Wij willen een trap in onze school die energie opwekt? Is dit haalbaar?

Cathalijne, 15 jaar
10 februari 2010

Wij moeten voor een project op school een product bedenken die goed is voor het milieu. Wij hebben het volgende bedacht: een trap die energie opwekt. Door op de trap te lopen worden de treden een beetje ingedrukt, deze bewegingsenergie wordt omgezet in electrische energie.
We vragen ons af hoe dit mogelijk gemaakt kan worden?
Hoeveel dit ongeveer zou kosten (de trap heeft 22 treden) ?
Hoe de energie opgewekt en opgeslagen kan worden?
En hoeveel een stap dan ongeveer zal opwekken?

Antwoord

Je kan de indrukking van de trede omzetten in elektrische energie via het zogenaamde piezo-elektrische effect. Piezo-elektrische materialen zijn materialen die een elektrische spanning veroorzaken als ze vervormd worden. Ze worden veel gebruikt in ultrasone bronnen en in bewegingsmelders. Een andere manier om de bewegingsenergie om te zetten in elektrische energie is via inductie (wet van Faraday-Lenz): je kan een magneet die vastgemaakt is aan de trede laten bewegen in een (vast) spoel: de verandering van het magnetische veld zal een spanning induceren in het spoel.

MAAR.

Vergeet niet een van de basiswetten van de Fysica: de door een kracht geleverde arbeid is gelijk aan de KRACHT maal de VERPLAATSING. In jullie projectvoorstel is de kracht gemakkelijk te schatten: dat is jullie gewicht (massa (stel 50kg) maal valversnelling, dus grofweg 500 newton). De verplaatsing van de trede zal slechts enkele millimeters zijn (stel 5 mm). Als je alle mechanische energie kon omzetten in elektrische (zonder verliezen), zou elke stap 2,5 joule opbrengen. Als je per seconde een stap zou zetten op elke trede, bekom je een vermogen van iets meer dan 50 watt (2,5 joule x 1 sec x 22treden)net voldoende om een lampje te laten branden.

Het gros van de energie die jullie gebruiken om de trap op te gaan wordt omgezet in potentiële energie. Stel dat de trappen een hoogteverschil van 2 meter overbruggen, dan zal elke persoon die de 22 trappen opgaat een potentiële energie verworven hebben van 1000 joule (mgh =500 newton x 2 meter)!

Je kan dus veel beter een systeem ontwerpen waarbij iedereen met de trap omhoog gaat, en nadien die verworven potentiële energie omzet in elektrische. Bijvoorbeeld door te dalen in een liftkooi die met een generator is verbonden.

Reacties op dit antwoord

Er zijn nog geen reacties op deze vraag.

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Zoek andere vragen

© 2008-2021
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door het
Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen