Vodní a větrná vyučovací stavebnice NÁVOD K SESTAVENÍ No.: FCJJ-26 Upozornění Aby se zabránilo poškození majetku, zranění nebo smrti: Stavebnici smí používat pouze osoby starší 12 let a to pouze za dohledu dospělé osoby, která je obeznámena s postupy měření, které jsou popsány pro tuto stavebnici. Stavebnici mějte v bezpečné vzdálenosti od malých dětí a zvířat, protože obsahuje malé části a mohly by být vdechnuty nebo polknuty. Reverzibilní palivový článek generuje plyny, které se mohou velmi snadno vznítit. Před použitím stavebnice si velmi pečlivě přečtěte tento návod a uložte si jej pro pozdější nahlédnutí. Instrukce pro provoz na baterii: 1. Vyjímání a vkládání baterií je dovoleno pouze dospělým osobám. Pomocí šroubováku odšroubujte upevňovací šroubky krytu baterie. Po uvolnění šroubku odejměte bateriový kryt a pomocí prstů vyjměte baterie. Nepoužívejte k vyjmutí baterie žádné kovové nástroje. Při vkládání nových baterií se ujistěte, že jsou vloženy správnou polaritou (ladný pól baterie musí být připojen na svorku označenou + a záporný pól baterie musí být připojen na svorku označenou - v prostoru vkládání baterie), uzavřete prostor baterie krytem baterie a upevněte je zašroubováním šroubku pomocí šroubováku. 2. Baterie, které nejsou určeny k nabíjení, nenabíjejte. 3. V žádném případě by se neměly míchat různé typy baterií, nabíjecí, alkalické nebo standardní. Vždy musí být použity v sadě nebo jednotlivě odděleně. 4. Přívodní vodič bateriového packu se nesmí připojit do konektoru, který je označen AC. 5. Výstupní svorky bateriového packu se nesmí nikdy zkratovat. 6. Dva páry vodičů (červený a černý) se nikdy nesmí připojit do konektoru, který je označen AC. 7. Vyčerpané baterie by měly být vyjmuty z bateriového packu. NÁVOD K SESTAVENÍ Co budete potřebovat? Nůžky Voda=100ml AA baterie=2 kusy HWEK DŮLEŽITÉ: Používejte zdravý rozum při spojování částí, které jsou popsány v tomto návodu. Nesprávné spojení může způsobit nefunkčnost nebo dokonce poškození celého přístroje.
Vodní a větrná vyučovací stavebnice Sestavení Větrné turbíny: Odkazujeme na WindPitch Education Kit Assembly Instructions, které jsou součástí vaší stavebnice HydroWind Kit pro sestavení větrné turbíny. Tabulka níže uvádí očekávanou rychlost v jednotkách RPM, proud, napětí a výkon když umístíte větrnou turbínu do proudu vzduchu o konstantní rychlosti větru 12mph a při připojení zátěže 75Ω. Tato hodnota odporu může být nastavena běžným potenciometrem nebo modulem Horizontálního proměnného odporu, který je součástí stavebnice (Renewable Energy Education Set- FCJJ-27) Technická Specifikace Typ Počet Rychlost Zátěž Výstup Výstup Výstup Rotor Vrtule Vrtulí větru (Ohm) Napětí Proud Výkon Rychlost (MPH) (V) (ma) (W) (RPM) List Vrtule 3 12 75 6.0 75 0.45 1035 BP-28 3 12 75 8.0 100 0.8 1440 NCAA-44 3 12 75 9.0 120 1.08 1730 NCAA-63 3 12 75 8.5 110 0.935 1550
Příprava modulu elektrolyzéru a výroba vodíku z energie větru Vložte reverzibilní palivový článek, vrchní terminály, do slotu v základně. Odstřihněte 2ks 4cm dlouhé gumové trubičky a nasuňte konec gumové trubičky na černý pin. Umístěte trubičku s černým pinem do horního pinu na vodíkové straně (s černým terminálem). Nasuňte další trubičku pevně na horní vstupní vyústění na kyslíkové straně. Naplňte stříkačku destilovanou vodou. Na červené kyslíkové straně palivového článku nasuňte stříkačku na nezazátkované vyústění. Naplňte reverzibilní palivový článek destilovanou vodou, až započne vytékat z trubičky. Připojte červenou svorku k trubičce na kyslíkové straně. Vyčkejte 3 minuty. Mírným zatlačením připojte kruhový příklop do kruhové části v základně. Tímto se zafixuje v základně. Nyní přidejte vodu až po rysku "0". Umístěte vnitřní nádobky do vnějších mezikruží, tím způsobem, že mezery mezi nimi nejsou blokovány plastovým mezikružím. Ujistěte se, že hadina vody je stále na rysce 0. Pokud není, odejměte část vody pomocí stříkačky, aby byla stále na rysce 0. Rozstřihněte zbytek trubičky na dva kusy dlouhé přibližně 20cm. Připojte tyto dva kusy trubiček na horní vyústění vnitřních kontejnerů. Po připojení trubiček k vnitřním válečkům, by již ve vnitřních zásobnících neměl být žádný vzduch. Připojte opačný konec delších trubiček na vodíkovou část ve spodní části černé vodíkové části palivového článku. Připojte další konec dlouhé trubičky na kyslíkovou část ve spodní části červené kyslíkové strany palivového článku.
