Horizon FCJJ-37 User guide [pl]

Instrukcja do Zestawu eksperymentalnego Horizon FCJJ-37 www.conrad.pl

Ver. 1.00.PL

Strona 1 z 43

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

Instrukcja do Zestawu eksperymentalnego Horizon FCJJ-37 www.conrad.pl

OSTRZEŻENIE: Aby uniknąć ryzyka uszkodzenia mienia, poważnych obrażeń lub śmierci:

Ten zestaw jest przeznaczony do użytku wyłącznie przez osoby powyżej 12 roku życia i tylko pod nadzorem osób dorosłych, którzy przeczytali i zrozumieli instrukcje dotyczące bezpieczeństwa i obsługi, zawarte w niniejszej instrukcji obsługi. Nie wolno, pod żadnym pozorem pozwalać dzieciom poniżej 12 roku życia zbliżać się do zestawu, gdyż zawiera małe elementy, które mogą zostać połknięte. Niektóre konfiguracje w zestawie wytwarzają gazy, które można bardzo łatwo zapalić. Nie należy korzystać z zestawu lub którykolwiek ze składników do innych celów niż podano w niniejszej instrukcji. Przeczytaj uważnie instrukcję obsługi, przed użyciem i miej ją zawsze gotową pod ręką w celach informacyjnych!

1. Ogólne informacje odnoszące się do bezpieczeństwa podczas składania

uruchomienia oraz eksploatacji pojazdu.

Aby zapobiec poważnemu uszkodzeniu zdrowia oraz poważnych kontuzji lub ran należy:

1. Przeczytać ze zrozumieniem całą niniejszą instrukcję przez rozpoczęciem składania zestawu

2. Zestaw jest przeznaczony wyłącznie dla osób, które ukończyły 12 rok życia oraz wyłącznie pod nadzorem

osób dorosłych, które wcześniej zapoznały się i w pełni zrozumiały niniejszą instrukcję obsługi.

3. Do złożenia zestawu potrzebne będą odpowiednie narzędzia. Należy też zachować szczególną ostrożność,

aby zapobiec poważnym kontuzją.

4. Niektóre części są bardzo małe i bardzo delikatne; należy zachować szczególna ostrożność podczas ich

składania i łączenia, by uniknąć ich uszkodzenia. Należy obchodzić się ze szczególną ostrożnością ze wszystkimi częściami składowymi niniejszego zestawu.

5. Nie należy stosować ani wykorzystywać komponentów niniejszego zestawu w innym celu, jak tylko teki jaki

jest przedstawiony w tej instrukcji. Pod żadnym pozorem nie wolno rozdzielać lub przerabiać żadnej części

niniejszego zestawu!

6. Należy trzymać ręce oraz inne części ciała z dala od łopatek turbin, podczas gdy są w ruchu!!

Niezastosowanie się do tego punktu może skutkować utratą kończyn, poważnym uszczerbkiem na zdrowi lub, w ekstremalnych przypadkach śmiercią!

7. Z powodu małych części, które wchodzą w skład zestawu, nie nadaję się on dla dzieci poniżej 12 roku życia

pod żadnym pozorem!

8. Należy bardzo dokładnie umyć ręce po skończonej zabawie.

9. Należy dokładnie zapoznać z informacjami dotyczącymi obsługi zestawu baterii, które znajdują się w

zestawie, zanim rozpoczniemy użytkowanie zestawu!

2. Wprowadzenie do możliwości, jakie dają odnawialne źródła energii

Nasza cywilizacja opiera pozyskiwanie energii z ogniw opartych na technologii spalania węgla, które potrzebują 100000 razy więcej surowca, niż jest go obecnie dostępnego. Powstaje więc pytanie, czy obecne źródła zostaną wyczerpane w najbliższej przyszłości, czy energia pozyskiwana w ten sposób wystarczy aby zaspokoić stale rosnące zapotrzebowanie współczesnych Państw na energię? Rosnąca niestabilność geopolityczna w rejonach, które są głównych dostawcą ropy naftowej i gazu ziemnego sprawia, że współczesna ekonomia znajduje się pod ogromną presją. Ropa naftowa pozostaje jednym z głównych surowców potrzebnych do utrzymania wzrostu gospodarczego, dlatego poszukiwanie nowych technologii, które mogą zmniejszyć to uzależnienie staje się jednym z najważniejszych, pod względem ekonomicznym, zadać jakie stoją przed naukowcami na całym Świecie. Bezpieczeństwo narodowe większości Państw zależy teraz od tego, czy uda się w niedługim czasie znaleźć rozwiązania alternatywne, które będą potrafiły znacznie ograniczyć uzależnienie od ropy naftowej. Jednyą z takich możliwości dają właśnie ogniwa paliwowe oparte na wodorze.

