Акмолинская область

Буландынский район

КГУ «Капитоновская средняя

школа»

Исследовательский проект

 «Энергия будущего»

  Автор: Савицкий Александр,

8класс                                                                                                             

Руководитель:

Ковбаса Наталья Владимировна

Координатор детского движения

2017 год

Содержание

Введение

1.  Актуальность темы

2.  Цели и задачи

3.  История применения

3.1 Солнечная энергия

3.2 Энергия ветра

4. Практическая работа

5. Заключение

6. Литература

7. Приложения

  Введение

Проблема обеспечения электрической энергией многих отраслей мирового хо­зяйства, постоянно растущих потребностей населения Земли становится сейчас все более насущной.

Основу современной мировой энергетики составляют тепло- и гидроэлектро­станции. Однако их развитие сдерживается рядом факторов. Стоимость угля, нефти и газа, на которых работают тепловые станции, растет, а природные ресурсы этих видов топлива сокращаются. К тому же многие страны не располагают собственны­ми топливными ресурсами или испытывают в них недостаток. Гидроэнергетические ресурсы в развитых странах используются практически полностью: большинство речных участков, пригодных для гидротехнического строительства, уже освоены. Серьезным тормозом для дальнейшего развития атомной энергетики являются проблемы за­грязнения окружающей среды.

С середины 20 века началось изучение энергетических ресурсов океана, энергии ветра, солнечной энергии, от­носящихся к  "возобновляемым источникам энергии".

Океан - гигантский аккумулятор трансформатор солнечной энергии, преобра­зуемой в энергию течений, тепла и ветров. Энергия приливов - результат действия приливообразующих сил Луны и Солнца.

Энергетические ресурсы океана представляют большую ценность как возоб­новляемые и практически неисчерпаемые. Опыт эксплуатации уже действующих систем океанской энергетики, а также солнечных и ветровых систем показывает, что они не приносят какого-либо ощути­мого ущерба окружающей среде. При проектировании будущих систем энергетики тщательно исследуется их воздействие на экологию.

Актуальность

Человек не может жить без энергии. Посмотрите вокруг себя – энергия нужна для освещения, отопления, для работы электрических приборов. Энергия нужна и для работы заводов, фабрик, кораблей, машин, самолетов и для много чего другого.

В настоящее время в качестве основных источников энергии используют уголь, нефть и природный газ.

Но у этих источников энергии есть минусы. Они являются исчерпаемыми ресурсами и когда-нибудь могут закончиться. А еще при их переработке выделяется углекислый газ и другие вредные вещества, которые вредят окружающей среде.

Мне стало интересно, есть ли другие источники энергии? Которые, не кончаются и не вредят окружающей среде? Оказывается, есть. Такие источники энергии называются альтернативными. Я решил узнать о них поподробнее.

Цель работы:

Изучить альтернативные источники энергии, их достоинства и   недостатки;

Получить самому энергию от альтернативных источников.

Задачи:

Изучить информацию о различных видах энергии. Выяснить принцип получения энергии из альтернативных источников.  Получить энергию из  альтернативных источников самому.

Выявить какие достоинства и недостатки есть у данных источников энергии.

Какие источники энергии бывают? 

Источники энергии можно разделить на две группы – традиционные и нетрадиционные или альтернативные.

Традиционные источники энергии

- Уголь

- Нефть

- Торф

- Газ

- Дерево

Основная часть

"Соленая" энергия

 Вода океанов и морей таит в себе огромные неосвоенные запасы энергии, которая может быть эффективно преобразована в другие формы энергии , какими являются устья крупнейших рек мира. В качестве источника  энергии предполагается также использовать купола, заключенные в толще океанского дна. Расчеты показали, что при использовании энергии, получен­ной при растворении купола, можно по­лучить не меньше энергии, чем при использовании содержащейся в нем нефти.

Работы по преобразованию данной энергии в электрическую находятся на стадии проектов и опытных установок.

