Power4You
Inleiding
Het bedrijf Power4You wil een gadget op de markt brengen om een mobiele telefoon op te kunnen laden op het moment dat iemand zich in een "rural area" bevindt.
Om deze gadget in de markt te zetten gaat Power4You een aantal gespecialiseerde dochterbedrijven vragen met een ontwerp te komen.
Er zal zowel theoretisch als praktisch onderzoek moeten worden gedaan.
Elk dochterbedrijf presenteert haar ontwerp in een workshop en probeert zo de opdracht binnen te slepen.
Wat ga je doen?
Het bedrijf Power4You wil een gadget op de markt brengen om een mobiele telefoon op te kunnen laden op het moment dat iemand zich in een "rural area" bevindt.
Deze gadget moet aan een aantal voorwaarden voldoen:
- Gemakkelijk vervoerbaar en dus licht en compact zijn.
- Genoeg energie opleveren om een mobiele telefoon even (ca. 3 minuten) te gebruiken.
- Zo vaak mogelijk opnieuw bruikbaar zijn.
- Zo min mogelijk stoffen gebruiken en verbruiken, die het milieu kunnen belasten.
- Zo goedkoop mogelijk zijn.
- Een leuke en aansprekende naam krijgen.
Jullie gaan je vooral bezig houden met het energie leveren voor het gebruik van deze mobiele telefoon.
Jullie gaan:
- Engage: bedrijven indelen en duidelijkheid krijgen over de producteisen. Werkplan voorbereiden.
- Explore: werkplan uitvoeren om zo tot een ontwerp te komen.
- Explain: workshop voorbereiden.
- Elaborate: workshop geven en deelnemen aan de workshops van anderen.
- Evaluate: Power4You kiest welk ontwerp het beste voldoet aan de producteisen.
In de tabel staat hoeveel lessen je hier ongeveer mee bezig bent.
| Activiteit |
|
Max. aantal lessen |
| Engage |
Activiteit 1 |
1 |
| |
Activiteit 2 |
1 |
| |
Activiteit 3 |
1 |
| |
Activiteit 4 |
1 |
| Explore |
Activiteit 5 |
1 |
| |
Activiteit 6 |
1 |
| |
Activiteit 7 |
1 |
| |
Activiteit 8 |
1 |
| Explain |
Activiteit 9 |
4 |
| Evaluate |
Activiteit 10 |
1 |
| |
Totaal: |
13 |
Bedrijfscultuur
Power4U vraagt een aantal gespecialiseerde dochterbedrijven met een ontwerp te komen:
Moederbedrijf
Power4You
|
MechPow
Specialiteit:
Mechanisch
opwekken van
elektrische energie
(knijpkat,
windmolen,
dynamo, etc.)
|
SunPow
Specialiteit:
Met zonlicht
opwekken van
elektrische energie
(zonnecellen, etc.)
|
FuelPow
Specialiteit:
Met een
brandstofcel
opwekken van
elektrische energie
|
AltoPow
Specialiteit:
Alternatieve manier
van opwekken van
elektrische energie
(zelfgemaakte
batterijen, zuil van
Volta, etc.)
|
Power4You (moederbedrijf)
Power4You is gespecialiseerd in het bedenken van innovatieve oplossingen met betrekking tot duurzame energie. In dit bedrijf zijn mensen aangesteld die werken binnen twee richtingen:
- De wetenschappers/onderzoekers kunnen een onderzoek opzetten, uitvoeren en erover communiceren;
- De bestuurders/managers kunnen zaken binnen een bedrijf regelen en aansturen.
Power4You levert de opdracht, zorgt voor het onderzoek vooraf en detacheert mensen in de verschillende dochterbedrijven. Deze laatsten werken als contactpersoon tussen het dochterbedrijf en het moederbedrijf en kunnen binnen het moederbedrijf overleggen wat de stand van zaken is en overleggen dan om zaken binnen de dochterbedrijven aan te sturen.
Het bedrijf geeft in les 2 een uitleg over batterijen en moet dus dáárvoor onderzoek hebben gedaan.
In les 8 geeft het bedrijf een presentatie over GSM-communicatie. In deze theoretische presentatie moet het voor iedereen duidelijk worden hoe een telefoon werkt.
In les 13 kiest het moederbedrijf het ontwerp heeft dat het best aan de producteisen voldoen. Uiteraard wordt deze keuze gedegen beargumenteerd.
MechPow
Het bedrijf MechPow is gespecialiseerd in het omzetten van mechanische energie in elektrische energie op kleine schaal. Daarbij kun je denken aan een dynamo die door te fietsen energie levert. De specialisten van dit bedrijf denken voor deze opdracht aan het gebruik van een 'knijpkat' zie wikipedia: Knijpkat
Er moeten nog wel een aantal problemen opgelost worden:
- Hoe werkt zo'n knijpkat?
