Introductie
StaZet staat voor Student aan Zet.
Een dag per lesweek krijg jij een keuze. Jij kunt kiezen uit een aantal opdrachten, onderzoeken of practica. Een aantal opdrachten zijn verplicht. Gaandeweg je studie leer je waar je zelf meer tijd en energie in wil stoppen. Met StaZet uren krijg je dus minimaal een dag per week de kans om gehoor te geven aan je nieuwsgierigheid. Er kunnen altijd nieuwe opdrachten bijkomen en oude weer weggaan. Hou deze site dus in de gaten.
Als hier nu geen interessante opdrachten staan voor je maar je hebt zelf wel een idee: prima. Overleg dan met je coach en betrokken docent/begeleider. Er is vanalles mogelijk. Als het maar met Green Engineering én met je eigen ontwikkeling te maken heeft.
Voor ieder leerjaar zijn wekelijks het scheikunde-, algenteelt- en polytechnieklokaal een dag gereserveerd voor StaZet.
Soms worden de StaZet-uren ook gebruikt om op excursie te gaan of andere interessante groepsactiviteiten.
Status practica E41
Status Practica E42
Veiligheidskaarten scheikunde
In de scheikunde practica en de thema's algenteelt en biobrandstoffen wordt gewerkt met gevaarlijke stoffen.
Hieronder vind je de veiligheidskaarten.
calciumchloride
calciumdiwaterstoffosfaat
calciumsulfaat
Chelal Flor
dinatriumEDTA
ethanol
ijzer(II)sulfaat
kaliumdiwaterstoffosfaat
kaliumhydroxide
kaliumnitraat
magnesiumsulfaat
methanol
natriumbicarbonaat
natriumhydroxide (natronloog)
natriumsulfaat
Petroleumether 40-60.pdf
2-propanol
zwavelzuur
Laboratorium technieken
Hier vind je YouTube video's over de bij Green Engineering toegepaste laboratorium technieken.
Veiligheid in het laboratorium
Wegen met analytische balans
Pipetteren
verdunnen van oplossingen
titreren deel 1
titreren deel 2
filtreren
destilleren deel 1
destilleren deel 2
Titratie biodiesel recept
Dit is een verplicht practicum.
Dit is het start practicum in de biodiesel serie.
Met dit practicum leer je volgens richtlijnen titratie van 3 verschillende oliemonsters uitvoeren.
Vervolgens voor iedere olie de hoeveelheid benodigde chemicaliën berekenen voor het verwerken tot biodiesel.
Hieronder kun je het document downloaden.
Biodiesel testproductie
Dit is een verplicht practicum.
Voor dit practicum moet je eerst met goed gevolg het practicum "Titratie biodiesel recept" hebben afgerond.
Bij dit practicum leer je volgens richtlijnen de productie van biodiesel op laboratoriumschaal
uitvoeren, inclusief titratie van biodiesel recept en berekening van kengetallen, opbrengst en kosten.
Hieronder kun je het document downloaden.
LET OP: er is een beschrijving voor Groep A en een beschrijving voor groep B (onderzoek Paul Feenstra Kuiper)
Biodiesel kwaliteit 1
Dit is een verplicht practicum.
Voor dit practicum moet je eerst met goed gevolg het practicum "Biodiesel testproduktie" hebben afgerond.
In dit practicum onderzoek je de kwaliteit van je biodiesel met eenvoudige methodes.
Biodiesel kwaliteit 2
Dit is een verplicht practicum.
Voor dit practicum moet je "FuelPod2 biodiesel productie" of tenminste "Biodiesel testproductie" hebben afgerond.
Je onderzoekt de kwaliteit van je biodiesel met hi-tech methodes bij Fontys Hogeschool Eindhoven.
Biodiesel 2-staps proces
Dit is een vrij practicum.
Voor dit practicum moet je eerst met goed gevolg het practicum "Biodiesel testproduktie" hebben afgerond.
In dit practicum onderzoek je het verschil in opbrengst tussen het 1-staps en het 2-staps biodiesel proces.
Hieronder kun je het document downloaden.
FuelPod2 biodiesel productie
Dit practicum is voor 2e-jaars Green Engineers.
Met de FuelPod2 ga je een batch van maximaal 50 L biodiesel maken.
Bio-ethanol test destillatiekolom
Dit is een verplicht practicum.
Dit is het start practicum in de bio-ethanol serie.
