeters (8 per klas)
digitale amperemeters (8 per klas)
(minimaal 1 mA gelijkstroom)


snijmatten en stanleymessen
minimaal 8 stuks
scharen
eventueel grijskarton (1,5-2 mm) bestellen

8 groepen van 4 leerlingen
snijmat + stanleymes
molenstatief
eigen karton 2 A4 per leerling
spanningsmeter + 2 snoeren

gezamenlijk gebruik van 2 ventilatoren op goed bereikbare plek

8 groepen van 4 leerlingen:
1 doos met 5 zonnecellen en LED
60 W lamp

van school per groep:
2 digitale multimeter (V)
14 snoeren
statief om de lamp op te klemmen

5 groepen van 6 leerlingen
zonnecelhouder, gradenboog
1 zonnecel (op huisje)
60 W lamp
eventueel een LED uit de andere kist

van school per groep:
spanningsmeter en stroommeter (mA)
6 snoeren
statief om de lamp op te klemmen
de stoommachine dient met kennis en ervaring gebruikt te worden.
De stoommachine levert vol in bedrijf voldoende electra op voor alle lampjes. Met de stoomafsluiter kan je doen alsof je minder energie levert.
Let erop dat de druk niet te ver oploopt.
Ook voor het starten van de simulatie moet u wachten tot er bijna voldoende druk is.
Vanaf dat moment: actie. Na 6 minuten zijn de kooltjes op. Zelfs met nieuwe aanvulling is er dan tijdelijk geen kolencentrale!
De gascentrale levert zo veel energie op, door de batterijen, dat je daar weinig nuance in kan meegeven. Noem dat maar de noodknop.

Als de windmolen of de stoommachine even niet
werkt; moet de schakelaar uit! Anders gaat je zonneenergie of je batterijenergie van de gascentrale direct naar de dynamo's en loopt alles weg.
De scenario's kan je doorlopen door elke minuut 3 uur te laten verlopen. Duidelijk zichtbaar is hoeveel apparatuur dan in bedrijf moet zijn. Minimale energiesterkte is 20 mA. (bij 8 mA zie je de lamp al werken)
Maximaal 100 mA. Meer en de LED is stuk.
Start dit onderdeel met het benoemen van de onderdelen. (de zonnecel met een + en – (net als een batterij), de LED die maar één kant stroom door laat en de spanningsmeter)
Als u in een lokaal met water werkt; geef dan aan dat water en elektra niet samen gaan. De lamp die ze gebruiken moeten ze tussendoor uitzetten. En vastmaken aan een statief.
Niet te voorkomen: De lamp wordt HEET.

De LED heeft een drempelspanning van ca 1,7 V. Een zonnecel levert 0,5 V.

De LED geef stroom maar één kant door. Bij het aansluiten aan de zonnecellen zal wel eens een fout gemaakt worden.

De lichtsterkte beïnvloed in principe alleen de stroom die de zonnecel afgeeft.
Het is wel handig als de lamp alle zonnecellen goed belicht.
met mooi weer is de lamp niet nodig.
Zonnecellen serieschakeling
Met 4 zonnecellen op een rij wordt voldoende spanning geleverd.
Zonnecellen parallelschakeling.
Bij het plaatsen van zonnecellen parallel aan elkaar wordt de spanning niet verhoogd. Alleen de stroom die opgeleverd wordt, stijgt. De LED zal niet gaan branden.
Zonnecellen en het effect van schaduw
Zonnecellen worden ook in de grote panelen zowel in serie als parallel geplaatst. Bij het afdekken van de panelen veroorzaakt de schaduw niet alleen een vermindering van stroom, maar ook een daling van de spanning. Ook de installatie thuis heeft een drempelspanning.

In de schakeling van 8 zonnecellen blijft de lamp wel branden als de vier parallele zonnecellen afgedekt worden. Wordt er echter een deel van de seriegeschakelde zonnecellen afgedekt, dan stopt de hele installatie er mee.
Zonnecellen en de beste hoek
Met dit practicum wordt getoond hoe een cumulatieve meting werkt om te bepalen welke hoek het beste is voor een zonnepaneel.

