Oppgaver om solenergi for videregående
Læring om solenergi og solceller passer fint inn i naturfagpensumet for ungdomsskolen. Drivhuseffekt, energibevaring og energikvalitet, energiproduksjon og energitransport er alle temaer som berøres av forsøk med solenergi og solceller. Her tar vi blant annet utgangspunkt i solceller installert på en skole i Fredrikstad og knytter læringen til det. Vi har laget 6 forskjellige oppgaver som kan brukes hver for seg eller samlet.
Målet med oppgavene
Elevene skal lære om solenergi som en klimanøytral energikilde, om hvordan solceller omdanner energi av lavere kvalitet til energi av høy kvalitet, og hvordan solceller kan brukes med minimal miljøpåvirkning.
Koblinger til lærerplanen
Disse oppgavene dekker flere av læreplanmålene i naturfag. Se nederst på siden for våre tanker hvor disse oppgavene passer.
Varighet: En dobbelt time
Målgruppe: Videregående
Tema: Energi, Bærekraft
Fagområde: Naturfag
Solovn av parabolantenne (Praktisk/teoretisk)
En gammel parabolantenne kan omgjøres til en solovn som samler og reflekterer solstråler mot et fokuspunkt.
Oppgaven passer for fysikk 1 og naturfag (elektromagnetisk stråling). Elevene lærer hvordan synlig lys og IR-stråling kan konsentreres for å varme vann.
Sikkerhet
- Solovnen kan gi alvorlige brannskader eller starte brann.
- Hold aldri hender eller andre kroppsdeler foran parabolen.
- Bruk solbriller med UV-beskyttelse.
- Vannet skal ikke kokes – avslutt forsøket før 90 °C.
Fremgangsmåte
- Skaff en brukt parabolantenne.
- Kle innsiden med reflekterende materiale (redningsfolie, aluminiumstape, vinyl e.l.).
- Monter parabolen i stativ og rett den mot sola.
- Bruk plankebit for å finne fokuspunktet (den begynner å ryke).
- Plasser en stekepose med nøyaktig målt vannmengde (f.eks. 0,5 l = 0,5 kg).
- Sett inn temperaturprobe, mål starttemperaturen og logg temperaturøkning over tid.
Elevoppgave: Solovn av parabolantenne (Praktisk/teoretisk)
Elevene kan gjennomføre forsøket, notere resultater og regne ut effekt og virkningsgrad. Avslutt med diskusjon i plenum.
- Ikke hold hender eller andre kroppsdeler foran parabolen!
- Finn fokuspunktet. En plankebit vil begynne å ryke når den befinner seg i fokuspunktet.
- Mål massen på vannet dere skal varme opp. Dere kan anta at 0,5 l tilsvarer 0,5 kg, dersom dere ikke har vekt
- Noter temperaturen på vannet ved start.
- Start tiden når dere starter oppvarmingen
- Avslutt oppvarmingen før vannet når 90 °C, eller etter et kvarter (900 sekunder).
- Beregn effekt:
- Q = m · c · ΔT, der Q er energiøkningen til vannet i Joule, m er massen til vannet i kg, c er vannets spesifikke varmekapasitet ≈ 4184 J/kg og ΔT er temperaturendringen i Kelvin (eller Celsius)
- Effekten blir da P = Q / t, der P er effekten i Watt, Q er energien vannet tok opp i Joule og t er tiden det tok i sekunder.
- Beregn virkningsgrad:
- Solinnstråling ≈ 1000 W/m² (skyfri dag).
- Bruk parabolens radius til å beregne flaten for sirkelen den utgjør (Dere skal ikke måle arealet til selve parabolformen, kun til sirkelen.)
- Diskuter feilkilder: varmetap, vind, skyer, unøyaktige målinger.
Flere nettressurser om energi:
- Nysgjerrigper og energi
- Energi på Naturfag.no
- Energi på miljølære.no
- Kraftskolen for elever på ungdomstrinn og vgs hos Kunnskapsfilm
- Energi og bærekraft for bygg- og anleggsteknikk på videregående skole hos NDLA
- Energi og bærekraft for elektro og datateknologi på videregående skole hos NDLA
- Skriveoppgaver om energi for videregående skole hos UngEnergi
