Tässä pajassa tavoitteena oli oppia energiaan liittyviä peruskäsitteitä, -ilmiöitä sekä perusperiaatteita. Keskityimme erityisesti energian muuntamiseen eri muodoista toiseen. Käytimme itse valmistettua rakennussarjaa, jossa oli kolme sarjaan kytkettyä 2V aurinkopaneelia, TP4056 -lataussäädin, ylilatauksen estävä suojapiiri, 3.7V li-ion akku, 3-6V sähkömoottori sekä lego-rakentelualusta. Oppilaiden tehtävänä oli rakentaa toimilaite, joka liikkuu sähkömoottorin avulla. Voimansiirtona tuli käyttää hihnavetoa (kuminauha). 

MOK-viikko 14.10.-18.10.2024  6. lk ____________________________________
Kestävä kehitys – ENERGIA – Tehtävät Nimi
Tee tehtävät yhdessä työparisi kanssa
monistenipun lopussa olevaan viivoitettuun tilaan.
Piirtäkää tarvittaessa värikuvia selventämään vastauksianne.
Käyttäkää alleviivattuja termejä tehtäväryhmien otsikkoina:
Työpajan aurinkosähköjärjestelmä , Energia, Paristo/Akku, Sähkömoottori, Aurinkosähkö, Lataussäädin. Tehkää jokaisesta tehtäväryhmästä VÄHINTÄÄN kaksi tehtävää (ensimmäisestä kaikki).

Työpajan aurinkosähköjärjestelmä:

Tutki parisi kanssa vanerille rakennettua aurinkosähköjärjestelmää. Etsi ja osoita siitä seuraavat osat ja komponentit: Aurinkopaneelit (3 kpl), Lataussäädin TP4056, Li-ion akku 3.7V, BMS PCM 3.7V akun ylilatauksen suojapiiri, sähkömoottori, hihnapyörä, Lego-rakentelualusta.

1. Tutki, miten aurinkopaneelit on kytketty yhteen. Yksittäinen paneeli tuottaa 2 V jännitettä. Kuinka paljon kolme sarjaan kytkettyä paneelia tuottavat yhteensä?
2. Järjestelmä lataa 3.7V Li-ion akkua. Kun lataussäätimessä palaa punainen merkkivalo, saavat paneelit riittävästi valoenergiaa, jolloin akku latautuu.
3. Tutki netistä, mikä on TP4056 lataussäädin ja mihin sitä voi käyttää.
4. Mittaa yleismittarilla paneeleilta tuleva jännite: Aseta mittarin valintakytkin asentoon 20V. Kosketa mittarin mittauskärjillä TP4056 -lataussäätimen IN+ ja IN- -napoja (musta miinukseen, punainen plussaan). Mittaa myös lataussäätimestä ulos lähtevä jännite (BAT+ ja BAT-). Kirjoita arvot muistiin.
5. Tutki netistä, mikä on BMS PCM -piirin tehtävä.
6. Rakenna parisi kanssa legoista jokin toimilaite, joka liikkuu/pyörii sähkömoottorin voimalla. Käyttäkää voimansiirtona kuminauhaa ja hihnapyörää.
   
   Energia, sen muodot, muuntuminen muodosta toiseen, katoamattomuuden laki

1. Etsi ja selitä eri energiamuodot (esim. liike-energia, lämpöenergia, kemiallinen energia). Mitä esimerkkejä löydät niiden käytöstä arkielämässä?
2. Mitä tarkoittaa energian muuntuminen? Anna kolme esimerkkiä, joissa energia muuntuu muodosta toiseen (esim. sähköenergia → liike-energia).
3. Tutki, mitä tarkoittaa energian katoamattomuuden laki. Voiko energia kadota?
4. Miten esimerkiksi aurinkoenergiaa voidaan muuntaa sähköksi? Selvitä yksinkertainen esimerkki.
5. Tutki, miten energiankäytön tehokkuus vaikuttaa ympäristöön. Voitko löytää esimerkkejä siitä, miten tehokkaampi energiankäyttö vähentää ympäristön kuormitusta?
6. Millä tavalla liike-energiaa voidaan varastoida? Anna esimerkki.
7. Miten energia säilyy, kun sähkömoottori muuntaa sähköenergian liike-energiaksi?
8. Tutki, miten energian muuntaminen hukkaenergian muodossa näkyy arjessa (esim. lämpöenergian muodossa).
9. Miten uusiutuvat energialähteet eroavat uusiutumattomista energialähteistä energian muuntumisen ja käytön näkökulmasta?
10. Selvitä, mitä tapahtuu, jos järjestelmään syötetään energiaa, mutta energiaa ei voida varastoida tai käyttää. Voiko energiaa haaskata?