Энергия ветра

Использование энергии ветра имеет многовековую историю. Идея преобразо­вания энергии ветра в

электрическую возникла в конце 19в.

Первая ветровая электростанция (ВЭС) мощностью 100 кВт была построена в 1931 г. у города Ялта в Крыму. Тогда это была крупнейшая ВЭС в мире. Средне- годовая выработка станции составляла 270 МВт.час. В 1942 г. станция была разру­шена.

В период энергетического кризиса 70-х гг. интерес к использованию энергии возрос.

Строительство ВЭС малой мощности для энергоснабжения приморских поселков, маяков, опреснителей морской воды счи­тается выгодным при среднегодовой скорости ветра 3,5-4 м/с.. Возведение ВЭС большой мощности для передачи электро­энергии в энергосистему страны оправдано там, где среднегодовая скорость ветра превышает 5,5- б м/с..

На тихоокеанском побережье США в Калифорнии, где скорость ветра 13 м/с и больше наблюдается в

продолжение более 5 тыс., ч в году, работает уже несколько тысяч ветровых установок большой мощности. ВЭС различной мощности действу­ют в Норвегии, Нидерландах, Швеции, Италии, Китае, России и других странах.

В связи с непостоянством ветра по скорости и направлению большое внимание уделяется

созданию ветроустановок, работающих с другими источниками энергии. Энергию крупных океанских ВЭС предполагается использовать при производстве водорода из океанской воды или при добыче полезных ископаемых со дна океана.

Существует проект прибрежной электростанции, использующей энергию ветра и прибоя одновременно.

Главная проблема ветряных электростанций – непостоянство скорости ветра. Место расположения считается удачным, если удается работать в среднем около трети года. Таких мест на Земле не так много, и большинство уже занято. Кроме того, скорость ветра увеличивается с высотой, поэтому использование более высоких конструкций перспективно.

Энергия солнца

Самая первая шкура, которую древний человек высушил с помощью прямого использования солнечной энергии, к сожалению, не сохранилась. А собственные шкуры грели на солнышке даже наши предки обезьяны, не говоря уже о крокодилах.

Легко использовать солнце для отопления и горячего водоснабжения. Хорошие нагреватели состоят из смотрящего на юг плоского наклонного коллектора солнечных лучей и размещенного над ним бака с водой. Коллектор и бак теплоизолируют. КПД этого простого сооружения достигает 40 – 50%, и оно способно летом

нагреть воду до 50 – 70 градусов.

В последнее время стали популярны воздушные коллекторы, встроенные в фасады зданий как элемент архитектуры. Оптимальный наклон коллектора примерно равен широте местности. В Европе, к примеру, на вертикальную стенку в год падает солнечной энергии примерно на 30% меньше, чем на поверхность, расположенную под углом в 45 градусов к горизонту. Такой коллектор выполняет двойную роль – нагревает

теплоноситель и уменьшает тепловые потери здания.

Когда кремниевые фотоэлементы были очень дороги и использовались только в космосе, много надежд возлагалось солнечные тепловые электростанции.

Сегодня больше внимания уделяется прямому преобразованию солнечной энергии с помощью полупроводниковых фотоэлементов. В основном это плоские кремниевые фотоэлементы, способные преобразовывать как прямой, так рассеянный свет. Их стоимость за последние десять лет снизилась в несколько раз, но цена такой энергии все еще слишком высока.

Ученые пытаются максимально снизить стоимость более простых солнечных элементов. В европейском

проекте H – AlphaSolar созданы гибкие солнечные элементы на основе тонкой пленки аморфного кремния на пластине, эффективность которых около семи процентов. В планах – повышение эффективности до 10% и массовое производство рулонов дешевой «солнечной пленки».

«Человеку на острове», чтобы кипятить свой чайник, потребуется порядка ста квадратных метров

кремниевых солнечных батарей и очень большой аккумулятор. Это, конечно, лучше, чем гектар водохранилища, но неприемлемо дорого.