Hiermee leer je hoe je om moet gaan met de 2 destillatiekolommen in de zuurkast.
Het eerste bestand hieronder is het practicum voorschrift.
Het tweede bestand is het Excel worksheet waarin je de meetgegevens verwerkt en de analyse van je resultaat uitvoert.
Van je ingevulde worksheet moet je een schermafdruk plaatsen in je meetrapport.
Het derde bestand komt daarbij goed van pas. Het is een handige tool om eenvoudig mooie schermafdrukken te maken onder Windows.
Analyse testdestillatie
Gadwin Printscreen (zip)
Bio-ethanol uit suiker
Dit is een verplicht practicum.
Voor dit practicum moet je eerst met goed gevolg het practicum "Test destillatiekolom" hebben afgerond.
Met dit practicum leer je volgens richtlijnen de productie van ethanol op laboratoriumschaal
uitvoeren, inclusief kwaliteitscontrole en berekening van kengetallen, opbrengst en kosten.
Hieronder kun je het document downloaden.
Bio-ethanol drogen met zeoliet
Dit is een verplicht practicum.
Voor dit practicum moet je eerst met goed gevolg het practicum "Bio-ethanol uit suiker" hebben afgerond.
Met dit practicum leer je volgens richtlijnen hoe je gedestilleerde ethanol "droogt" met zeoliet, waardoor het ethanol gehalte boven 95% komt.
Hieronder kun je het document downloaden.
Bioplastic van zetmeel
Dit is een verplicht practicum.
In dit practicum leer je hoe je bioplastic maakt van aardappelzetmeel en doe je onderzoek naar enige materiaal eigenschappen.
Hieronder kun je de handleiding downloaden.
pH en EC van zouten
Dit is een verplicht practicum. Met dit practicum leer je over pH en EC van zure, neutrale en basische zouten.
Olie gehalte koolzaad pellets
Dit is een verplicht practicum. Met dit practicum leer je het olie gehalte in koolzaad pellets te bepalen met extractie.
Hieronder kun je het practicum downloaden.
Zeep van frituurolie
Dit is een vrij practicum.
In dit practicum maak je zeep van afgewerkte frituurolie.
Je ontwerpt zelf je proef en je product.
De geproduceerde zeep mag je mee naar huis nemen.
Zeep van rest-glycerol
Dit is een vrij practicum.
In dit practicum maak je zeep van rest-glycerol (bijproduct van biodiesel).
Je ontwerpt zelf je proef en je product.
De geproduceerde zeep mag je mee naar huis nemen.
Modelauto met brandstofcel
Dit is een verplicht practicum. Met dit practicum leer je de werking van een brandstofcel en electrolyse van water.
Hieronder kun je het practicum downloaden.
Zonnepanelen modelauto
Dit is een verplicht practicum.
Met dit practicum leer je onderzoeken van het energieverbruik van de modelauto, vermogensberekening en onderzoek van gevolgen voor vermogen bij serie en parallel geschakelde zonnepanelen.
Hieronder kun je het document downloaden.?
Modelauto zonne-energie
Energie uit bramensap?
De Zwitser Michael Grätzel ontdekte zo'n twintig jaar geleden dat je kleurstoffen, bijvoorbeeld van planten, kunt gebruiken om stroom op te wekken. De zonnecellen die zo worden gemaakt, heten daarom ook Grätzelcellen. Wereldwijd wordt er nu onderzoek gedaan om die Grätzelcellen te verbeteren, onder meer door het iinstituut ECN in Petten. Universiteiten in Zwitserland en Duitsland zijn er ook mee bezig.
Het leuke van de Grätzelcellen is, dat zij niet per se super-hightech vereisen om te maken. Naast wat schroevendraaiers heb je vooral twee glasplaatjes nodig, wat tandpasta-titaanoxide, een potlood, jodium en een beetje stroomgeleidende coating. Plus een paar bramen dus. Of frambozen, kersen danwel hibiscusbloemen; het komt niet zo nauw. Allemaal huis-tuin-en-keukenspulletjes dus, op die coating na. Leg de ingrediënten als een dun laagje tussen de glasplaatjes met coating, sluit draadjes aan op de stroomgeleidende laagjes van de glasplaten en laat de zon er maar op schijnen: stroom! Althans, zo zou het dus ongeveer moeten gaan.
De coördinator van Green Engineering komt er zelf niet toe om dit uit te zoeken. Misschien werkt het heel goed. En als het goed werkt zou hij graag VMBO leerlingen hiermee willen gaan enthousiasmeren voor onze opleiding.
Om het goed aan te pakken heeft de coördinator hulpnodig om allerlei natuurlijke kleurstoffen te onderzoeken.
Aan jou de taak:
- Green Engineering heeft een kant en klaar pakket aangeschaft. Met welke natuurlijke kleurstof zou jij het willen gaan onderzoeken? Maak een plan van aanpak met daarin een overzicht van benodigdheden en een globale begroting.
- Presenteer je plan van aanpak aan de coördinator van Green Engineering.
- Als je het goed gepresenteerd hebt en je hebt toestemming gekregen dan: Bouw zo'n cel op meet de het elektrisch vermogen. Maak een meetrapport waarin ook een exacte kostprijsberekening is opgenomen.
- Met hoeveel leerlingen kun je tegelijk dadelijk op een VMBO dit practicum uitvoeren? Wat worden de kosten dan per leerling?
- Presenteer je bevindingen aan de coördinator van Green Engineering.
Hieronder staat een link met meer informatie.
Artikel in Trouw: Bouw je eigen zonnecel met bramensap
Energie uit een regenpijp?
Deze StaZet opdracht bestaat uit twee delen. Deel 1 is verplicht voor iedereen. Deel 2 voor de echte ontwerpers onder jullie die deze uitdaging aangaan!
Voor deel 1 maak je een rapport waarin je antwoorden geeft op de vragen die gesteld zijn.
Voor deel 2 maak je een testinstallatie, bouwtekening, kostprijsberekening en een meetrapport. Jouw ontworpen installatie ga je ook echt monteren in de regenpijp in de kantine van Helicon Boxtel.
Telkens als het regent denk ik: "Zonde van al dat water dat nutteloos wegstroomt!"
Hoeveel energie zit nu in al dat vallende water? En zou ik die energie eruit kunnen halen?
Hoe? Hoeveel regen valt er? Hoe kan je die energie eruit halen? Waarmee? Allemaal vragen waar mee wij zitten.
Aan jou de vraag om dat nu eens goed uit te zoeken.
Deze opdracht bestaat dus uit twee delen:
- Onderzoek: Uitrekenen van hoeveelheid neerslag en potentiële energie en ook uitzoeken van verschillen manieren om waterkracht te winnen. Daar een schriftelijk rapport voor maken.
- Ontwerpen: Het zelf maken, testen en presenteren van een energiewinning uit een regenpijp. Inclusief meetrapport.
Deel 1: Onderzoek
POTENTIËLE ENERGIE
In de natuurkunde kennen verschillende soorten van energie. Twee van die soorten zijn potentiële energie en kinetische energie. Het is eenvoudig te bekijken met het volgende voorbeeld:
Als er een dakpan op dak ligt blijft hij als het goed is netjes liggen. Maar zodra deze, om welke reden dan ook, naar beneden valt dan valt deze hard. Een dakpan die op dak ligt heeft dus een hoeveelheid potentiële energie. Zolang deze blijft liggen houdt hij die energie. Zodra de dakpan loskomt valt deze naar beneden. De pan komt in beweging en zal met een klap op de grond vallen. Die noemt men kinetische energie.
Zoek in een woordenboek de woorden potentieel en kinetisch op. Kloppen die beschrijvingen met bovenstaand voorbeeld?
Potentiële energie kun je uitrekenen met de volgende formule:
Epot = m . g . h
Epot = potentiële energie [J]
m = massa [kg]
g = valversnelling [m/s2] In berekening: g = 9,81 m/s2
h = hoogte [m]
Voorbeeld:
Stel de dakpan heeft een massa van 2 kg en hij ligt op 6 m hoogte. Hoeveel potentiële energie heeft deze pan ?
Antwoord:
Epot = 2 * 9,81 * 6 = 117,72 J
NEERSLAG METEN
Iedere streek in Nederland heeft zijn kenmerken ten aanzien van neerslag, zonuren en wind. Op de site van de KNMI kun je die allemaal bekijken. Zeer interessant. In onderstaande link kun je de verdeling zien van neerslag over Nederland.
Zoek in onderstaande link hoeveel regen er valt in 't Horntje, Texel.
