Yel değirmenleri, enerji üretmek için rüzgâr gücünden faydalanarak çalışan, büyük pervaneli, çarklı makinelerdir. Çok eski zamanlardan beri yel değirmenleri, buğday öğütmek ve su pompalamak gibi işler için mekanik güç elde etmede kullanılmıştır.

Elektrik elde etmek için kullanılan ilk yel değirmeni 1890'da Danimarka'da yapılmıştır. Bu tarihten sonra rüzgârla çalışan yel değirmenleri küçük ev ve çiftliklere elektrik sağlamak için kullanılmıştır.

Yel değirmenleri rüzgâr hızının ortalama 30-40 km/h olduğu yerlerde verimli biçimde çalışır. Rüzgâr hızı saatte 8 km’den düşükse yel değirmeni çalışamaz. Değirmenin sistemine zarar vereceği için çok rüzgârlı havalarda da yel değirmeni çalıştırılmaz.

Bu etkinliğimizde maliyeti uygun malzemelerden güneş enerjisi ile çalışan bir yel değirmeni düzeneği tasarlayarak enerji dönüşümünü gözlemleyeceğiz.

Nelere İhtiyacımız Var?

• 1 adet 3 V’luk, güneş enerjisi ile çalışan mini DC motor
• 1 adet 70 mm x 100 mm boyutlarında güneş gözesi
• 1 adet 9 cm x 17 cm boyutlarında duralit
• 2 adet 1,5 cm x 1,5 cm x 9 cm boyutlarında tahta
• 1 adet 1,5 cm x 1,5 cm x 15 cm boyutlarında tahta
• 1 adet 1,5 cm x 1,5 cm x 7 cm boyutlarında, bir ucu 45^o açı ile kesilmiş tahta
• 2 adet 2 cm uzunluğunda vida
• 4 adet 4 cm x 8 cm boyutlarında, 1’er cm²lik alanlara ayrılmış ve keçeli kalemle çizilmiş karton parçaları
• 2 adet tahta çubuk (dondurma çubuğu ya da tahta dil basacağı)
• 1 adet 20 cm uzunluğunda plastik kablo bağı (plastik kelepçe)
• İletken kablolar
• 1 adet plastik kablo birleştirici
• Çift taraflı bant
• Yapıştırıcı
• Makas
• Tornavida
• Cetvel

Ne Yapıyoruz?

1. Etkinliğimize güneş gözesi ve DC motorun yerleştirileceği bölümleri hazırlayarak başlıyoruz.

. 1,5 cm x 1,5 cm x 9 cm boyutlarındaki iki tahtanın bir yüzüne çift taraflı bant yapıştıralım ve tahtaları 9 cm x 17 cm boyutlarındaki duralit ile birleştirelim.

 

2. Duralitin merkezini bulalım ve 1,5 cm x 1,5 cm x 15 cm boyutlarındaki tahtayı vida ile merkeze sabitleyelim. Tahtanın üst bölümüne makas veya tornavida kullanarak 2 mm çapındaki vidanın geçebileceği bir delik açalım.

3. 1,5 cm x 1,5 cm x 7 cm boyutlarında, bir ucu 45^o açı ile kesilmiş tahtanın alt kısmına makas veya tornavida kullanarak 2 mm çapındaki vidanın geçebileceği bir delik açalım.

 

4. 1,5 cm x 1,5 cm x 7 cm boyutlarındaki tahtayı ve duralitin merkezine sabitlediğimiz tahtayı, görseldeki gibi, vida ile birleştirip sabitleyelim.

5. Bu aşamada DC motor ve plastik kablo birleştiriciyi düzeneğimize bağlıyoruz.

. DC motorun altına 1,5 cm uzunluğunda çift taraflı bant yapıştıralım.

.Çift taraflı bandın üzerindeki koruyucuyu çıkarıp plastik kelepçeyi de kullanarak DC motoru 1,5 cm x 1,5 cm x 7 cm boyutlarındaki tahtaya sabitleyelim. Aynı şekilde plastik kablo birleştiriciyi de çift taraflı bant kullanarak tahtaya sabitleyelim.

6. İletken kablolar ile DC motor ve plastik kablo birleştirici arasındaki bağlantıları yapalım. Kırmız kabloyu DC motorun sol tarafına, siyah kabloyu da DC motorun sağ tarafına gelecek şekilde bağlayalım.

7. Güneş gözesinde bulunan iletken kablolar ile plastik kablo birleştirici arasındaki bağlantıları yapalım. Güneş gözesindeki kırmızı kabloyu sol tarafa, siyah kabloyu da sağ tarafa gelecek şekilde bağlayalım. Güneş gözesini çift taraflı bant yardımı ile tahtanın 45^o açı ile kesilen bölümüne yatay olarak sabitleyelim.

8. Bu aşamada yel değirmeninin kanatlarını hazırlıyoruz.

. Dondurma çubuklarının merkezinde 2 mm çapında, DC motor milinin geçebileceği birer delik açıp delikler üst üste gelecek şekilde çubukları birbirine yapıştıralım.

 

. Keçeli kalem ile çizdiğimiz karton parçalarını dondurma çubuklarına yapıştıralım.

 

9. Yel değirmeni pervanesini DC motor miline takalım.

 

Düzeneğimiz artık hazır. Güneş ışığının bulunduğu bir alanda düzeneğimizi test edebiliriz.

 

Ne OIdu?

Güneş gözeleri ışık enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren cihazlardır. Güneş ışığındaki fotonlar göze içerisindeki yarı iletken malzemeler tarafından soğurulur. Fotonlar tarafından uyarılan elektronların hareketiyle bir elektrik akımı oluşur. Oluşan elektrik akımı iletken kablolar ile DC motora iletilir. DC motor elektrik enerjisini hareket enerjisine (kinetik enerjiye) dönüştürerek motor miline bağlı olan yel değirmeninin pervanesini döndürür. Güneş gözeleri tarafından üretilen elektrik akım doğru akımdır. Düzeneğimizde birden fazla enerji dönüşümünün gerçekleştiğini gözlemleriz.

 

 

 

Kaynaklar:

• Komisyon, 7. Sınıf Fen ve Teknoloji Ders Kitabı, Millî Eğitim Bakanlığı Yayınevi, Ankara, 2012.
• https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/gunes-gozeleri-nasil-calisir