Międzynarodowa Agencja Energii elektrycznej na świecie przewiduje, że pojemność mocy generowanej wzrośnie do prawie 5,8 mln megawatów do roku 2020 , w porównaniu z około 3,3 mln w roku 2000. Jednak na świecie podaż paliw kopalnych – obecnie naszego głównego źródła energii elektrycznej - zacznie się wyczerpywać w latach

2020 do 2060 r, zgodnie z informacjami podanymi przez najlepszych analityków przemysłu naftowego .

Strona 2 z 43

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

Instrukcja do Zestawu eksperymentalnego Horizon FCJJ-37 www.conrad.pl

W przeciwieństwie do paliw kopalnych , odnawialnych źródeł energii nie zabraknie . W ciągu jednego dnia ,światło słoneczne które dociera do Ziemi wytwarza wystarczająco dużo energii, aby sprostać obecnym Światowemu

Zapotrzebowaniu na moc przez osiem lat!! Na Równiku, każdy metr kwadratowy ziemi jest wystawiony na działanie wystarczającej ilości światła słonecznego

do produkcji 1700 kWh energii rocznie. Średnia moc wynosi od 850 kWh/m2 w Europie Północnej , 1200 kWh/m2 w Europie Środkowej i 1,200-2,000 kWh/m2 w południowej Europie i basenie Morza Śródziemnego . Natura oferuje wiele możliwości wytwarzania energii odnawialnej. Pozostaje tylko pytanie, jak przetworzyć energię światła słonecznego , wiatru, biomasy lub wody na energię elektryczną czy cieplną skutecznie , przyjazne dla środowiska , i przede wszystkim efektywnie!!

Technologie oparte na Odnawialnych Źródłach Energetycznych, takich jak energia wiatrowa, słoneczna , wodna, energia geotermalna i organiczna bioenergia, są o wiele bardziej przyjazne dla środowiska niż konwencjonalne technologie energetyczne , które opierają się na paliwach kopalnych. Paliwa kopalne w znacznym stopniu przyczyniają się do wielu problemów środowiskowych - gazów cieplarnianych, zanieczyszczenia powietrza, wody i degradacji gleby i środowiska naturalnego – podczas gdy odnawialne źródła

energii przyczyniają się bardzo mało lub wcale . Gazów cieplarnianych ( dwutlenek węgla, metan, podtlenek azotu, węglowodory i chlorofluorowęglowodory) otaczają atmosferę ziemską jak niczym kocem termicznym, dzięki czemu rozgrzewające promienie słoneczne zatrzymując ciepło blisko powierzchni Ziemi. Ten naturalny efekt cieplarniany utrzymuje średnią temperaturę powierzchni Ziemi w około 33 ° C ( 60 ° F). Naukowcy uważają, że zwiększenie wykorzystania paliw kopalnych znacznie większych emisji gazów cieplarnianych, w szczególności dwutlenku węgla, tworząc zwiększony efekt cieplarniany, znany jako globalne

ocieplenie klimatu Planetu. Zarówno zanieczyszczenia oraz globalne ocieplenie stwarzają poważne zagrożenie dla zdrowia ludzi, ponieważ przyczynia się do choroby płuc, astmie, raka płuc i infekcji górnych i dolnych dróg oddechowych.

Znaczący globalny wysiłek włożony w badania technologie czystej energii skupia się na gromadzeniu, przechowywaniu i dostarczaniu energii, skutecznie i co najważniejsze bez szkody dla naszej planety .

Nawet największe przedsięwzięcia są w mniejszym lub większym stopniu związane z wykorzystaniem ropy naftowej. Paliwa kopalne zawierają dużą ilość węgla, spalanie paliwa w silnikach naszych samochodów powoduje emisję dużej ilości toksycznych spalin a wszystko to w efekcie powoduje bardzo duże zanieczyszczenie naszych miast oraz przedostanie się ogromnych ilości dwutlenku węgla do atmosfery ziemskiej. Duże ilości dwutlenku węgla powodują powstanie efektu cieplarnianego oraz wpływają na globalne ocieplanie się klimatu. Przez ponad 100 lat ludzkość wykorzystała ogromne ilości paliw kopalnych, co spowodowało znaczne zwiększenie średniej temperatury na Świecie. Globalne ocieplenie klimatu można zaobserwować przez nasilające się oraz bardzo gwałtowne burze, powiększaniem się stref pustynnych, obkurczanie strefy wiecznego śniegu w masywach górskich, topnieniem ludowców biegunowych, zmianą kierunku płynięcia prądów oceanicznych oraz podnoszeniem się poziomu wód. Efekty są coraz bardziej widoczne i wpływają na nasze życie codzienne.

