Статья Альтернативные источники энергии

Занканов Арсен ученик 8 F класса
e-mail: z.ars.z@mail.ru Назарбаев Интеллектуальная Школа химико-биологического направления
Аннотация
Данный проект способствует пропаганде грамотного использования потенциала дизайна и дизайн-подхода к проектированию альтернативных источников энергии в реальных условиях, целостный подход к проектированию нового продукта. Выявление потребностей людей в чистом воздухе и бесшумном окружении, основывается на наблюдении и тестировании потребителей в естественных для них условиях и является базовым этапом в проектной деятельности, на котором далее выстраиваются все основные этапы. В работе были рассмотрены альтернативные источники энергии, в частности солнечные батареи, их применение, новейшие достижения, а также развитие современной теории об источниках энергии. Солнечная батарея — несколько объединённых фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток, в отличие от солнечных коллекторов, производящих нагрев материала-теплоносителя.
Ключевые слова: Энергия, экология, природа, альтернатива, движение, ветрогенераторы.
Статья публикуется впервые
Без энергии жизнь человечества немыслима. Дома у нас тепло и светло. Но все мы привыкли использовать в качестве источников энергии органическое топливо — уголь, газ, нефть. Однако их запасы в природе ограничены. И рано или поздно наступит день, когда они иссякнут. Что же делать? Уже давно найден ответ: надо искать другие источники энергии — альтернативные, нетрадиционные, возобновляемые. Какие же они? Цель - узнать какие же в настоящее время существуют основные альтернативные источники энергии и определить насколько они могут использоваться в реальной жизни. Изучить нетрадиционные виды энергии, их достоинства и недостатки. Выяснить принцип работы и устройства альтернативных источников. Выяснить, будет ли выгодно установить альтернативные источники энергии. В наше время все источники энергии можно разделить на традиционные (широко распространенные для получения электричества, отопления и топлива для двигателей) и нетрадиционные (альтернативные) источники энергии. К традиционным источникам энергии мы можем отнести: 1. Уголь 2. Газ 3. Нефть 4. Торф 5. Дерево(дрова) 6. Атом водорода. К нетрадиционным источникам энергии мы относим: 1. Солнце 2. Ветер 3. Вода (энергия рек, водопадов) 4. Механическая (мускулы) [1]
В ходе своей работы я проводил опрос, где должны были ответить на вопрос: Что является традиционными источниками энергии? Ребята отвечали в целом правильно. Однако, они оказались незнакомы с такими видами источников энергии как атом водорода (и большинство ребят ответили, что это альтернативный источник энергии) и мускульная энергия (многие решили, что это традиционный источник энергии для получения тепла, электричества и топлива). Как результат, 50% опрашиваемых ответили правильно.

Существуют 2 наиболее распространённых вида альтернативных источников энергии СОЛНЕЧНАЯ энергия и ВЕТРЯНАЯ энергия. СОЛНЕЧНАЯ энергия — это энергия солнца. ВЕТРЯНАЯ энергия — это энергия, получаемая из ветра-ветрогенераторы. Солнечные батареи, всевозможные гелиоустановки используют солнечное излучение как альтернативный источник энергии. Излучение Солнца можно использовать как для нужд теплоснабжения, так и для получения электричества (используя фотоэлектрические элементы). К преимуществам солнечной энергии можно отнести возобновляемость данного источника энергии, бесшумность, отсутствие вредных выбросов в атмосферу при переработке солнечного излучения в другие виды энергии. Недостатками солнечной энергии являются зависимость интенсивности солнечного излучения от суточного и сезонного ритма, а также, необходимость больших площадей для строительства солнечных электростанций. Одним их перспективнейших источников энергии является ветер. Принцип работы ветрогенератора элементарен. Сила ветра, используется для того, чтобы привести в движение ветряное колесо. Это вращение в свою очередь передаётся ротору электрического генератора. Преимуществом ветряного генератора является, прежде всего то, что в ветряных местах, ветер можно считать неисчерпаемым источником энергии. Кроме того, ветрогенераторы, производя энергию, не загрязняют атмосферу вредными выбросами. К недостаткам устройств по производству ветряной энергии можно отнести непостоянство силы ветра и малую мощность единичного ветрогенератора. Также ветрогенераторы известны тем, что производят много шума, вследствие чего их стараются строить вдали от мест проживания людей. Устройство солнечного источника энергии. В наше время практически каждый может собрать и получить в свое распоряжение свой независимый источник электроэнергии на солнечных батареях (в научной литературе они называются