KONS Wiki

You've loaded an old revision of the document! If you save it, you will create a new version with this data.

**Ujemi veter - LABBOOK**

KONS | Maša Dobrina

LABBOOK
UJEMI VETER
Težavnost: 1 – 2
Avtorici: Maša Dobrina, Monika Pocrnjić
Labbook, ki ga držite v rokah, je zbirka navodil in priporočil, ki vas vodijo pri izvajanju delavnice »Ujemi veter«. Udeleženke/-ci delavnice spoznavajo osnove delovanja aerodinamike, kako delujejo turbine na veter in izdelajo vetrnico, ki se namesti na kolo ali skiro. To vam omogoča, da med vožnjo s kolesom zajamete veter in s tem povečate vidljivost na cesti z dodatnim svetlobnim telesom. 
Vetrna turbina je preprosta za izdelavo in primerna tudi za začetnike na področju naredi sam (Do It Yourself), hkrati pa zahteva nekaj sestavljanja in razumevanja dinamike vetra, s čimer prav tako zadovolji tiste, ki jih zanimajo obnovljivi viri energije in njihovo delovanje.
Delavnico »Ujemi veter« smo razvili v okviru Kons usposabljanje za mentorje, ki se srečuje v ciklu ustvarjalnih srečanj z namenom raziskovanja in povezovanja sodobnih tehnologij ter metod, pomembnih za razvoj naprav in praktično-izobraževalnih delavnic.
Stopnje težavnosti:
	RADOVEDNEŽ
Primerno za vsakogar
	RAZISKOVALEC
Ne poznam področja, ampak bom zmogel z malo razmišljanja
	POZNAVALEC
Imam dovolj znanja za samostojno delo
	MOJSTER
Sem kar vešč, vstopam v polje poglobljenega razumevanja umetniških in znanstvenih trikov
	RAZVIJALEC
Znam že toliko, da lahko vodim druge iz kategorij od ena do tri.
	MENTOR
Razumem vsebine, obvladam tehnologije, razvijam in posredujem znanje samostojno.

Creative Commons: ©
To delo je objavljeno pod licenco Creative Commons.
Priznanje avtorstva 4.0 mednarodna.
KAZALO

Uvod - Potek delavnice	5
Kaj je aerodinamika?	6
Davincijev zračni vijak	8
Turbulentni um Vicenta Van Gogha je ujel turbulenco	9
Kako zberemo energijo vetra?	9
Kako vetrnica proizvaja električno energijo?	11
Kaj potrebujemo	12
Orodje	12
Materiali	12
Napotki za izdelavo vetrne turbine	13
Vaja 1: Sestavi vetrnico	13
Vaja 2: Pritrdi vetrno turbino na kolo ali skiro	13
Vaja 3: Preizkusi učinkovitost vetrnice in turbine z multimetrom ter primerjaj meritve	13
Vaja 4: Poveži LED luč na vetrno turbino in ujemi veter!	14
O avtoricah	18
Kolofon	19

Uvod - Potek delavnice
Na delavnici »Ujemi veter« bomo spoznali, kako so se v umetnosti in znanosti pojavljali koncepti, ki se danes uporabljalo pri učinkoviti rabi vetrne energije. Da vinci in Vincent Van Gogh sta prav tako razmišljala o gibanju vetra in njegovemu vplivu na ostala telesa, od vedno pa si je človek želel leteti in posnemati ptice, ki mojstrsko obvladujejo zračne tokove. Poglejte si galebe na morju!
Naučili se bomo, kakšne oblike povzročajo več ali manj zračnega upora in to znanje uporabili pri oblikovanju lastnih vetrnic. Vetrnice bomo potem pritrdili na elektromotorje, ki jih najdemo v odsluženih CD-ROM-ih ter naš generator elektrike pritrdili na kolo. V drugem delu delavnice bomo izvedli meritve, koliko energije lahko proizvedemo samo z močjo vetra, ki nam piha nasproti, ko se vozimo s kolesom ali skirojem. Na koncu bomo na našo vetrno turbino priključili še LED lučko, da bomo v prometu bolj vidni.