- Een dynamo levert wisselspanning, een telefoon werkt met gelijkspanning;
- Hoe kun je de energie (even) opslaan, want als je de telefoon gebruikt, wil je niet óók nog met de knijpkat werken.
Binnen het bedrijf wordt gedacht aan het gebruik van een oplaadbare batterij óf aan het gebruik van een condensator. Beide oplossingen moeten onderzocht worden.
In de workshop moet je duidelijk maken hoe alles werkt, welke experimenten je uitvoerde, welke berekeningen je moet maken en wat de theorie is achter het gebruik van een dynamo. Gebruik hierbij je kennis opgedaan bij het vak natuurkunde.
Bekijk het uitgebreide bedrijfsprofiel: Mechpow
SunPow
Het bedrijf SunPow is gespecialiseerd in het omzetten van lichtenergie in elektrische energie op kleine schaal. Denk hierbij aan het gebruik van zonnecellen voor tuinverlichting. Voor deze toepassingen zijn eenvoudige zonnecellen voldoende, maar voor het gebruik bij telefoons moet gekeken worden naar zonnecellen met een hoog rendement.
De specialisten denken voor deze opdracht aan een nieuw concept: misschien kun je zelf een nieuw type zonnecel maken óf zijn er misschien (goedkope!) nieuwe typen op de markt (en hoe werken deze dan?). Er moet in ieder geval gekeken worden naar:
- De werking van zonnecellen;
- De grootte van de zonnecellen in relatie met de energievraag van de telefoons;
- Hoe kun je energie even opslaan zodat je ook 's avonds de telefoon kunt gebruiken?
Binnen het bedrijf wordt op twee manieren over deze opdracht gedacht:
- We denken mee met de andere bedrijven en richten ons op het ontwikkelen van een eigen gemaakte zonnecel. Daarbij kán het zijn dat de specificaties voor de telefoon niet gehaald wordt, maar de knowhow is dan aanwezig voor eventuele vervolgprojecten;
- We maken een device wat voldoet aan alle eisen voor de telefoon met behulp van bestaande zonnecellen.
Maak binnen je bedrijf hierin een eigen keus.
In de workshop moet je duidelijk maken hoe alles werkt, welke experimenten je uitvoerde, welke berekeningen je moet maken en wat de theorie is achter het gebruik van een zonnecel. Gebruik hierbij je kennis opgedaan bij het vak natuurkunde.
Bekijk het uitgebreide bedrijfsprofiel: SunPow
FuelPow
Het bedrijf FuelPow is gespecialiseerd in het gebruik van een brandstofcel als energiebron op kleine schaal.
Op Wikipedia: Brandstofcel staat een uitgebreide toelichting over dit onderwerp. Je gaat met een gecombineerde electrolysecel en brandstofcel metingen verrichten die uiteindelijk leiden tot een ontwerp om een mobiele telefoon op te laden. Houd uiteraard rekening met de voorwaarden waar de gadget aan moet voldoen.
Voor wat betreft de workshop moet je duidelijk zien te maken hoe alles werkt, welke experimenten je uitvoerde, welke berekeningen en wat de theorie is van zowel de brandstof- en electrolysecel.
Bekijk het uitgebreide bedrijfsprofiel: FuelPow
AltoPow
Het bedrijd AltoPow is gespecialisserd in het gebruik van alternatieve methoden om elektrische energie te kunnen gebruiken op kleine schaal. Op http://nl.wikipedia.org/wiki/Zuil_van_Volta staat een uitgebreide toelichting over de Zuil van Volta. Maak echter ook gebruik van andere methoden om elektriciteit op te wekken zoals bijv. met een citroen en/of komkommer en een zinken en een koperen staaf.
Je bent vrij om zelf te kiezen zolang het maar lukt om de mobiele telefoon op te laden. Houd uiteraard rekening met de voorwaarden waar de gadget aan moet voldoen. Je zet zelf experimenten op, voert deze uit en beoordeelt of ze geschikt zijn.
In de workshop moet je duidelijk maken hoe alles werkt, welke experimenten je uitvoerde, welke berekeningen en wat de theorie is van jullie cellen.
Bekijk het uitgebreide bedrijfsprofiel: AltoPowSamenwerken
Power4You bestaat uit minstens zes personen.
Twee daarvan zijn verantwoordelijk voor de leiding en het specifieke onderzoek.