Niektóre kraje za pomocą odnawialnych źródeł energii wspierają rozwój gospodarczy i stymulują lokalną gospodarkę. W wielu przypadkach, pieniądze wydane na energię odnawialną pozostają w społeczności, która może się cieszyć czystszym powietrzem i oszczędnościami związanymi z produkcją energii. Poprzez rozwój odnawialnych źródeł energii, które często zatrudniają całe rodziny do gromadzenia zasobów

i produkcji energii lokalnej, przeznacza się pieniądze na lokalną gospodarkę, przyczyniając się do tworzenia miejsc pracy i wzrostu dobrobytu lokalnego.

3. Informacje o Zestawie szkoleniowym - energia odnawialna Horizon FCJJ-37

Zestaw edukacyjny - Energia odnawialna jest modułowym zestawem i specjalistycznym narzędziem przeznaczonym do zaprezentowania funkcjonowania technologii czystej energii w miniaturowej skali. Za pomocą tego zestawu można wykonać cały miniaturowy system do produkcji energii odnawialnej. Zestaw jest modułowy,

dzięki czemu użytkownicy mogą dowiedzieć się krok po kroku o budowie całego systemu, konfiguracji układu na różne sposoby i wizualizację całego systemu od samego początku do samego końca. Użytkownicy mogą dowiedzieć się o energii odnawialnej bezpośredniego przy użyciu technologii słonecznej czyli fotowoltaicznej,

Strona 3 z 43

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

Instrukcja do Zestawu eksperymentalnego Horizon FCJJ-37 www.conrad.pl

zapoznać się z eksperymentem do elektrolizy do generowania i przechowywania wodoru i odkryć jak wodór można stosować jako nośnik energii odnawialnej, który może zasilać wiele aplikacji za pomocą ogniw paliwowych. Zestaw ten stanowi doskonałą okazję do poznania ciekawych perspektyw energii odnawialnej , jak również

podstawowych zasad fizyki i chemii. Pokazuje to użytkownikom, jak energia odnawialna może być wykorzystywana, przechowywana i ponownie wykorzystywana we wszelkiego rodzaju aplikacjach i dlaczego wodór może być bardzo wyjątkowym połączeniem pomiędzy naturalnymi źródłami energii i urządzeniami energetycznymi zużywających tą energię - przy użyciu technologii ogniw paliwowych . Ciesz się tym ekscytującym zestawem edukacyjno-naukowym i zacznij budować własny, zasilany energią powstałą z wodoru, Świat!

Lista części.

A. Śmigła do wiatraka B. Podwójny wtyk bananowy C. Elektrolizer D. Zbiornik na wodór E. Zbiornik na tlen F. Zbiornik na gaz G. Gumowe rurki H. Śruby i piny zabezpieczające I. Zestaw baterii J. Pin czarny I czerwony K. Strzykawka L. Stojak I rama do silnika i wiatraka

M. Nakładka do mocowania śmigła N. Korpus główny

O. Podstawa korpusu

P. Śmigła turbiny wiatrowej Q. Element montażowy do turbiny wiatrowej

R. Ogniwo paliwowe S. Małe koło do samochodu T. Podstawa ogniwa paliwowego U. Podstawa Elektrolizera V. Podstawa zbiornika na wodę W. Podstawa do LED X. Podstawa modułu płytki obwodów drukowanych Y. Panel Solarny Z. Adaptery, przyłączki i zawór płukania

Do złożenia potrzebne jest jeszcze kilka rzeczy, które nie są częścią zestawu:

1. Śrubokręt i podnośniki nie są dostarczane w zestawie.

2. Baterie alkaliczne AA są wymagane, gdy używany jest dołączony do zestawu zestaw baterii!!!

3. Destylowana lub oczyszczona woda (H2O) nie są częścią dostawy i należy ją zakupić samodzielnie.

Strona 4 z 43

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

Instrukcja do Zestawu eksperymentalnego Horizon FCJJ-37 www.conrad.pl

4. Informacje ogólne o produkcie

Zestaw eksperyment Horizon Renewable Energy Science Education Set FCJJ-37 to futurystyczny zestaw edukacyjny,

który demonstruje jeden z najbardziej ekscytujących i zaawansowanych rozwiązań dwudziestego pierwszego wieku. Urządzenie pracuje wykorzystując w 100% czyste paliwo, wytworzone za pomocą odwracalnych ogniw paliwowych, które zamieniają wodę w wodór przy pomocy promieni słonecznych. Nadszedł bowiem czas na prezentację wszystkich korzyści jakie niesie ze sobą wykorzystanie nowoczesnych ogniw paliwowych opartych na wodorze. Do najważniejszych zaliczyć można: poprawę naszego środowiska, zmniejszenie wpływu rosnących cen paliw na nasze budżety domowe oraz zmniejszenie uzależnienie gospodarki od dostaw ropy naftowej.