Kaj je aerodinamika?
(kaj pravi znanost?)

Slika 1. 1 Zračni upor pri kolesarju (Vir: https://www.cyclingabout.com/fascinating-aerodynamics-bikepacking-bicycle-touring/)

Dinamika tekočin je veda, ki se ukvarja z analizo premikajočih se tekočin in njihovo interakcijo s trdnimi telesi ali drugimi tekočinami na njihovem robu. 
Aêrodinámika je veja dinamike tekočin, ki se preučuje premikanje zraka in sile, ki delujejo na premikajoča se telesa v gibanju. Razumevanje aerodinamike omogoča predvsem računanje sil in navorov na telesa v toku zraka. 
Turbulenca nastane, ko se zrak, ki ga zagreje sonce, na zemeljskem površju razširi. Razširjen zrak se dvigne v višave, ustvari nekakšen zračni vrtinec, ki se dvigne, ohladi in kondenzira v oblak. Tako nastane najlažje opazna vrsta turbulence, posebej, ko se vozimo z letalom – konvektivna turbulenca. Do tega pa ne pride vedno, ko se dviguje topel zrak. Za razliko od konvektivnih turbulenc, ki so vidne kot oblaki, pa je s prostim očesom nemogoče zaznati turbulenco čistega zraka. Ta se pojavi, ko je naraščajoči vroči zrak preveč suh, da bi se lahko oblikoval v oblak.
Zračni upor (ang. »Drag«) je sila, ki nastane pri premikanju telesa skozi zrak in je nasprotna smeri gibanja. Kdor se giba dvakrat hitreje, premaguje štirikratni upor. Hitrejši kot smo, več energije bo proizvedla naša vetrna turbina.
Izračuna se po tej enačbi:
D = 1/2 ρV^2 AC_D

D … zračni upor (ang. Drag)
ρ … gostota zraka (odvisna od nadmorske višine
 – 1 ob morski gladini, višje kot gremo, nižja je gostota)
V … hitrost premikanja (kolesa)
A … sprednja površina kolesarja
CD … koeficient upora
Ta enačba naj bo v pomoč pri oblikovanju tvoje vetrnice. Vidimo, da lahko na učinkovitost vetrnice vplivamo s hitrostjo, s katero poganjamo kolo ali skiro in kakšna je površina, ki nasprotuje zračnemu toku. Prav tako pri oblikovanju upoštevamo še različne koeficiente upora.
Zračni upor pri različnih oblikah:

Davincijev zračni vijak
(kaj pravi umetnost?)
Leonardo da Vinci je bil znanstvenik in inžiner, ki je bil očaran nad naravo in je imel hkrati um naravnan za reševanje problemov. Tako je lahko združeval umetnost in znanost. Na letenje je gledal z drugačne perspektive in vedel je, da se lahko razume z matematičnimi koncepti. Zato je meril moč vetra in oblikoval več letečih naprav.

Slika 2.1: Davincijev zračni vijak (Vir: https://theconversation.com/leonardo-da-vincis-helicopter-15th-century-flight-of-fancy-led-to-modern-aeronautics-116241
Turbulentni um Vicenta Van Gogha je ujel turbulenco
 
Slika 1.1: Van Gogh : Zvezdnata noč (Stary Night)	
Slavni umetnik Van Gogh je v njegovem delu »Zvezdnato nebo« iz leta 1889 upodobil svetlobo lune in obliko oblakov kot delujejo turbulentni dinamični sistemi. Kako deluje turbulenca in gibanje tekočin je še danes eno izmed nerazrešenih misterijev moderne fizike.