De anderen worden na verloop van tijd als specialist/ondersteuner bij de andere bedrijven gedetacheerd.
De vier dochterbedrijven bestaan uit 3 à 4 personen:
- Directeur/ onderzoeker
- Planner/ inkoper/ onderzoeker
- Uitvoerder/ onderzoeker (2x)
Eventueel kunnen parallelbedrijven worden ingezet.
Power4You bepaalt aan welke eisen de producten moeten voldoen. De dochterbedrijven gaan vervolgens onderzoek doen op het gebied van hun specialisatie. Het resultaat van dit onderzoek moet gedeeld worden met iedereen die bij dit project betrokken is. Het bedrijf Power4You zal op het eind een beargumenteerd oordeel welk dochterbedrijf het ontwerp heeft gemaakt dat het best voldoet aan de producteisen.
Je docent vertelt je hoe je precies wordt beoordeeld.
Workshop
Elk dochterbedrijf doet onderzoek en bestudeert theorie om een ontwerp te maken voor de gadget.
Je gaat dit ontwerp presenteren, in de hoop dat jullie dochterbedrijf de opdracht binnensleept om de gadget in productie te nemen. Doel van deze presentatie is om duidelijk te maken hoe jullie ontwerp in elkaar steekt. Om dit duidelijk te maken laten jullie de deelnemers van jullie workshop ‘hands-on’ bezig zijn. Ze kunnen bijvoorbeeld een cruciaal experiment nadoen, wat bij de totstandkoming van jullie ontwerp van groot belang is geweest. Zorg ook dat ze de theorie die bij het ontwerp een rol speelt, goed begrijpen. Dit kan, door ze echt met deze theorie te laten stoeien.
Jullie presentatie heeft dus de vorm van een workshop, waarbij jullie zelf informatie geven, maar waarbij de deelnemers ook actief aan de slag gaan.
Wat ga je leren?
Je leert het volgende kennen:
Over wissel- en gelijkspanning:
- Wat is het verschil tussen wissel- en gelijkspanning?
- Wat bedoelen we met 'gelijkrichten' van een wisselspanning?
- Je kent de werking van een diode;
Over het opwekken van elektrische energie:
- Wat verstaan we onder 'inductie'?
- Hoe kun je de spanning over een dynamo vergroten?
- Hoe bereken je de hoeveelheid lichtenergie die per m2 op een lichtcel valt?
- Hoe werkt een zonnecel?
- Hoe werkt een brandstofcel?
- Hoe bereken je de energie die (theoretisch) vrijkomt bij de reactie tussen waterstof en zuurstof?
- Wat is het rendement van de brandstofcel?
- Hoe werkt een zuil van Volta?
- Hoe krijg je uit een citroen en een koper- en een zinkplaatje elektrische energie?
- Hoe bereken je de energie die (theoretisch) vrijkomt bij de reactie?
- Wat is het rendement van jullie cellen?
Over de opslag van elektrische energie:
- Wat is een condensator?
- Hoe koppel je een dynamo met een (oplaadbare) batterij?
- Hoe bereken je de beschikbare energie in een batterij?
Over de stoffen in een zonnecel:
- Hoe werkt een halfgeleider?
- Wat is de (kwalitatieve) relatie tussen rendement van een zonnecel en de kleur van het opvallende licht?
- Wat is de (kwalitatieve) relatie tussen de opbrengst van een zonnecel en de weerstand van de belasting?
Over de stoffen in een brandstofcel:
- Hoe wordt waterstof (\(\small{H}_{{{2}}}\)) en zuurstof (\(\small{O}_{{{2}}}\)) geproduceerd?
- Welke chemische reacties vinden plaats in een brandstofcel?
- Hoe kunnen deze reacties elektrische stroom opwekken?
Over de stoffen in de zuil van Volta/ Danielcel:
- Welke chemische reacties vinden plaats in de zuil van Volta/ Danielcel?
- Kijk of je met behulp van de stoffen genoemd in tabel 48 van Binas zelf een batterij kunt maken.
- Welke stoffen reageren en welke stoffen komen vrij bij iedere soort stroomopwekker van jullie?
- Hoe kunnen deze reacties elektrische stroom opwekken?
Je leert het volgende kunnen:
- Het formuleren van vragen bij de theorie;
- Het uitzoeken van een onderdeel waar de belangstelling van de leerling ligt;
- Het maken van een werkplan om een onderzoek uit te voeren;
- Het uitvoeren van het onderzoek en gegevens verzamelen en presenteren;
- Het maken van een practicumvoorschrift aan de hand van het onderzoek wat zij zojuist zelf hebben uitgevoerd;
- Het uitvoeren van een practicumvoorschrift wat door klasgenoten is gemaakt;
- Het geven van feedback op dit practicumvoorschrift;
- Het bijstellen van het gemaakte practicumvoorschrift aan de hand van de opmerkingen die door anderen gemaakt zijn;
- Het maken van een schriftelijke toets (naar keuze van de docent).