Gemiddelde jaar neerslag Nederland [KNMI]
Als je het 'ongeveer' goed bekeken hebt valt er gemiddeld tussen 800-825 mm neerslag in 't Horntje, Texel.
De eenheid mm geeft aan hoeveel mm water er valt op 1 m2 oppervlakte. Als je uit gaat rekenen hoeveel liter water er dan is gevallen op een m2 dan kom je tot de ontdekking dat:
1 mm neerslag → 1 liter per m2
Voorbeeld:
Op een platdak van een autostalling valt op een dag 23 mm regen. Het oppervlakte van dat dak is 35 m2. Hoeveel liter water is daar dan op gevallen?
Vwater = 23 * 35 = 805 l
(In de volgende link staat achtergrond informatie over het meten van regen met de regenmeter)
Regenmeter achtergrond [Wikipedia]
Als je meer in detail wilt weten over zonuren, neerslag en dergelijke: dan kom je via de volgende link op de juiste pagina van de KNMI.
Maandgegevens in detail [KNMI]
VAN VOLUME NAAR ENERGIE
Je kunt dus uitrekenen hoeveel liter water er op een dak valt. Maar hoe reken je dat nu om naar energie?
Om potentiële energie uit te rekenen heb je massa nodig. Om volume om te rekenen naar massa geldt de volgende formule:
m = ρ . V
m = massa [kg]
ρ = soortelijke massa [kg/m3]
V = volume [m3]
Soortelijke massa kan ook in de eenheid kg/dm3. Het volume moet dan met de eenheid dm3 ingevuld worden. Soortelijke massa van water kun je vinden in je Binas.
Voorbeeld:
Op een dak van 11 meter hoog is in totaal 5800 liter water gevallen. De soortelijke massa van water is 0,998 kg/m3. Hoeveel massa water ligt er daar op dat dak? Hoeveel potentiële energie heeft dat water?
m = 0,998 * 5800 = 5788,4 kg water ligt op het dak
Epot= 5788,4 * 9,81 * 11 = 624626,244 J
Joule is een eenheid voor energie. Onze regenpijp gaat elektrische energie leveren. De eenheid voor elektrische energie is kWh. kWh staat voor kilo-watt-uur.
kWh en Joule kun je naar elkaar omrekenen. Dat gaat met de volgende formule:
1 kWh = 3.600.000 J = 3,6 MJ (megajoule)
1 J = 2,7778.10-7 kWh of 1.000.000 J = 0,27778 kWh
De potentiële energie van water kun je omrekenen naar elektrische energie. Als alle energie eruit gehaald kan worden dan hebben we een rendement van 100 %. Zou geweldig zijn.
De potentiële energie (624.626,244 J)uit bovenstaand voorbeeld wordt omgerekend naar kWh:
624626,244 J = 624626,244 * 2,7778.10-7 =
OPDRACHTEN
-
Bereken de oppervlakte van de daken van Helicon Boxtel in m2.
-
Hoeveel regen valt er gemiddeld per jaar in Boxtel in mm?
-
Hoeveel regen valt er gemiddeld per jaar op het dak van Helicon Boxtel in m3?
-
Hoeveel massa water valt er gemiddeld per jaar op het dak van Helicon Boxtel in kg?
-
Hoeveel potentiële energie heeft het water op het dak per jaar in J? En in kWh?
-
Vind jij dit de moeite waard om die energie om te gaan zetten naar elektrische energie?
-
Maak een overzicht van manieren hoe energie uit een regenpijp gehaald kan worden. Maak daar een keurige presentatie van.
-
Maak een rapport over het bovenstaande.
Deel 2: Ontwerpen
Windenergie voor € 10?
Micro windbelt
Het ontbreekt de docenten aan tijd. Iedereen heeft het druk. Maar misschien heb jij tijd om eens uit te zoeken of je op een goedkope manier energie uit wind kunt halen. Men zegt dat je voor $5 een apparaat kunt maken dat energie uit wind haalt. Zonder gevaarlijk en energiekostende draaiende delen.
Nu aan jou de vragen:
- Zou je willen onderzoeken of zo'n windbelt te maken is voor het opladen van een 1,5 V batterij. Mocht je er vertrouwen in hebben maak dan een overzicht van benodigdheden en een globale begroting.
- Maak een kort plan van aanpak en presenteer dat aan de coördinator van Green Engineering.