Naukowcy i laboratoria na całym Świecie szukają sposobu na zaspokojenie stale rosnącego zapotrzebowania na energię, które nie wiąże się z dewastacją środowiska oraz narażeniem naszej Planety na kolejne niebezpieczeństwa. Jednym z alternatywnych źródeł energii jest wodór, który można otrzymać z tzw. czystych i w pełni odnawialnych źródeł, takich jak wiatr, słońce i woda. Stosując urządzenie zwane elektrolizerem, można otrzymać wodór ze zwykłej wody. Następnie ogniwa paliwowe zamieniają czysty wodór w energię elektryczną, którą można zasilać różne urządzenia i maszyny, jak samochody, czy domowy sprzęt elektroniczny.

Zestaw do produkcji wodoru w przejrzysty sposób przybliża użytkownikowi najnowszą technologię prosto z laboratorium, dając możliwość zapoznania się z osiągnięciami współczesnej fizyki i chemii oraz wprowadza w Świat przyszłości, gdzie energię będzie można w prosty sposób otrzymywać ze zwykłej wody – oto nadchodzi era WODORU!

Strona 5 z 43

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

Instrukcja do Zestawu eksperymentalnego Horizon FCJJ-37 www.conrad.pl

5. Odkrywanie Odnawialnej Energia Słonecznej, czyli Fotowoltaiki!

Tworzenie energii elektrycznej z energii dostarczonej przez promienie słoneczne

Zestaw edukacyjny – energia odnawialna zawiera słoneczne ogniwo fotowoltaiczne, które będzie używane w większości

naszych doświadczeń jako wspaniały sposób na zgromadzenia energii odnawialnej jaką dostarczają nam promienie pochodzące od naszej gwiazdy, czyli od słońca.

Słowo "fotowoltaiczny" jest połączeniem dwóch słów: " photo ", czyli światło , a " voltaic" , odnosząc się do woltów (czyli jednostki napięcia elektrycznego). Tak więc technologia fotowoltaiczna (PV), opisuje proces wytwarzania energii elektrycznej ze światła.

Kluczem do tego sposobu jest stosowanie materiału półprzewodnikowego, który może być przystosowany do uwalniania elektronów, ujemnie naładowane cząstki, które stanowią podstawę elektrycznej. Najbardziej powszechnym materiałem półprzewodnikowym wykorzystywanym w ogniwach słonecznych jest krzem, który można najbardziej powszechnie znaleźć w zwykłym piasku. Wszystkie komórki pv (fotowoltaiczne) muszą mieć co najmniej dwie warstwy, takich półprzewodników , z których jeden nosi ładunki dodatnio naładowane, a jeden nosi ładunki naładowane ujemnie.

Kiedy światło świeci (pada) na powierzchnię półprzewodnika ,pole elektryczne w poprzek połączenia pomiędzy tymi dwoma warstwami powoduje przepływ energii elektrycznej, generując prąd stały (z angielska DC, czyli Direct Current). Im większe

jest natężenie światła, tym większy przepływ prądu można wygenerować za pomocą ogniwa.

Panele Solarne PV są zupełnie inne od systemów instalacji solarnej, gdzie promienie słoneczne są wykorzystywane do

wytwarzania ciepła, wykorzystywanego zwykle do podgrzania (produkcji) ciepłej wody w domu czy do basenów.

Koszty wytwarzania energii słonecznej za pomocą ogniw fotowoltaicznych są nadal wysokie, ale zmniejszyły się znacząco w ciągu ostatnich dwudziestu lat. Nowe generacje technologii słonecznych – fotowoltaicznych (pv) pojawiają się za sprawą prowadzonych badań nad wytwarzaniem nowych materiałów, potrzebnych do wytworzenia samych ogniw.

W ciągu najbliższych lat, możemy spodziewać się, że niedrogie materiały fotowoltaiczne będą tanie w produkcji jak

wydrukowanie gazety, które będą naniesione na specjalne rolki elastycznej folii. Elastyczne materiały fotowoltaiczne są już "rozwijane" na dachach magazynów, a niektóre z tych systemów magazynowych są teraz w stanie dostarczyć energię, która

jest wysyłana z powrotem do lokalnej sieci energetycznej, tak aby zabezpieczyć dostawy zasilania w czasie największego zapotrzebowania na energię, czyli podczas szczytów energetycznych.

Strona 6 z 43

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

Instrukcja do Zestawu eksperymentalnego Horizon FCJJ-37 www.conrad.pl

Eksperyment 1: Użycie słonecznego ogniwa fotoelektrycznego do zasilenia migoczącego światła.

Do zmontowania potrzebne są następujące elementy zestawu, które należy odszukać i przygotować:

B. Podwójny wtyk bananowy

W. Podstawa do LED X. Podstawa modułu płytki obwodów drukowanych Y. Panel Solarny

Użyj czerwonego i czarnego kabla (B) do podłączenia modułu fotowoltaicznego (Y) do Podstawa modułu płytki obwodów drukowanych (X). Użyj czerwonej końcówki kabla do czerwonego gniazda wejściowego, a czarnej do czarnego gniazda

wejściowego.

Podłącz moduł migające światła (Podstawa do LED – część W) do Podstawa modułu płytki obwodów drukowanych (X) przy użyciu czerwonego i czarnego kabla (b). Użyj czerwonego kabla do czerwonego gniazda wejściowego, a czarnego do czarnego gniazda wejściowego.

Umieścić ogniwo słoneczne (Y), w bezpośrednim, silnym świetle słonecznym.

Jeżeli jeśli jesteś w bezpośrednim świetle słonecznym, widać jak światła zaczynają migać, od momentu jak tylko połączony został ostatni kabel pomiędzy modułem migającego światła i Podstawa modułu płytki obwodów drukowanych. Światło będzie świeciło w dalszym ciągu tak długo, jak ogniwo słoneczne jest wystawione na działanie światła słonecznego.

Natomiast przestanie działać tak szybko, jak światło słabnie lub zaniknie i wznowi pracę, gdy światło słoneczne pojawi się z powrotem.

Eksperyment 2: Użycie panel słoneczny do zasilania małego wentylatora i małego koła samochodu.

Złożenie zespołu małego wentylatora zasilanego elektrycznie:

Znajdź jeden z adapterów okrągłych (Z1) i moduł elektryczny silnika (L), podłączyć adapter do osi silnika i zaciśnij go na osi. Upewnij się, że adapter jest odpowiedni przymocowany do podstawy osi silnika i oś może się obracać swobodnie, beż najmniejszych problemów i bez przeszkód (zobacz zdjęcia A i B).

Trzymając łopatki śruby (Śmigło A), wciśnij je do adaptera (Z1). Upewnij się, że oś śmigła i silnika są podłączone mocno i ostrze obraca się swobodnie, beż żadnych przeszkód (patrz rysunek C & D).

Strona 7 z 43

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

Instrukcja do Zestawu eksperymentalnego Horizon FCJJ-37 www.conrad.pl

Złożenie małego, zasilanego elektrycznie koła samochodowego:

Odłącz łopatki śruby z modułu silnika. Przytrzymaj jeden z adapterów (Z 2), który jest złączem podwójnym. Skieruj duży otwór na osi silnika i wciśnij go na oś. Upewnij się, że adapter jest odpowiednio przymocowany do podstawy osi silnika i oś obraca się swobodnie, bez żadnych przeszkód (patrz rysunek A poniżej).

Trzymaj małe koła samochodu (S), i wciśnij je na adapter. Upewnij się, że koła i oś silnika są połączone odpowiednio mocno i koła mogą się swobodnie obracać, bez żadnych przeszkód (patrz rysunek B i C poniżej).

Uwaga: Moduł wiatraczka i koła potrzebuje więcej energii do funkcjonowania; Dlatego będzie działać tylko wtedy, gdy panel słoneczny jest wystawiony na bardzo silne światło słoneczne!!

Użyj czerwonego i czarnego kabla (B) do podłączenia modułu fotowoltaicznych (Y) do Podstawa modułu płytki obwodów drukowanych (X). Użyj czerwonego kabla do czerwonego gniazda wejściowego, a czarnego kabla do czarnego gniazda wejściowego.

Podłącz zmontowany moduł wiatraczka lub koła do Podstawa modułu płytki obwodów drukowanych (X) przy użyciu

czerwonego i czarnego kabla (b). Użyj czerwonego kabla do czerwonego gniazda wejściowego, a czarnego kabla do czarnego gniazda wejściowego.

Strona 8 z 43

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

Instrukcja do Zestawu eksperymentalnego Horizon FCJJ-37 www.conrad.pl

Jeśli panel słoneczny jest wystawiony na silne działanie promieni słonecznych, moduł łopatkowego wiatraczka lub koła samochodu ruszy natychmiast. Wentylator może potrzebować pomocy, aby zacząć pracę: po podłączeniu, po prostu przesuwaj ostrze wirnika w dół za pomocą palca a łopatki powinny „zaskoczyć” i rozpocząć poruszanie się na własną rękę.

Wentylator będzie ciągle pracować tak długo, jak moduł wystawiony jest na działanie dostatecznie silnego światła słonecznego.

Wnioski:

Bezpośredni energia słoneczna działa tak długo, jak masz dużo mocnego światła słonecznego i dobrą pogodę. To stanowi podstawę dla jednego z podstawowych ograniczeń stojących na drodze do powszechnego korzystania z odnawialnych systemów energetycznych: przerywany charakter odnawialnych źródeł energii. Rozwiązaniem tego ograniczenia jest

przechowywanie energii wytwarzanej przez te niewyczerpane, ale przerywane w zasilaniu źródła energii.

W ostatnich latach wykorzystywano różne rozwiązani na przechowywanie zgromadzonej energii, w tym akumulatory, koła zamachowe, ultra-kondensatory, elektrownie wodne szczytowo-pompowe oraz magnesów nadprzewodzących. Rozwiązania te sprawdzały się różnym powodzeniem, ale wszystkie mają istotne wady, takie jak samorozładowania (czyli utrate

zgromadzonej energii w ciągu upływu czasu), wysokie koszty, oraz wykorzystanie materiałów toksycznych w ich konstrukcji. Na szczęście jest to nowa, lepsza i dużo bardziej wydajna opcja magazynowania energii: wodór!

W kolejnym rozdziale pokażemy, że wodór może być wytwarzany przy użyciu ogniw baterii słonecznych w procesie "przechowywania" energii słonecznej i może być następnie stosowany jako paliwo w ogniwach paliwowych do wytwarzania energii elektrycznej przydatnej do wielu różnych zastosowań. Rzeczywiście, wodór może "magazynować" i "dostarczać" energii elektrycznej wygenerowanej poprzez energię ze słońca, do wykorzystania w dowolnym czasie i w dowolnym miejscu

- niekoniecznie w stałej lokalizacji systemu baterii słonecznych. Wodór może być przechowywany w niewielkich pojemnikach, a nawet butelkach butelek, a specjalne zbiorniki do przechowywania większych ilości są obecnie opracowywane specjalnie dla samochodów.

Strona 9 z 43

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

Instrukcja do Zestawu eksperymentalnego Horizon FCJJ-37 www.conrad.pl

Systemy Generowania energii odnawialnych

W przeszłości wiele czynników ograniczało produkcję przechowywania i transport energii odnawialnych. Przy połączonym zastosowaniu elektrolizera, sposób przechowywania i transportowania wodoru poza ogniwem paliwowym nie jest już problemem, a moc elektryczna z odnawialnych źródeł energii, może być dostarczany tam gdzie aktualnie jest potrzebna.

Wodór może być produkowane w sposób zrównoważony z odnawialnych systemów energii bez emisji dwutlenku węgla. Przykładem takiego systemu jest stosowanie panelu słonecznego, turbiny wiatrowej lub generatora mikro-wodnego na konwersję energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną, która napędza elektrolizer. Elektrolizer odpowiada

za rozpada wody na wodór i tlen. Wodór jest przechowywany do wykorzystania przez ogniwa paliwowe, natomiast tlen uwalniany jest do atmosfery. Tak więc, kiedy świeci słońce, wieje wiatr lub płynie woda, elektrolizer może produkować

wodór. System zasilania zawierające wodór ze źródeł odnawialnych i ogniwa paliwowego jest systemem zamkniętym, tak więc żaden z produktów lub reagentów (woda, wodór i tlen) nie jest tracony do środowiska zewnętrznego.

Woda poprzez elektrolizer jest przekształcana w gazy. Gazy są przetwarzane z powrotem do wody. Energia elektryczna wytwarzana przez panel słoneczny zostanie przeniesiona na energię chemiczną w postaci gazów. Gazy mogą być przechowywane i transportowane, i można je z powodzeniem ponownie przekształcić na energię elektryczną. Systemy takie są naprawdę trwałe i mogą istnieć, tak długo, jak istnieje światło słoneczne – tak więc energia elektryczna może być dostępna gdzie i kiedy jest tylko potrzebna.