Engage
Activiteit 1
Aan de slag 1: Oriëntatie - teamopdracht
Ten eerste moeten jullie een team gaan vormen. Ieder team krijgt een ander bedrijf toegewezen. Bestudeer in jullie gevormde groepje het bedrijfsprofiel, zodat jullie een beter beeld krijgen waar jullie voor staan als bedrijf.
Na gezamelijk overleg hebben jullie waarschijnlijk al allerlei vragen. Er moet worden nagedacht over de vragen die aan opdrachtgeven Power4You gesteld kunnen worden m.b.t. de gestelde producteisen. (Denk aan vragen over het principe van opladen, de soort spanning (gelijk, wissel), condensator, vermogen/ capaciteit/ energie, rendement, kosten).
01 - individueel
Het is belangrijk dat ieder lid in jullie team een bepaalde basiskennis heeft. Dit zal je later helpen binnen het bedrijf. Bestudeer de algemene kennis en maak de vragen die hierbij horen individueel. Je kan de kennisbank nog eens doornemen voor informatie over de verschillende soorten stoffen.
KB: Soorten stoffen
Let op: Het groepje dat Power4You vertegenwoordigt, moet in les 2 al een inleiding/uitleg geven.
Bekijk hiertoe Specifieke kennis Power4You .
Activiteit 2
Power4You licht de producteisen toe d.m.v. een presentatie. Power4You zal een korte inleiding geven over het principe van oplaadbare batterijen en specifieke ontwerpeisen aan het product. Bijvoorbeeld hoeveel spanning er nodig is om een mobiele telefoon op te laden, hoe lang de mobiele telefoon het moet doen.
Aan de slag 2: Verbale informatie - teamopdracht
Power4You overlegt met alle andere bedrijven apart en probeert hun specifieke vragen te beantwoorden. Niet-beantwoorde vragen moeten worden onderzocht en beantwoord door Power4You.
Aan de slag 3: Specifieke kennis - teamopdracht
Bestuudeer de specifieke kennis die nodig is voor jullie bedrijf. Maak hierbij ook de vragen en zoek extra informatie op over de delen die jullie nog niet begrijpen. In deze teamopdracht gaan jullie nog geen practicum doen, beantwoord dus alleen de vragen die niets met het practicum te maken hebben.
Specifieke kennis Power4You
Specifieke kennis MechPow
Specifieke kennis SunPow
Specifieke kennis FuelPow
Specifieke kennis AltoPow
Activiteit 3
Power4You: detacheert een specialisten bij elk dochterbedrijf ter ondersteuning en als contactpersoon.
Aan de slag 4: Communicatie - teamopdracht
Houdt een werkoverleg binnen jullie bedrijf. Jullie moeten gaan beslissen welke onderzoeken relevant zijn voor jullie bedrijf. Dit doen jullie aan de hand van een werkplan. Een taakverdeling is van groot belang om efficiënt te werk te kunnen gaan. Het daadwerkelijke werkplan maken, doen jullie in Activiteit 4.
Bedenk de beste manier voor het opladen van een mobiele telefoon!
Werkplan
Een werkplan is bedoeld om je onderzoek goed te laten verlopen zodat je een antwoord krijgt op je onderzoeksvraag en je kunt bepalen of je hypothese klopt.
Je moet duidelijk uit kunnen leggen hoe je werkplan dat antwoord geeft.
Probeer je zo goed mogelijk voor te stellen wat je gaat doen en in welke volgorde.
Je werkplan bevat:
- Een opsomming van de stoffen, materialen en instrumenten die je wilt gebruiken.
- Geschikte tekeningen (doorsnee, perspectief, elektrische circuits, etc.) die je werkplan duidelijker en begrijpelijker maken.
- Beschrijving van wat je gaat doen. Je werkplan bevat géén uitgebreide handleidingen van te gebruiken apparatuur die bij je klasgenoten bekend mogen worden verondersteld. Wel schematische tekeningen en reactievergelijkingen.
- Een tijdsplanning of in ieder geval een tijdsindicatie.
- Veiligheidsaspecten: inventariseer de gevaren, schat de risico’s in, en neem maatregelen om die te vermijden.
- Hoe zit het met afval? Kun je de hoeveelheid reduceren? Waar laat je het afval?
- Hoe laat je de situatie achter? Vergeet niet het feedbackformulier in te laten vullen.
