Fjernstyring af solcelleanlæg

Formål

Eleverne skal udvikle et solcelleanlæg, der justerer placeringen af solceller i forhold til solen, for at opnå optimal ydelse. Eleverne skal igennem eksperimentelt arbejde, undersøge og finde den optimale vinkel mellem lysindfald og solceller.

Planlægning

For at komme i gang med dette læringsforløb forventes det, at læreren har følgende redskaber klar inden undervisning:

  • Joint-modul (Fable-robotten)
  • Solceller
  • Voltmenter
  • Amperemeter
  • Elpære elle en modstand
  • Eventuelt LEGO til at udvikle en holder til solcellen
  • Kraftig halogenpære (500 w) i tilfælde af, at der ikke er sol
  • Opgaveark

Undervisningsaktiviteter

Forud for forløbet, bør klassen have arbejdet med alternativ energi, så eleverne har et overblik over de forskellige teknologier, der findes. Det er også vigtigt, at eleverne kan betjene et ampere- og voltmeter, samt at de kan konstruere simple elektroniske kredsløb.

Klassen inddeles i grupper af 2-4 elever.

Før grupperne går i gang med at programmere og udvikle deres system, skal de undersøge vilkårene for en optimal udnyttelse af en solcelle. Effektgraden på en solcelle er højest, når solen står vinkelret på solcellen. Det skal eleverne kunne sætte i forhold til solens placering på himlen, og den orientering solcellen har. Systemet skal også kunne skelne mellem sommer og vinter, da solens højde på himlen varierer i løbet at året.  

For at undersøge ydeevnen på deres system, skal eleverne kunne måle strømstyrken og spændingen på deres opstilling. Det er vigtigt, at der indsættes en elpære eller en passende modstand i kredsløbet, så eleverne kan måle strømstyrken fra solcelleanlægget. Størrelsen på elpæren er afhængig af solcellernes effekt og det antal af solceller, de har til rådighed i forsøget. Derfor skal det undersøges, før materialet tages i brug.

Fable skal nu programmeres, så solcellen får mest muligt ud af sollyset. Her skal eleverne kunne forklare hvilken bane, der vil være mest optimal for solcellen at følge. Her er det muligt at differentiere opgaven. Systemet kan forenkles, ved kun at tage udgangspunkt i det tidspunkt på dagen, hvor solen står højest på himlen (zenit). Gruppen skal så lave et elektronisk styringssystem, der tager højde for solens placering på himlen, om vinteren og om sommeren. Opgavebilledet til forløbet, beskriver netop solens placering (ved zenit) over København om sommeren og om vinteren.

For at øge sværhedsgraden, kan funktionaliteten af systemet udvides således, at systemet skal kunne justere solcellens vinkel morgen, middag og aften for sommer og vinter.

Eleverne kan også finde et andet sted i verden, som de vil udvikle systemet til. Her kan online almanakken på http://www.suninfo.dk/solhojde/solhojde.php bruges til at finde solens højde i løbet af året. De skal dog være opmærksom på, at holde sig på den nordlige halvkugle, da alt ellers skal spejles i forhold til verdenshjørnerne.

Afslutningsvis skal grupperne forberede en præsentation af deres system. Det er derfor vigtigt, at grupperne dokumenterer deres arbejde løbende.

Fag & klassetrin: Fysik/Kemi   8. – 9. Klasse

Omfang: 6 lektioner (6 x 45 minutter)

Dokumenter

Seneste lndlæg

Vil du have nyheder om Fable, undervisningsmateriale og workshops?
Tilmeld dig vores nyhedsbrev

Vi tager dine personlige oplysninger seriøs. Vi sender dig ikke spam og vidregiver ikke dine data til 3. part.