Strona 10 z 43

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

Instrukcja do Zestawu eksperymentalnego Horizon FCJJ-37 www.conrad.pl

Część 5: Wodór jako "Odnawialna" paliwo przyszłości

Nasze społeczeństwa potrzebują nowych, w pełni odnawialnych i zdecydowanie mniej dewastujących środowisko paliw. Taką możliwość daje właśnie wodór i jest to rozwiązanie długoterminowe. Wodór to jeden z najczęściej występujących pierwiastków w naszym Wszechświecie, który dodatkowo posiada najwięcej energii w stosunku do swojej masy właściwej. Paliwo wodorowe, które nie zawiera węgla, można wyprodukować za pomocą tradycyjnych, lub odnawialnych źródeł energii, takich jak słońce czy wiatr. Po wyprodukowaniu i „złapaniu” do odpowiednich akumulatorów, wodór może zostać przekształcony w energię, która może z powodzeniem zostać wykorzystana w wielu zastosowaniach, nawet jako paliwo do samochodów. Oznacza to, że paliwo, które tankujemy do naszych pojazdów może zostać wyprodukowane przez nas samych w nieograniczonych ilościach! Po przetworzeniu w silniku napędzanym wodorem, powstaje energia elektryczna oraz woda. Woda jest czystym H2O i może z powodzeniem być spożytkowana do produkcji nowej partii paliwa wodorowego, sprawiając, że proces jest ciągły i całkowicie pozbawiony toksycznych spalin i innych zanieczyszczeń! Oczywiście, aby to wszystko stało się możliwe, trzeba pokonać wiele trudności i rozwiązać szereg problemów, ale wszystko jest w naszych rękach i głowach.

Na całym Świecie uruchomionych zostało kilka projektów zwanych „Autostrada Wodorowa” (ang. Hydrogen Highway), co zaowocowało wybudowaniem ponad 200 stacji uzupełnienia wodoru, które mają pomóc w przemieszczaniu się pojazdom zasilanym energią wodorową.

Czym jest proces elektrolizy wody i na jakiej zasadzie działa?

Elektroliza to proces polegający na zamianie energii elektrycznej w energię chemiczną. Po doprowadzeniu ładunków elektrycznych (powstałych z energii odnawialnej, w naszym przypadku ze słońca) do destylowanej wody, siła dostarczonej energii rozrywa łańcuchy chemiczne pomiędzy wodorem a tlenem i powoduje powstanie gazów podstawowych (Tlenu i Wodoru). Wodór zostaje zatrzymany i przechowany w odnawialnym ogniwie paliwowym, jako paliwo.

Elektrolizer jest to urządzenie, które umożliwia przeprowadzenie elektrolizy wody, która w efekcie wytwarza wodór i tlen . Elektrolizery są dziś najczęściej stosowane do generowania wodoru przy stosunkowo niskich ciśnieniach (bardzo zbliżonych do ciśnienie atmosferyczne do około 200 funtów na cal kwadratowy ) i za pomocą płynnych elektrolitów zasadowych (KOH lub NaOH) . Przy tak niskich ciśnieniach, przechowywanie dużych ilości wodoru wymaga bardzo dużych zbiorników magazynowych. Jednym z rozwiązań tego sporego problemu jest zastosowanie odpowiednich sprężarek które pomagają w zwiększeniu ciśnienia wodoru. Jednakże ,energia niezbędna do tak dużego podniesienia ciśnienia wodoru , jak również koszty konserwacji sprężarek wodoru sprawiają, że ta opcja ta jest technologią zupełnie nieopłacalną na dużą skalę przemysłową. Co więcej ,działanie alkalicznych elektrolizerów wymaga częstej konserwacji która obejmuje usuwanie zużytego i wymianę na nowy elektrolitu o właściwościach silnie żrących . Nowe podejście do procesu elektrolizy wody to elektrolizery działające na zasadzie wymiany protonowej poprzez specjalną błonę, bardzo zbliżoną do tej, która jest częścią niniejszego zestawu (moduł elektrolizera ( A)) . Membrana Wymiany Protonów (and.: Proton Exchange Membrane, w skrócie „PEM”), która jest częścią elektrolizera, może być przeznaczona do generowania metodą elektrochemiczną wodoru pod ciśnieniem około 2000 psi (lub większego), w ten sposób eliminując potrzeba mechanicznej kompresji. Membrana PEM elektrolizera wykorzystuje wytrzymałą membranę elektrolityczną, która może mieć żywotność identyczną co cały elektrolizer. Nie wymaga stosowania żrący płynów elektrolitycznych zasadowych lub o odczynie kwaśnym. Dodatkowymi zaletami stosowania membrany PEM do przeprowadzenia procesów elektrolizy, w stosunku do elektrolizy alkalicznej, to niższe straty wytwarzanej energii oraz dużo większa czystość otrzymanego w procesie wodoru. Elektroliza przy pomocy membrany PEM jest znacznie prostszą , trwalszą , dużo bardziej ekonomiczną technologią wytwarzania , kompresji i

magazynowania wodoru.