- Als je het goed gepresenteerd hebt en je hebt toestemming gekregen dan: Bouw zo'n windbelt. Maak een meetplan en voer dat uit voor het bepalen van de powercurve van jouw windbelt. Maak een meetrapport waarin ook een kostprijsberekening is opgenomen.
- Maak een bouwhandleiding.
- Presenteer je meetrapport en bouwhandleiding aan de coördinator van Green Engineering.
O ja, als je je windbelt kunt verkopen en er is meer markt voor: ga er maar voor! Binnen StaZet is die mogelijkheid aanwezig. Succes. En alvast bedankt dat je ons meehelpt.
In onderstaande links vind je meer informatie.
Windmolen adviezen
Humdingerwind
Seeed Studio
Onderdelen overzicht
'n eigen Savonius windturbine!
Met deze StaZet opdracht kun je je eigen Savonius windturbine gaan maken.
In onderstaande link vind je beelden en tekst over het maken van een savonius windmolen op een moestuin.
savonius windmolen in moestuin
Stirlingmotor met ventilator
Stirling-ventilator
Met deze opdracht ga je kennismaken met een stirlingmotor.
In het Polytechnieklokaal staat een stirlingmotor met ventilator daaraan bevestigd. Zie ook het plaatje. Jij gaat van een gegeven hoeveelheid ethanol de verbrandingswaarde berekenen en vervolgens meten en berekenen hoeveel energie uiteindelijk door de ventilator in de luchtstroom stopt. Jij begrijpt met deze proef de werking van een Stirlingmotor en ook het begrip rendement.
Benodigdheden:
- Stirlingmotor met ventilator
- 5 ml ethanol
- windsnelheidmeter
- stopwatch
- lucifer
Opdrachten:
- Controleer de werking van de windsnelheidsmeter. Staat deze ingesteld met de eenheid [m/s] ?
- Zoek de verbrandingswaarde op van ethanol.
- Bereken hoeveel energie er vrij komt bij verbranding van 5 ml ethanol.
- Meet 5 ml ethanol af en stop dat in het reservoir. Even wachten zodat het medium (watten en lont) in het reservoir geheel doordrenkt is met ethanol. Sluit het reservoir en laat een stukje lont eruit steken.
- Ruim je gebruiksmateriaal en bioethanol op.
- Zet het reservoir onderin het apparaat en ontsteek het lont uit het reservoir. Er ontstaat een rustige vlam.
- Wacht een minuutje en geef af en toe een slinger met de hand aan de ventilator. Zodra de ventilator aanslaat start je je stopwatch. LET OP! De installatie wordt erg warm.
- Meet de windsnelheid van de ventilator om de minuut. Gebruik daarvoor de windsnelheidsmeter. Maak hier een overzichtelijke tabel en daarna grafiek van.
- Zodra de ventilator stopt met draaien stop je je stopwatch. Schrijf de tijd op hoe lang de ventilator heeft gedraaid.Wat is de gemiddelde en de maximale luchtsnelheid van de wind uit de ventilator?
- Zet de installatie netjes weg. Let op, installatie is warm!
- Bereken hoeveel windvermogen de ventilator heeft geproduceerd. Gebruik daarvoor de formules uit het thema 'Windenergie'. Laat duidelijk al je berekeningen zien.
- Bereken het totale rendement van deze installatie. Rendementen bereken je met een deling tussen output/input. Dus 'wat er uitkomt' gedeeld door 'wat er in gaat'. Gebruik de formule: rendement = Energiewind/Energieethanol
- Als het rendement 1 is dan betekent dat dat alle energie 100% is omgezet in andere nuttige/bruikbare energie. Er is dus niets verloren gegaan. Hoeveel energie is er bij deze installatie verloren gegaan? En waar is dat dan gebleven?
- Beschrijf de werking van een stirlingmotor. Gebruik bij je beschrijving ook een duidelijke illustratie.
- Zoek op internet een paar leuke toepassingen van een stirlingmotor. Zoek ook een paar nuttige toepassingen van een stirlingmotor.
- Zie jij in de toekomst mogelijkheden om een stirlingmotor te gaan gebruiken?
Maak nu een meetrapport van deze proef.
Elektro workshop
Deze elektro workshop is een combinatie theorie, bouwen en meten. Als eindresultaat heb jij jouw eigen generator gebouwd.
Hier vind je de Elektro-workshop 2 in PDF formaat.
stazet volglijst E42.xlsx
Elektro-workshop 2
stazet volglijst E42.xlsx