Paristo/akku: Toimintaperiaate, historia, ympäristön kuormitus, raaka-aineiden riittävyys, tulevaisuuden akkuteknologia

1. Miten paristo toimii? Tutki, mitä tarkoittaa kemiallinen energia ja miten se muutetaan sähköenergiaksi.
2. Mitä eroa on paristolla ja ladattavalla akulla? Miten niiden toimintaperiaatteet eroavat toisistaan?
3. Etsi, kuka keksi ensimmäisen pariston ja milloin. Miten paristot ovat kehittyneet sen jälkeen?
4. Selvitä, mitä ympäristöhaittoja paristojen ja akkujen valmistukseen liittyy. Miten niitä voidaan vähentää?
5. Miten paristot ja akut kierrätetään? Mitä hyödyllisiä materiaaleja niistä voidaan saada talteen?
6. Tutki, mitä raaka-aineita litiumioniakkujen valmistuksessa käytetään. Ovatko nämä raaka-aineet rajallisia?
7. Miten akkuteknologiaa kehitetään nykyään? Löydätkö tietoa tulevaisuuden akkuteknologiasta, esimerkiksi kiinteäelektrolyyttiakuista?
8. Mitkä ovat akkuteknologian suurimmat haasteet nykyään? Miten niihin pyritään vastaamaan tulevaisuudessa?
9. Miksi akkuja käytetään laajasti sähköautoissa ja muissa sähkölaitteissa? Mitä etuja ja haasteita niihin liittyy?
10. Miten paristot ja akut vaikuttavat kestävään kehitykseen? Anna konkreettinen esimerkki.

Sähkömoottori: toimintaperiaate, hyötysuhde, historia, tulevaisuuden sähkömoottorit

1. Miten sähkömoottori toimii? Tutki, miten sähkövirta saa moottorin pyörimään.
2. Mikä on sähkömoottorin hyötysuhde? Miksi se on tärkeä? Anna esimerkkejä energiatehokkaista moottoreista.
3. Milloin sähkömoottori keksittiin ja miten se on kehittynyt vuosien varrella?
4. Mitä eroa on tasavirtamoottorilla (DC) ja vaihtovirtamoottorilla (AC)? Milloin niitä käytetään?
5. Tutki, missä sähkömoottoreita käytetään arjessa (esim. kodinkoneet, kulkuvälineet). Anna esimerkkejä eri moottoreista.
6. Miten sähkömoottoreita voidaan parantaa tulevaisuudessa? Etsi tietoa uusista innovaatioista.
7. Miksi sähkömoottorit ovat tärkeitä energiatehokkuuden kannalta? Miten ne auttavat säästämään energiaa?
8. Tutki, miten sähkömoottoreita käytetään sähköautoissa. Miten sähköauton moottori eroaa perinteisen auton moottorista?
9. Miten sähkömoottoreiden kehitys liittyy kestävään kehitykseen?
10. Etsi tietoa tulevaisuuden sähkömoottoreista. Miten ne voivat muuttaa teollisuutta ja kuljetusta?
    