Znanstveniki so se želeli prepričati, ali obstaja povezava med Van Goghovo umetnino in med turbulenco, ki so jo znanstveniki merili ob preučevanje naravnih pojavov. Ugotovili so, da je van Gogh v svojih umetninah, posebej v delih, ki jih je naslikal v obdobju, ko je bilo njegovo psihično stanje najslabše, risal naravno turbulentnost s presenetljivo matematično natančnostjo.	Poglej več o tej zgodbi 
na TED govoru na Youtube:

Viri:
https://www.ted.com/talks/natalya_st_clair_the_unexpected_math_behind_van_gogh_s_starry_night
https://www.npr.org/sections/13.7/2015/04/01/396637276/van-goghs-turbulent-mind-captured-turbulence
Slika 1.1: https://i.redd.it/832vtw88y4v11.jpg (5. 5. 2023)

Kako zberemo energijo vetra?
(kaj pravi tehnologija?)

VAWT / HAWT – kratice  za vetrne turbine z navpično osjo vrtenja in vetrne turbine z vodoravno osjo vrtenja v angleškem jeziku.
Vetrnice so lahko zajemajo zrak vertikalno ali horizontalno in tako proizvajajo energijo. Učinkovitost vetrnice merimo tako, da delimo hitrost elise z hitrostjo vetra, kar nam da koeficient hitrosti elise.

Oglej si video kakšne zanimive vetrne turbine že obstajajo:  
https://www.youtube.com/watch?v=wvWVTnFzT6U

Slika 3.1: Vetrnica, ki ima obliko ptičjih kril, da povzroča manj hrupa in je manj nevarna za ptice. Vir: https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-4161090/Hummingbird-wind-turbine-flaps-giant-wings.html

Kako vetrnica proizvaja električno energijo?

Zanimivosti: 
	Učinkovitost vetrnic ne more preseči Betzove limite (0.59), ali pač?

Betzova limita

Če kolesarimo v ohlapnih oblačilih smo 5 % počasnejši (za 100 kilometrov potrebujemo približno 10 minut več časa).

VENTURI efekt

Kaj narediti, ko motor ne proizvede dovolj izhodne moči, da bi zadostovala za poganjanje naprav? Pokličemo Tata Joulov!

Kaj potrebujemo
Orodje
	Multimeter,
	Škarje
	Palica

Materiali
	Šablona in trši papir
	Pritrditev (oprijemalo) 
	Visokosvetilna LED luč (navadna lučka)
	Žičke
	2 vijaka in 2 matici za pritrditev vetrne turbine na kolo ali skiro (lahko pa uporabite tudi plastične vezice – najbolje take, ki so za večkratno uporabo, da ne smetimo, če res ni potrebno)
	brezkrtačni elektromotor iz starega CD-roma ali motor iz hladilnika matične plošče na odsluženem računalniku (to komponento lahko najdete na starih, odsluženih osebnih računalnikih).

Postopek, kako odvijačiti vse komponente, da pridemo do motorja najdete tukaj: QR coda

Napotki za izdelavo vetrne turbine
Vaja 1: Sestavi vetrnico 
Pri tej vaji bomo narisali in izrezali našo vetrnico. Pri obliki elis bomo si pomagali z novim znanjem. Na koncu knjige najdete nekaj vzorcev vetrnic, ki smo jih že spoznali, lahko pa izdelate čisto svojo obliko in ugotovite, ali je ta oblika učinkovitejša od drugih.
Ko je vetrnica izdelana, jo priklopimo na motor in multimeter.
Vaja 2: Pritrdi vetrno turbino na kolo ali skiro
Naš generator elektrike pritrdimo na kolo z vezicami.

Vaja 3: Preizkusi učinkovitost vetrnice in turbine z multimetrom ter primerjaj meritve
Odmerjena pista dolžine 100 m bo naš poligon za merjenje, koliko voltov energije lahko proizvedemo z vožnjo kolesa ali skiroja. Poženi kolo in poglej na multimeter. Izmerjeno vrednost si napiši v knjižico in jo primerjaj z drugimi.