Strona 11 z 43

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

Instrukcja do Zestawu eksperymentalnego Horizon FCJJ-37 www.conrad.pl

Działanie: Przygotowanie modułu elektrolizera i produkcji wodoru za pomocą energii słonecznej:

Włóż elektrolizer (C) do gniazda znajdującego się na bazie elektrolizera (U) (patrz rys. A).

Użyj nożyczek aby wyciąć dwa kawałki gumowej rurki 2cm z długiej rurki gumowej (G) dostarczonej w zestawie. Umieścić czarny trzpienia do jednego końca rury gumowej o długości 2cm.

Zamocuj krótką rurkę gumową z czarnym trzpieniem do góry w stronę dyszy wodoru (oznaczonego na stronie elektrolizera jako H2 - wodór). Podłącz drugi krótką gumową rurkę do górnej dyszy po stronie tlenu elektrolizera (oznaczonego na stronie

elektrolizera jako O2 - tlen) (patrz rys. B).

A. B. C.

Uwaga: Dobre przewodnictwo jonów jest krytyczne dla wydajności elektrolizera. W celu zapewnienia dobrej przewodności membrany, elektrolizer jest musi być odpowiednio nawilżony. W celu nawilżenia elektrolizer, należy wypełnić następujące punkty:

Znajdź strzykawkę (K) i wciśnij jej tłok w celu usunięcia całego powietrza znajdującego się wewnątrz. Zaczerpnij wody destylowanej do strzykawki.

Strona 12 z 43

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

Instrukcja do Zestawu eksperymentalnego Horizon FCJJ-37 www.conrad.pl

W elektrolizerze (c) przystaw mocno strzykawkę (K) do dyszy do górnej rurki dyszowej po stronie tlenu. Powoli naciskaj tłok

aby woda dostała się do strony tlenu elektrolizera (patrz C). Zatrzymaj naciskanie na tłok, gdy woda zaczyna wylewać się z komory elektrolizera (C). Odłączyć strzykawkę (K) od rurki dyszy i zamocuj drugą nacisk na rurkę. Niech 19 elektrolizer

przyz

Umieść podstawę zbiornik wody (V) z logo Horizon skierowaną do siebie.

Włóż zewnętrzny pojemnik z wodorem z (D) do jednego z gniazd okrągłych położonych na dnie pojemnika wody (V) (patrz D).

Włóż zewnętrzny pojemnik z tlenem (E) do drugiego okrągłego gniazda na tej samej bazie (patrz E).

Włóż dwa wewnętrzne pojemniki (F) do wodoru i tlenu do zewnętrznych pojemników (D & E) (patrz E i F).

Uwaga: są dwa otwory w dolnej części każdej z wewnętrznych pojemników (F). Otwory te pozwalają na ucieczkę gazu z wewnętrznych pojemników (F) do zewnętrznych pojemników w celu ograniczenia ilości przechowywanego gazu. Upewnij się, że te otwory nie są zablokowane poprzez podniesienie ramy z tworzywa sztucznego na pojemniki wewnętrzne magazynujące (F). Naciskając na górę każdego wewnętrznego pojemnika (F), aby mieć pewność, że zatrzaski na obrzeżu ramki z tworzywa sztucznego znajdują się na dnie zbiorników magazynowych zewnętrznych.

Używając nożyczek wytnij jedną długość - 16cm z gumowej rurki dostarczonej w tym zestawie.

Przytrzymaj zacisk (Z3) i przełóż rury tak, aby przeszła przez wszystkie otwory w zacisku (patrz F i G).

- Upewnij się, że zacisk posiadała odległość około 4 cm od jednego końca rury.

- Upewnij się, że zacisk jest ustawiony w pozycji otwartej (umożliwia przepływ powietrza przez rurę) (patrz G)

Połączyć dłuższy koniec rury (najdalej od zacisku) do dyszy wewnętrznej pojemnika wodoru (patrz H).

Połączyć krótki koniec rury dolnej dyszy na stronie wodoru elektrolizera (patrz I i J).

Strona 13 z 43

Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., ul. Franciszka Kniaźnina 12, 31-637 Kraków, Polska

www.conrad.pl

+ 30 hidden pages

Horizon FCJJ-37 User guide [pl]

Specifications and Main Features

Frequently Asked Questions

User Manual