    

Aurinkosähkö: Yleistyvä energiamuoto, kannattaako Suomessa, kehitystyö ja tulevaisuuden näkymät

1. Miten aurinkopaneelit muuttavat auringonvalon sähköksi? Selvitä yksinkertainen esimerkki.
2. Onko aurinkosähkö yleistyvä energiamuoto maailmalla? Mikä on sen osuus uusiutuvan energian käytössä?
3. Kannattaako aurinkopaneeleja asentaa Suomessa? Mikä on auringonvalon määrä Suomessa verrattuna muihin maihin?
4. Miten aurinkopaneelit toimivat talvisin, kun auringon valoa on vähän? Onko olemassa ratkaisuja aurinkosähkön tuottamiseen pilvisinä päivinä?
5. Selvitä, mitä aurinkopaneelien kehitystyössä on tapahtunut viime vuosikymmeninä. Miten teknologia on parantunut?
6. Tutki, millaisia materiaaleja aurinkopaneeleissa käytetään. Ovatko ne kestäviä ja ympäristöystävällisiä?
7. Miten aurinkosähkö voi edistää kestävää kehitystä? Anna esimerkkejä sen käytöstä kestävän energian lähteenä.
8. Tutki, mitä haasteita aurinkosähköön liittyy. Miten niitä voitaisiin ratkaista tulevaisuudessa?
9. Miten aurinkosähköä voidaan varastoida tehokkaasti? Miten tämä vaikuttaa sen käyttöön?
10. Etsi tietoa tulevaisuuden aurinkosähköteknologiasta. Miten sen odotetaan kehittyvän tulevina vuosina?

Lataussäädin, suojapiiri ja niiden tehtävät

1. Mitä lataussäädin tekee? Tutki sen roolia aurinkopaneelin ja akun välissä.
2. Miksi suojapiiri on tärkeä akkujärjestelmissä? Mitä se suojaa ja miten?
3. Etsi tietoa, mitä tapahtuu, jos lataussäädintä tai suojapiiriä ei käytetä akkujensuojana.
4. Mitä tarkoittaa ylilataus ja miten suojapiiri estää sen?
5. Miksi lataussäädin ja suojapiiri ovat tärkeitä kestävän energian käytön kannalta?
   
   

E-luokan oppilaille oli eriytettyjä tehtäviä:

MOK-viikko 14.10.-18.10.2024  5.-6. lk ____________________________________
Kestävä kehitys – ENERGIA – Tehtävät Nimi
Tee tehtävät yhdessä työparisi kanssa
monistenipun lopussa olevaan viivoitettuun tilaan.
Piirtäkää tarvittaessa värikuvia selventämään vastauksianne. Käyttäkää alleviivattuja termejä tehtäväryhmien otsikkoina:
Työpajan aurinkosähköjärjestelmä, Energia, Paristo/Akku, Sähkömoottori, Aurinkosähkö, Lataussäädin.
Tehkää jokaisesta tehtäväryhmästä VÄHINTÄÄN kaksi tehtävää (ensimmäisestä kaikki).

Työpajan aurinkosähköjärjestelmä:

Tutki parisi kanssa vanerille rakennettua aurinkosähköjärjestelmää. Etsi ja osoita siitä seuraavat osat ja komponentit: Aurinkopaneelit (3 kpl), Lataussäädin TP4056, Li-ion akku 3.7V, BMS PCM 3.7V akun ylilatauksen suojapiiri, sähkömoottori, hihnapyörä, Lego-rakentelualusta.

1. Tutki, miten aurinkopaneelit on kytketty yhteen. Yksittäinen paneeli tuottaa 2 V jännitettä. Kuinka paljon kolme sarjaan kytkettyä paneelia tuottavat yhteensä?
2. Järjestelmä lataa 3.7V Li-ion akkua. Kun lataussäätimessä palaa punainen merkkivalo, saavat paneelit riittävästi valoenergiaa, jolloin akku latautuu.
3. Tutki netistä, mikä on TP4056 lataussäädin ja mihin sitä voi käyttää.
4. Mittaa yleismittarilla paneeleilta tuleva jännite: Aseta mittarin valintakytkin asentoon 20V. Kosketa mittarin mittauskärjillä TP4056 -lataussäätimen IN+ ja IN- -napoja (musta miinukseen, punainen plussaan). Mittaa myös lataussäätimestä ulos lähtevä jännite (BAT+ ja BAT-). Kirjoita arvot muistiin.
5. Tutki netistä, mikä on BMS PCM -piirin tehtävä.