Het aansluiten van de spannings en stroommeter zal waarschijnlijk hulp behoeven. Afhankelijk van het niveau van de leerlingen is het waarschijnlijk verstandig de hele opstelling klaar te zetten.
Vereenvoudiging door alleen spanning te meten maakt het bereiken van de doel een stuk makkelijker.

Variaties in hoe goed de lamp wordt vastgehouden; de uitvoering door verschillende groepen en onvolkomenheden in de boogconstructie zullen voor resultaten kunnen zorgen die de onderstaande conclusie niet onderschrijven.
Een zonnepaneel op 45 graden levert de meeste stroom op in Nederland

Een zonnepaneel die met de zon meedraait staat altijd loodrecht op de zon en vangt daarom voortdurend het maximale aan energie op.
Windmolen


Het meten van de windprestatie kan óók doorgaan als de LED niet brandt. Door alleen de spanning te meten als maat voor het vermogen, hoeft de drempelspanning niet bereikt te worden.

De ventilator stand 1 gaat niet altijd zelf vanuit 0 draaien. Eerst naar stand 2 of 3 en dan als de ventilator draait, terugschakelen werkt wel altijd.


Deze opdracht werkt goed als de jongeren stap voor stap door het werkboekje gaan. Sommige vragen zijn (afhankelijk van het niveau) lastig of bieden aanleiding voor meerdere antwoorden. Discussie op gang brengen is een belangrijk doel van dit onderdeel. Inzicht in het hele systeem van energievoorziening met alle afwegingen komt zo veel beter tot uiting.
Er wordt geadviseerd om tijdens het maken van deze opdracht te blijven wandelen tussen alle computers ( in plaats van een positie achter uw bureau) en regelmatig klassikaal een vraag toe te lichten / dan wel te beantwoorden. Dat houdt de vaart er in en geeft in dit geval een behoorlijke motivatie om alles te doorgronden. Zo leert de ervaring.

Vraag 1 t/m 17 zijn bedoeld om het online-model te doorgronden. Daarna proberen ze een oplossing voor het energieprobleem te vinden met enkele voorwaarden. Het doel is dan een zo hoog mogelijke score te maken. Door voor vraag 18 t/m 20 een hoogste score op het bord te zetten legt u de lat hoger door een wedstrijdelement in te voeren.
Energietransitie – online model


Dit onderdeel zoomt in op de ongelijke verdeling van de energievraag over de dag. Het biedt uiteindelijk aanleiding tot energiebesparing en het verplaatsen van de energievraag.
Energievraag

Dit is een opdracht met een film van 10 minuten die laat zien dat het overschakelen op duurzame energiebronnen een aantal nieuwe problemen oproept. De onregelmatige aanvoer, het netwerk etc. De smart-grid is een oplossing die de energievraag stuurt. De film is specifiek gemaakt voor deze leskist.
Slimme netwerken

Deze opdrachten zijn zelfstandig met u als feedback uit te voeren. Het laat zien dat besparing vaak een investering van geld vereist, en dat die zich terug verdient door een lagere energierekening.
Die rekening wordt lager door het lagere energieverbruik. De terugverdientijd wordt verkort, doordat de energieprijzen stijgen. Gemiddeld zo’n 8% per jaar.
Besparing
aanklikken en inzoomen...
Start dit onderdeel met het benoemen van de onderdelen van de opstelling.
Over het veilig snijden van de wieken; benoem hoe de wieken vastgezet gaan worden en hoe en waar je kan testen.
Geef ook aan waar in het werkboek de opdrachten staan.

Vier wieken van 20 cm lang en een tip van 7 cm en een licht vouw geeft bij de maximale windkracht van de ventilator voldoende spanning voor het LEDje.
Daarmee wordt dit practicum ook leuk voor hen die wat minder vaardig zijn.