Activiteit 4
Aan de slag 5: Werkplannen - teamopdracht
Nu gaan jullie het werkplan schrijven met concepten voor oplossingen. Het is daarbij van belang dat je het doel voor ogen houdt. Formuleer daarom vragen die je gaat beantwoorden. In de popup staat nogmaals uitgelegd wat een werkplan is.
Werkplan
Een werkplan is bedoeld om je onderzoek goed te laten verlopen zodat je een antwoord krijgt op je onderzoeksvraag en je kunt bepalen of je hypothese klopt.
Je moet duidelijk uit kunnen leggen hoe je werkplan dat antwoord geeft.
Probeer je zo goed mogelijk voor te stellen wat je gaat doen en in welke volgorde.
Je werkplan bevat:
- Een opsomming van de stoffen, materialen en instrumenten die je wilt gebruiken.
- Geschikte tekeningen (doorsnee, perspectief, elektrische circuits, etc.) die je werkplan duidelijker en begrijpelijker maken.
- Beschrijving van wat je gaat doen. Je werkplan bevat géén uitgebreide handleidingen van te gebruiken apparatuur die bij je klasgenoten bekend mogen worden verondersteld. Wel schematische tekeningen en reactievergelijkingen.
- Een tijdsplanning of in ieder geval een tijdsindicatie.
- Veiligheidsaspecten: inventariseer de gevaren, schat de risico’s in, en neem maatregelen om die te vermijden.
- Hoe zit het met afval? Kun je de hoeveelheid reduceren? Waar laat je het afval?
- Hoe laat je de situatie achter? Vergeet niet het feedbackformulier in te laten vullen.
Explore
Activiteit 5 t/m 7
Aan de slag 6: Uitvoering - teamopdracht
Nadat jullie werkplannen besproken zijn met de docent of TOA, gaan jullie ze uitvoeren. Hierna weet je als het goed is antwoord op alle vragen die jullie bij " Aan de slag 5 " hebt geformuleerd.
Aan de slag 7: Workshop voorbereiden - teamopdracht
Bij de voorbereiding voor jullie workshop is het allereerst van belang dat jullie het onderzoek overzichtelijk weergeven voor jezelf. Het doel van de presentatie is om duidelijk te maken hoe jullie ontwerp in elkaar steekt. Om dit duidelijk te maken, laten jullie de deelnemers van jullie workshop 'hands-on' bezig zijn. Ze kunnen bijvoorbeeld een cruciaal experiment nadoen, wat bij de totstandkoming van jullie ontwerp van groot belang is geweest. Zorg ook dat ze de theorie die bij het ontwerp een rol speelt, goed begrijpen.
Werkblad workshop
Power4You: in de volgende les moeten jullie eerst weer een presentatie geven. De verdere details hiervan vind je bij de specifieke kennis.
Activiteit 8
Power4You geeft een presentatie over het principe van GSM-communicatie en het zenden.
Aan de slag 8: Workshop verder voorbereiden - teamopdracht
Na de presentatie van Power4You wil je misschien nog wat aanpassen aan jullie workshop. Hiernaast moeten jullie ook 2 à 3 proefwerkvragen met antwoorden maken. Deze lever je in bij jullie docent.
Explain
Activiteit 9
Aan de slag 9: Workshoppen - teamopdracht
De dochterbedrijven MechPow, SunPow, FuelPow en AltoPow geven ieder afzonderlijk haar presentatie en workshop.
Ieder dochterbedrijf heeft hier afzonderlijk 1 lesuur de tijd voor.
- Het bedrijf geeft haar presentatie en workshop over het onderzoek wat zij heeft gedaan
- De anderen luisteren actief naar de aangeboden informatie, doen actief mee aan de workshops, beantwoorden de bijbehorende theorievragen en formuleren zelf vragen.
- Ga na of de onderzoeksresultaten van de workshop een bijdrage leveren aan het eigen bedrijf.
- Power4You: kritisch beoordelen of de producten van de bedrijven voldoen aan de ontwerpeisen.
- Vul het feedbackformulier in.
Feedbackformulier workshopEvaluate
Activiteit 10
Power4You geeft een beargumenteerd oordeel over de ontwerpen van elk van de dochterbedrijven: lukt het om met deze apparaten een mobiel op te laden? Ook beargumenteren ze welk ontwerp het best voldoet aan de producteisen en welk dochterbedrijf de opdracht krijgt. Dit wordt in de vorm van een presentatie gedaan.
Aan de slag 10: Evaluatie - teamopdracht
Vul samen het Feedbackformulier samenwerken in.
Feedbackformulier samenwerken