Připojte červený a černý přívodní vodič do odpovídajících svorek, které jsou na větrné turbíně a reverzibilním palivovém článku. Nejlepší výsledky při výrobě vodíku z palivového článku a energie čerpané z věrné vrtule docílíte sestavením větrné turbíny jako sady vrtulí v počtu šest. Můžete použít různé kombinace profilů. Například kombinace vrtulí BP-28, NCAA 44 nebo NCAA 63. Nastavte sklon vrtule na 15 stupňů. Ujistěte se, že větrná turbína generuje napětí alespoň 1,5V. Pokud ne, přibližte turbínu blíže k ventilátoru. Zajistěte, aby úhel sklonu vrtule byl v rozsahu 10 až 15 stupňů. Při velké rychlosti větru, je na toto nastavení turbína velmi citlivá. Ponechte stolní ventilátor a větrnou turbínu běžet po dobu alespoň deseti minut, aby se v zásobnících plynu nashromáždilo dostatečné množství vodíku a kyslíku. Pokud je rychlost větru dostatečná, systém nyní započne vyrábět vodík a kyslík do příslušných zásobníků. Když se bublinky vodíku započnou zdržovat při povrchu vodíkového zásobníku, cyklus je dokončen. Odpojte reverzibilní palivový článek od větrné turbíny. Postup pro opakovanou výrobu plynu: Rozpojte trubičku připojenou na vústění palivového článku. Toto umožní přidat vodu do vnitřního válce pro výrobu plynu a nastavit hladinu vody opět na hodnotu 0. Připojte trubičku zpět na vyústění palivového články a spusťte opět elektrolýzu. Poznámka. Můžete pro proces elektrolýzy použít také přiložený bateriový pack (namísto větrné turbíny). Použití bateriového packu je vhodné v případě, že není k dispozici vhodná rychlost větru. Pomocí šroubováku odšroubujte šroubek na krytu prostoru pro baterie. Mírně zatlačte na kryt prostoru baterie a sejměte kryt prostoru baterie. Po sejmutí krytu se nedotýkejte přívodních vodičů. Vložte dvě AA baterie, jak je vyznačeno. Nasuňte zpět kryt prostoru baterie a pomocí šroubováku jej zajistěte šroubkem. Ujistěte se, že vypínač je v poloze Off (vypnuto), před vložením baterií do krabičky. UPOZORNĚNÍ: Pokud by byl přívodní kabel zkratován baterie by se mohly silně zahřát a způsobit potenciální nebezpečí požáru, roztopení plastových částí a založit oheň. Poznámka: Energie baterií vystačí asi na 4-5 cyklů použití. Potom opakujte postup pro výměnu baterií za nové.
Použití reverzibilního palivového článku pro pohon vrtule malého motoru ventilátoru. Sestavení malého elektrického větráku: Spojte malý kulatý bílý adaptér k ose motoru. Připojte vrtuli k adaptéru. Připojte motor k reverzibilnímu palivovému článku, jak je vyobrazeno. Motor se začne otáčet a současně začne palivový článek spotřebovávat vodík ve válci. Pro snadnější rozběh ťukněte prstem do vrtule ventilátoru. V další úrovni proveďte pokus s nastavením větrné vrtule. Níže je uvedený pokus, který můžete provést s pomocí větrné turbíny, multimetru a případně s Horizon s Renewable Energy Monitor a s vaším PC. Nahlédněte prosím do sekce pokusů, které jsou místěny ve složce Horizon Renewable Energy Curriculum na přiloženém CD. Vliv různých tvarů vrtule na výrobu energie Tento pokus ukazuje, jak různě nastavený úhel vrtule ovlivňuje výstupní výkon generátoru. Listy vrtule jsou tvarovány jako křídla letadla a jeden tvar a sklon nemůže vyhovovat všem podmínkám. Během měření se můžete přesvědčit, že optimální nastavení listů vrtule má vliv na výstupní výkon při různých podmínkách. Kolik vrtulí dává nejlepší výsledky? 1, 2, 3, 4 Použití správného počtu vrtulí za daných větrných podmínek je rozhodující pro získání optimálního množství elektrické energie z větrné turbíny. Během měření se ujistíte, že volba počtu vrtulí je rozhodující pro nejlepší účinnost výroby elektrické energie z větrné turbíny. Nastavení úhlu vrtule pro nejlepší výkon Nastavení úhlu listů vrtule vzhledem ke směru a síle větru je rozhodující pro maximální zisk výroby elektrické energie nebo zpomalení rychlosti rotace. Tento pokud vám ukáže postup pro skládání výkonu několika vrtulí a nastavení úhlu lopatek pro získání maximálního výkonu z větrné turbíny. Jaké množství energie může být získáno z větru Jelikož energie z větru je volně dostupná, přesto je limitována některými fyzikálními zákony. Tento pokud vám ukáže jak měřit rychlost větru a souvislost c výrobou elektrické energie.