Исследовательская часть

Традиционные источники энергии широко используются в настоящее время. Но, как я уже говорил, эти источники исчерпаемые и  при их переработке в окружающую среду выделяются вредные вещества.

Нетрадиционные источники энергии = Альтернативные

- Ветер

- Вода

- Солнце

- Механическая энергия

Эти источники энергии я изучил подробнее.

Энергия ветра

Силу ветра люди научились использовать очень давно. При помощи силы ветра плавали суда, строили ветряные мельницы для переработки зерна.

В засушливых областях Европы ветряные мельницы использовали для орошения полей.

Первая в мире современная ветроэлектростанция была построена в Курске в 1931 году.

Мне стало интересно, смогу ли я добыть энергию, используя силу ветра.

Я решил с помощью конструктора получить энергию ветра. Для этого мне понадобилось:

-плата

-провода

-специальный

-пропеллер 

-кнопка

-аккумулятор

-амперметр

-часы

-моторчик

Я направлял на пропеллер воздух. Сначала дул, а потом с помощью фена создал более сильный поток воздуха. Чем быстрее крутился пропеллер, тем больше энергии вырабатывалось.

Я решил узнать, какие недостатки и достоинства есть у получения энергии с помощью ветра. Сделав таблицу:

Энергия солнца

Энергию солнца люди научились использовать не так давно, но в наше время практически каждый может собрать и получить в свое распоряжение свой независимый источник электроэнергии на солнечных батареях.

Люди придумали много вещей на солнечных батареях: игрушки, калькуляторы, машины, самолеты солнечные электростанции.

Мне стало интересно смогу ли я получить энергию солнечного света? Я решил с помощью конструктора получить энергию солнца.

Для этого мне понадобилось:

- плата

-провода

-специальный моторчик

-солнечный аккумулятор

-кнопка

-аккумулятор

-амперметр

-часы

-моторчик

Чем ярче светило солнышко, тем больше энергии вырабатывалось.

От моего моторчика работали только часы, светодиод, маленький моторчик.

Вывод: Я сделал вывод, что можно получить электричество от энергии Солнца.

Проведя эти два опыта, я решил соорудить экономную теплицу используя эти два альтернативных источника энергии.

Для выработки энергии возле теплицы я установил ветреные мельницы.  Которые могли вырабатывать  небольшое количество энергии, данная энергия хватает для работы диодового освящения, оно является очень экономичным.

Красный и синий цвета,  смешиваясь, дают фиолетовый цвет. Поэтому светодиодные светильники светят таким призрачным фиолетовым цветом. Но он, то, как раз и наиболее нужен растениям.

Таблица

цветов

Конструкция светодиода такова, что он может под действием электрического тока излучать свет наперед заданной волны. В светодиодных светильниках нет ненужного зеленого цвета, нет инфракрасной и ультрафиолетовой вредной для растений составляющей. Весь свет, который дают светодиодные светильники, поглощается растениями. Поэтому на сегодняшний день нет более эффективных ламп для досвечивания растений, чем светодиодные.

Для роста саженцев в тепличных условиях это освещение идеально, без  больших затрат энергии.

Заключение

Предлагаются создание проекта. В нем рассматривается возможность выращивать саженцы овощных растений  с наименьшей затратой энергии. Тепло необходимое для работы теплицы можно получить от солнца

и энергии ветра, а получении энергии которой необходимо для освещения  диодов можно получить благодаря ветровым мельницам установленных на одной территории с ней. Данный проект можно предложить  использовать, с  полученной энергией,  для организации ферм, производящих продукты питания.

Используемая литература

1.     Тимошкин С. Е. Солнечная энергетика и солнечные батареи. М., 1966, с. 163-194

2.     Илларионов А. Г. Природа энергетики.//М: 1975., с. 98-105

3.     http://solarb.ru/ispolzovanie-solnechnoi-energii-na-zemle

Приложение (фото)