Vergeet niet in te stellen of
de molen links of rechtsom draait.

Een stijve wiek is goed. Even
verstevigen aan de achterkant
werkt vaak goed.

Maak de wieken niet te zwaar.
U kunt aangeven dat de windmolens een eigen ‘versnellngsbak’ hebben, zodat de wieken niet te hard rond draaien terwijl ze wel een grotere kracht leveren. Bij hogere windsnelheden schakelt de molen zich zelf uit. De krachten worden dan te groot voor de installatie.

De theorie achter de wieken (en de vorm van vliegtuigvleugels) kunt u hier eenvoudig aanbieden.
Bij het maken van de grafiek zal en nagedacht moeten worden over het benoemen van de assen. Advies voor de horizontale as: ventilatorkracht 1, 2 en 3.
Overigens zal deze niet rechtevenredig zijn; voor het doel is dat echter niet relevant.
Bij de practica zal het over het algemeen zo zijn dat meer wind, een hogere prestatie oplevert.
Bebouwing zorgt voor een verstoord stromingspatroon, waardoor de prestatie van de molen afneemt.
Energietransitie
Deze leskist draait sinds 2009 in de regio Alkmaar en Hoorn; altijd in de derde klassen van havo/vwo.
Hij wordt of ingezet op projectdagen voor meerdere klassen in een parallelopzet; of gedurende enkele weken tijdens de gewone lessen natuurkunde.

Ondersteuning van Quintel Intelligence en Movares.
werkboek kopieren, per tweetal
lokalen plannen
check benodigde practicummaterialen van school:
overleg met handvaardigheid:
windmolenopstelling
zonnepanelen: beste hoek opstelling
Deze twee onderdelen kunt u ook tegelijk laten uitvoeren en de groepen halveren. Dan kunnen ze daarna rouleren van experiment.

Het voordeel daarvan zijn wat kleinere groepen.
U zult dan echter wel een extra docent moeten inzetten. En het bepalen van de optimale hoek van de zonnecel is juist een totale klassikale activiteit. Gezamenlijk ontstaat de conclusie met ieders resultaten. Een korte groepsdiscussie ontstaat dan eenvoudig.

Het is de bedoeling het scenario te doorlopen.
Waarbij:
Het aantal lampen brandt dat aangegeven is.
Kies samen welke dat zijn; op dat tijdstip.
Die lampen mogen niet te veel, en niet te weinig stroom krijgen.
Belangrijkste: Zo duurzaam mogelijk opwekken.
Misschien kies je ervoor om de vraag te verschuiven.

In het scenario varieert de vraag naar energie.
En ook de wind en zonkracht. Het aanbod aan duurzame energie is dus ook niet constant.
Gewoon wind in plaats van kolen. Toch?
Praktijksimulatie
model de Stad
Energiecentrale
De 2 beste windmolens met ventilator
2 zonnecelhuisjes (hoek-prakticum) met lampen en gradenboog
stoommachine (demi-water
Snoeren
het theoriegedeelte start in het computerlokaal met de online simulatie
Vervolgens wordt het onderdeel energievraag behandeld.
Tijd voor de film van Movares
Besparen is een terugkomend thema: Met een aantal voorbeelden wordt dit thema belicht.
1,5-2 uur
30 - 40 minuten
25 minuten
Plan als alles helemaal klaar staat, nog zeker 20 minuten in. Vanaf het aansteken van de kolencentrale.
goede zorg
Energietransitie - probeer het maar eens in de praktijk
Een praktijksimulatie met de stad. Die bevat allerdaagse functies die energie verbruiken.
In de simulatie moeten deze functies zo groen mogelijk van energie voorzien worden. En het energie-aanbod moet ook aan de wisselende vraag voldoen.
taken verdelen
stoommachine (Ketel vol genoeg? Druk op de ketel niet te hoog? Stoomafsluiter bediening op verzoek van de energiecentrale.) TOA
energiecentrale zet knoppen aan en uit van de molens, zonnecellen, gas en kolencentrale met een schuin oog op de stroommeter! (15-40 mA)
scenario-verteller (vertelt wat er in de volgende minuut gaat gebeuren met de wind, zon en de energievraag)
controleur (juiste aantal lampjes aan? Voldoende stroom? Maximale input duurzame stroom?)
schrijver noteert resultaat van de controleur.
VOICE OVER - sturende rol van de docent. Om bijvoorbeeld de energievraag te verplaatsen...
Speelgoed of niet? Kokend water, hoge druk, stoom.....
Neem hier geen risico als u met een volle klas een demonstratie uitvoert.
Hoe werken die scenario's?
Over de kolencentrale
Energie moet naar de stad!
Alles kan stuk. De leerlingen moeten echter wel goed hun best doen...
We verwachten dat u losse draadjes van de LEDjes vast soldeert.
De teksten en lijnen op de gradenbogen kunt u eenvoudig met een markeerstift weer aandikken als het niet leesbaar meer is.

