Dopo aver realizzato alcune ricerche sui principali temi della sostenibilità ambientale, abbiamo pensato di svolgere alcune attività con le quali avremmo potuto divertirci e allo stesso tempo preparare del materiale utile all’approfondimento dell’argomento. In questa attività monteremo dei circuiti elettrici in cui, attraverso l’energia ricavata dai pannelli fotovoltaici, verranno azionati a scelta dei motorini con eliche oppure una lampadina. Utilizzeremo questi pannelli perchè essi sfruttano l’energia luminosa (solare), la quale fa parte dell’energie rinnovabili di cui vogliamo far capire l’importanza.
Obiettivi:
• costruire un modellino di centralina che sfrutti l’energia solare
• comprendere come l’energia luminosa possa trasformarsi in energia cinetica e/o elettrica
• ricavare la resistenza del sistema conoscendo l’intensità di corrente e il voltaggio
Materiali:
• 1 base in legno
• 3 motori solari
• 3 eliche
• 1 portalampada
• 1 lampada 1,2V - 0,2A
• 4 pannelli fotovoltaici 0,5V – 400 mA
• 16 boccole
• 16 banane
• 1 cavo elettrico da 10 m
• viti
• utensili (cacciavite, trapano, colla a caldo, pinze…)
Procedimento:
I fili elettrici sono stati spellati con le apposite pinze e raddoppiati all’estremità, per poi montarvi boccole e banane. I fili con le boccole sono stati collegati ai due poli, positivo e negativo, di ogni pannellino solare. I pannelli solari erano stati precedentemente incollati fianco a fianco sulla base di legno, tramite la colla a caldo.
Le eliche sono state montate sui motorini e il tutto è stato incollato sulla base di legno. Altre boccole sono state unite ai motorini.
Un ultimo collegamento è stato fatto con una lampadina, montata sul portalampade a sua volta stagnato sulla base di legno.
Con l’utilizzo di alcune viti sono stati fissati tutti i collegamenti sulla base di legno.
Controllo:
Per verificare il funzionamento del sistema abbiamo portato le banane all’interno delle prese. In questo modo, avvicinando la base di legno così completata alla luce del Sole che entrava dalla finestra, i pannelli fotovoltaici fornivano energia elettrica ai motorini (che mettono in azione le eliche) o alla lampadina (che si accende).
Conclusione:
Alla fine abbiamo misurato l’intensità di corrente. da questo valore ricavato e dal voltaggio abbiamo calcolato la resistenza del sistema.
Un pannello fotovoltaico da noi usato collegato a un motorino erogava 0,5 V; il motorino collegato con un solo pannello girava con una certa velocità e all’aumentare del numero dei pannelli aumentava anche la velocità dei motorini.
4 pannelli → 42,2 mA
3 pannelli → 29 mA
2 pannelli → 19 mA
1 pannello → 12 mA
Anche cambiando l’inclinazione dei pannelli rispetto al Sole si poteva ottenere un rendimento migliore; in Italia le condizioni ottimali si realizzano con un’inclinazione di 30°/45°.
Il circuito può essere collegato in serie o in parallelo (con 2 motorini).
• COLLEGAMENTO IN SERIE:
La tensione fornita dai 4 pannelli si ripartisce sui due motori, ognuno dei quali è alimentato da una tensione che è circa la metà di quella fornita complessivamente dai pannelli. I motori girano piano.
La “resistenza” del circuito è data dalla somma delle “resistenze” dei singoli motori, quindi la corrente è bassa.
Inoltre, in caso di rottura di un motore o di un collegamento, si ferma tutto il circuito.
•COLLEGAMENTO IN PARALLELO:
È quello solitamente utilizzato perché, nonostante il maggior consumo di corrente, in caso di malfunzionamento di un componente del circuito, il resto può funzionare normalmente.
Ogni motore è alimentato da tutta la tensione fornita dai quattro pannelli; quindi girano a velocità elevata.
Ogni motore assorbe la propria corrente nominale, quindi il circuito, nel suo complesso, assorbe una corrente doppia di quella erogata ad ogni singolo motore.
Per quanto riguarda la lampadina, possiamo dire che, poiché alla lampadina serve una tensione di 1,2 V e ogni pannello produce 0,4 V, dovremmo far accendere la lampadina con almeno 3 pannelli.
Infatti:
• con 1 pannello la lampadina essa non si accende;
• con 2 pannelli la lampadina emette una luce “fioca”;
• con 3 pannelli la luce è abbastanza visibile;
• con 4 pannelli la luce è intensa.
Relazione scritta dagli studenti partecipanti all'attività svolta nel laboratorio 23 di TDP (Tecnologia, Disegno, Progettazione)
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