Rakenna parisi kanssa legoista jokin toimilaite, joka liikkuu/pyörii sähkömoottorin voimalla. Käyttäkää voimansiirtona kuminauhaa ja hihnapyörää.

Energia, sen muodot, muuntuminen muodosta toiseen, katoamattomuuden laki

1. Mitä erilaisia energiamuotoja tunnet? Voitko löytää esimerkin lämpöenergiasta ja liike-energiasta?
2. Miten sähköenergia voi muuttua liike-energiaksi? Anna yksi esimerkki.
3. Mitä tarkoittaa, että energia ei voi kadota? Voiko se vain muuttua toiseen muotoon?
4. Miten sähköä voidaan tuottaa tuulesta tai vedestä? Etsi yksinkertainen esimerkki.
5. Miten energia säästyy, kun käytämme laitteita, kuten lamppua tai kännykkää?
6. Rakenna parisi kanssa legoista jokin toimilaite, joka liikkuu/pyörii sähkömoottorin voimalla. Käyttäkää voimansiirtona kuminauhaaa ja hihnapyörää.

Paristo/akku: Toimintaperiaate, historia, ympäristön kuormitus, raaka-aineiden riittävyys, tulevaisuuden akkuteknologia

1. Mitä eroa on paristolla ja ladattavalla akulla? Kumpi on ympäristöystävällisempi?
2. Miten akku toimii? Mitä energiaa akku varastoi ja miten sitä käytetään?
3. Miksi paristot pitää laittaa kierrätykseen? Miten ne voivat vaikuttaa ympäristöön?
4. Mitä akussa tapahtuu, kun se on täynnä energiaa? Miten akku latautuu?
5. Millaisia akkuja käytetään kännyköissä ja tietokoneissa? Ovatko ne parempia kuin vanhat paristot?

Sähkömoottori: toimintaperiaate, hyötysuhde, historia, tulevaisuuden sähkömoottorit

1. Mikä on sähkömoottori? Miten sähkö saa sen liikkumaan?
2. Missä sähkölaitteissa käytetään moottoreita? Etsi kolme esimerkkiä (esim. tuuletin, leluauto).
3. Miten sähkömoottorit auttavat meitä säästämään energiaa?
4. Voiko sähkömoottori olla osa autoa? Miten sähköauto toimii?
5. Miten sähkömoottoreita voidaan kehittää, jotta ne olisivat vielä parempia tulevaisuudessa?

Aurinkosähkö: Yleistyvä energiamuoto, kannattaako Suomessa, kehitystyö ja tulevaisuuden näkymät

1. Miten aurinkoenergiaa saadaan sähköksi? Mitä tarvitaan aurinkopaneeleihin?
2. Voidaanko Suomessa käyttää aurinkosähköä? Missä sitä on eniten?
3. Miksi aurinkosähkö on hyväksi ympäristölle? Mitä etuja siitä on?
4. Miten aurinkopaneelit voivat auttaa säästämään sähköä kotona?
5. Mitä tapahtuu, jos aurinkopaneeleita käytetään pilvisenä päivänä? Saadaanko silti sähköä?

Lataussäädin, suojapiiri ja niiden tehtävät

1. Mitä lataussäädin tekee akulle? Miten se auttaa akun lataamisessa?
2. Miksi suojapiiri on tärkeä? Miten se suojaa akkua?
3. Mitä tapahtuu, jos akkua ladataan liikaa? Miten suojapiiri estää tämän?
4. Miksi lataussäädin on tarpeellinen aurinkopaneelin ja akun välillä?
5. Miten lataussäädin ja suojapiiri voivat auttaa säästämään energiaa ja pidentämään akun käyttöikää?