Met betrekking tot de stoommachine dient u de informatie daarover goed door te nemen.
Gloeilampen e.d. zijn eenvoudig te vervangen.
Bij echte schade neemt u contact op met de uitlener.
Organisatie
zonnepanelen: serie/parallel en schaduweffecten
Organisatie
Gebruik de instructiefilm!
Organisatie
Elke groep krijgt en eigen zonnecel en meet daarvoor de opbrengst. In ze zomer, winter en lente/herfst.
Zo staat in de zomer de zon om 9 uur 55 graden hoog
En om in de zomer om 12 uur op 62 graden
En in de winter staat de zon om 9 uur op 5 graden

De leerlingen meten de spanning. Als ze niet de spanning meten, dan is het met een LED direct al te zien.

Of ze meten de stroom en de spanning om het vermogen te meten. Dan is een extra LED nodig uit de andere kist.
Met elkaar ontstaat dan het volledige beeld.
er is een instructiefilm, voor deze klassikale opdracht
Praten als brugman

Deze simulatie is niet eenvoudig.
Enorm veel variaties.
Verschillende taken.
Een stoommachine is geen speelgoed.
Blazende ventilatoren.
Voortdurene stroomcontrole.

En alles aan elkaar praten, ook als het even niet goed werkt of zichtbaar is voor iedereen.

Kleine groepjes, een TOA erbij.
vullen met kokend demi-water
De ketel mag niet droogkoken: 1/4 vol in het peilglas is de drempel! Niet vanwege kalk, maar vanwege het soldeerwerk. Dan is het over en uit.
stoomfluit (om druk weg te nemen) met sleutel vast zetten.
controle of beveiliging werkt: trek 'm even omhoog
Tijdens bedrijf blijvend in de gaten houden: te veel druk: brandstof eruit, of stoom laten ontsnappen.
na afloop: water weg laten lopen, kan alleen als de stoomfluit er ook uit is.
esbit: 4 blokjes
lade klemt altijd (oplossing?)
Voor bedrijf: 1 druppel olie in de bewegende onderdelen: daar zitten openingen voor
stoomafsluiter: die bepaalt hoeveel stoom er doorkomt en hoe hard je machine werkt. Tijdens het opgang komen is deze eerst dicht. Daarna kan je zo veel stoom toevoeren als je wilt. Blijf de druk in ketel in de gaten houden.
De kraan voelt fragiel aan. Dat is ie ook. Dicht is dicht.
Na 4 minuten (met kokend watervulling) is er voldoende druk voor bedrijf.
De antwoorden
Het scenario geeft ook aan hoeveel wind en zon verwacht wordt.
Voorbereidingen
Boekingen bij Team Duurzaam Onderwijs
mail: info@belevenisonderwijs.nl

En kijkt u eens naar het aanbod van het Team Duurzaam Onderwijs. Wij zoeken voor u naar cofinanciering.
Full transcript