Moja vetrnica proizvede ………………………….. mV izhodne moči pri vožnji na 100 m.
Katera oblika je bila najbolj učinkovita?
Vaja 4: Poveži LED luč na vetrno turbino in ujemi veter!
Zdaj ko smo videli, da nam je uspelo izmeriti veter, ga lahko še uporabimo tako, da na cesti postanemo bolj vidni in na vetrnico priklopimo dodatno lučko. Ali sveti?
Za izdelavo učinkovitejše oblike vetrnice za zajem vetra lahko pogledaš naslednje modele, ki so bili oblikovani tako, da najbolj izkoristijo lastnosti aerodinamike in upoštevajo koeficient zračnega upora pri obliki. Nekaj vzorcev za izdelavo vetrnice najdeš tudi  na strani X in Y.  Prav tako si lahko pomagaš z informacijami iz prvega poglavja Kaj pravi znanost.

Nekaj vzorcev za izdelavo vetrnice:
 
 
Moje ideje za izboljšanje učinkovitosti vetrne turbine:

O avtoricah

Maša Dobrina je ustvarjalna razmišljevalka, navdušenka nad biomimikrijo in inženirka zvoka z diplomo Komunikologije (Medijskih komunikacij). Na podlagi strokovnega znanja s področja programiranja, 3D modeliranja in zvočnega inženiringa, Maša ustvarja v rešitve usmerjene ideje, ki pomikajo meje tega, kar je mogoče. Osredotoča se na uporabo koncepta zmanjšanja entropije v sistemih z navdihom inženiringa in oblikovanja v naravi ter tako razvija inovativne rešitve za življenjske izzive. Kot podjetnica, umetnica, zvočna inženirka in producentka ima Maša raznolik sklop spretnosti, ki ji omogoča, da se z multidisciplinarnim pogledom približa izzivom. Zanima jo raziskovanje tem o AI, avtomatizaciji, strojnem učenju in ustvarjalnosti. Je tehnološki optimist in verjame, da umni ljudje uporabljajo tehnologijo, manj umne pa uporabljajo lastniki tehnologij.
Monika Pocrnjić
Vstavi BIO

Kolofon
Naslov:  Ujemi veter
Podnaslov: Naredi sam (DIY) (9+) (Radovednež do Raziskovalec, težavnost 1-2)
Avtorici delavnice: Maša Dobrina, Monika Pocrnjić 
Avtorica labbooka: Maša Dobrina
Fotografije in sheme: Maša Dobrina
Prelom in oblikovanje: Maša Dobrina
Lektura: Maša Dobrina
Produkcija delavnice: MKC Maribor, Platforma konS
Kraj in založba: Novo mesto, LokalPatriot
Leto izida: 2023
Naslov knjižne zbirke, štetje v zbirki: Labbook konS, x. knjižica
Naklada:  200 izvodov
Brezplačna publikacija

Labbook je nastal v okviru projekta konS - Platforma za sodobno raziskovalno umetnost. Projekt konS - Platforma za sodobno raziskovalno umetnost je bil izbran na javnem razpisu za izbor operacij “Mreža centrov raziskovalnih umetnosti in kulture”. Naložbo sofinancirata Republika Slovenija in Evropska unija iz Evropskega sklada za regionalni razvoj.

CIP – Kataložni zapis o publikaciji
Narodna in univerzitetna knjižnica. Ljubljana
780.653:621.3(035)

DOBRINA, Maša
Ujemi veter : labbook : naredi sam (DIY) (9+) : raziskovalec, težavnost 2 /
[avtorica Labbooka Maša Dobrina ; avtorica uvodnega besedila Maša Dobrina ; fotografije in sheme Maša Dobrina]. Novo mesto : LokalPatriot, 2023. – (Labbook k3ons ; knjižica ??)
ISBN 978-961-92137-8-0
COBISS.SI-ID 117399555

Edit summary