Využití větrné energie pro výrobu vodíku Jedním z významných přínosů větrné energie je výroba vodíku a to velmi čistým procesem, který nezatěžuje životní prostředí. Tento pokus vám ukáže jak tento proces realizovat. Měření výkonu větrné turbíny využitím RPM (otáčky za minutu) Použitím elektronického měřicího přístroje můžete měřit napětí, proud, výkon a otáčky vrtule. Tyto hodnoty mohou být vynášeny do tabulky a zobrazeny například ve vašem počítači. Sledujte změnu otáček za minutu v závislosti na rychlosti větru a také závislost na změně odporu zátěže. Můžete dokonce otáčky zcela zastavit, vhodnou kombinací odporové zátěže, aniž byste s vrtule vůbec dotkli. Provádění těchto měření výkonu a účinnosti větrné turbíny vám dá porozumění, jak pracuje toto úžasné zařízení. Výstavba větrné výrobny Uspořádejte několik větrných turbín do série nebo paralelně a zkoumejte generované napětí, proud a výkon. Nasimulujte v modelovém měřítku komerční výrobní závod pro výrobu energie z větru a zjistěte potenciál pro získávání této energie v masovém měřítku Nalezení bodu maximálního výkonu Tento pokus využívá proměnný odpor, podobně jako ovladač hlasitosti například na rádiu pro nastavení maximálního zisku elektrické energie z větrné turbíny. Podobně jako naladění stanice na rádio přijímači, můžete pomocí vhodné volby odporu nastavit pohodlně maximální výkon z větrné turbíny. Zjistíte, že maximální výkon je vždy výslednicí síly větru, počtu vrtulí, úhlu lopatek a zátěže. Pro vedením tohoto pokusu si ujasníte souvislosti mezi těmito podmínkami pro získání maximálního výkonu větrné turbíny. Toto se nazývá nalezením MPPT neboli Maximum Power Point (bod maximálního výkonu) Všechny větrné turbíny využívají těchto postupů pro nastavení maximálního výkonu. Nyní si toto ověřte v modelovém měřítku.
HYDROWIND EDUCATION KIT (Vodní a větrná vyučovací stavebnice) TECHNICKÁ PODPORA 1. Hladina vody nepoklesne, pokud se uvolní trubičky na obou stranách palivového článku. Řešení: Zkontrolujte, zdali průchody na stěně vnitřního válce nejsou blokovány. Pokud ano, potočte vnitřním válcem až voda volně vstupuje do otvorů a vyplní prostor vnitřního válce. 2. Reverzní palivový článek nevyrábí vodík a kyslík. Řešení 1: Zkontrolujte, zdali jsou přívodní vodiče správně připojeny a nedošlo k jejich odpojení. Reverzibilní palivový článek se může zcela zničit, pokud by byl připojen červený vodič bateriového packu k černému terminálu palivového článku. Řešení 2: Ověřte si, že baterie jsou vloženy správnou polaritou. Řešení 3: Vyměňte staré baterie za nové v bateriovém packu. 3. Proces elektrolýzy vody se ukončil. Řešení 1: Naplňte pomocí stříkačky vodu do kyslíkové části reverzibilního palivového článku a vyčkejte asi 3 minuty. Řešení 2: Vyměňte staré baterie za nové v bateriovém packu. 4. Zátěž přestane pracovat, pokud je vyčerpán vodík ve vnitřním zásobníku. Řešení: Odpojte černý pin krátké trubičky na palivovém článku a rychle jej opět připojte zpět. Zátěž by mohla opět začít v krátkém čase pracovat. 5. Zajištění a odjištění nastavení úhlu rotoru. Řešení: Použijte rozumnou a přiměřenou sílu pro nastavení sklonu. Následně by měl zůstat v nastavené pozici. Neutahujte příliš jednotlivé spoje, mohl by později nastat problém s povolením jednotlivých spojů. Pokud se vám nedopatření podaří spoj příliš dotáhnout, můžete použít gumovou podložku pro snadnější povolení. Pomocí gumových rukavic, které zlepší tření a tím také úchop, budete mít větší cit pro jednotlivá nastavení. Pokud se vám nedaří uvolnit zajištění, zkuste povolit vedlejší list a tímto se uvolní celkové zajištění celku. Následně se zdaří uvolnit celek motoru a následně jej opět zajistit. Tento mechanismus dvojitého jištění, slouží jako prevence protichůdného běhu vrtulí při rotaci vysokou rychlostí. 6. Použitím větrné turbíny nedochází k produkci vodíku:
Řešení: Pokud není rychlost větru dostatečná, není vyráběno dostatečné množství elektrické energie. Můžete použít normální stolní větrák pro simulaci větší rychlosti větru. Toto zajistí dostatečné množství energie pro rozběhnutí elektrolýzy v reverzibilním palivovém článku. Pro potřebu jakýchkoliv dalších dotazů se můžete obrátit na oddělení technické podpory pomocí e- mailové adresy support@horizonfuelcell.com