фотоэлектрическими панелями). В классическом виде такой источник электроэнергии будет состоять из следующих частей: непосредственно, солнечной батареи (генератора постоянного тока), зарядного устройства, аккумуляторов с устройством контроля заряда и инвертора, который преобразует постоянный ток в переменный. Солнечные батареи состоят из набора солнечных элементов (фотоэлектрических преобразователей), которые непосредственно преобразуют солнечную энергию в электрическую. Однако даже в самых последних разработках коэффициент полезного действия не превышает 20 % при солнечной погоде. Схема устройства солнечного источника энергии. Пример установки солнечной батареи на крыше моей машинки (собственная разработка) Конструкция ветряной электростанции, в общем случае, состоит из ветрогенератора, зарядного устройства, аккумуляторной батареи и инвертора для преобразования напряжения в привычное значение 220В. [2]
Использование солнечной энергии в Казахстане незначительно, при том, что годовая длительность солнечного света составляет 2200—3000 часов в год, а средняя мощность 130 — 180 Вт/м2. Солнечные батареи — один из основных способов получения электрической энергии на космических аппаратах: они работают долгое время без расхода каких-либо материалов, и в то же время являются экологически безопасными, в отличие от ядерных и радиоизотопных источников энергии. Солнечная батарея на МКС. Однако при полётах на большом удалении от Солнца (за орбитой Марса) их использование становится проблематичным, так как поток солнечной энергии обратно пропорционален квадрату расстояния от Солнца. При полётах же к Венере и Меркурию, напротив, мощность солнечных батарей значительно возрастает (в районе Венеры в 2 раза, в районе Меркурия в 6 раз).
Казахстан имеет большие ресурсы ветровой энергии, которые в сотни раз превосходят современное электропотребление в стране. Энергетический потенциал ветра на территории Республики Казахстан оценивается на уровне 1,8 трлн. КВт/ч. в год. Наибольшая скорость ветра по Казахстану наблюдается в районе Жаланашколь, где средняя годовая скорость ветра составляет 8,0 м/с, а число дней, в которых скорость ветра превышает 8,0 м/с, составляет 253 дня. На 80-85 % ее территории среднегодовые скорости ветра составляют от 3 до 5,0 м/с, и на 2-3 % - более 5 м/с. В Казахстане имеются предпосылки и для развития не только солнечной энергетики, но и для развития биоэнергетики. [3]
Проведя большое количество опытов, я выявил наиболее эффективную, экологически безопасную модель. При воздействии солнечных лучей происходит преобразование световой энергии в электрическую. Выработанная электрическая энергия протекает к электрическому двигателю, где происходит преобразование электрической энергии в механическую. Во время изучения и демонстрации модели я решил узнать зависимость скорости движения моей модели от интенсивности и концентрации падающих солнечных лучей. Я взял слабый фонарик и более сильный. Рассчитав по формуле V=S*T, я отметил 30 см и начал поочередно светить. В итоге я узнал, что скорость от сильного фонарика равна 13,3 см/с, а скорость от слабого фонарика равна 1,4 см/с. Я наблюдал за процессом обогревания домов от солнечных батарей в городе Астана, они были расположены на крышах зданий. Также, возле нашей школы расположены фонари с солнечными батареями. Уникальность автономных фонарных столбов в том, что для ночного освещения используется солнечная энергия. Ноу-хау на солнечных батареях - автономный фонарный столб в корне отличается от обычной линии электропередачи. Новшество просто накапливает днем солнечную энергию, а ночью освещает улицу. Данный комплекс обладает следующими характеристиками: состоит из опоры, установленной на железобетонный фундамент, солнечной батареи, светодиодной лампы - 0,15 киловатт и гелиевого аккумулятора, срок службы которого рассчитан на 50 лет. Данный комплекс очень экономичен, не требует техусловий, нет проводов. Экономия составляет примерно около 300 тысяч в год.
При работе над данным проектом были изучены виды альтернативных источников энергии, которые являются дверью в будущее; связь с жизнью, их будущее и настоящее применение. Я убедился, на основе собственных исследований, что солнечные батареи полезны и эффективны в использовании. В будущем, я планирую создать более сложную модель в виде дирижабля или вертолета, основные детали которого, будут работать от энергии солнечных батарей. Я пришел к выводу, что эффективность работы приборов от солнечных батарей зависит от яркости солнца, качества устройства и работы самих солнечных батарей. В нашей стране идет полным ходом внедрение плана развития по развитию «зеленой» энергетики Казахстана, и я вношу свою маленькую крупицу в ее осуществление. Казахстан обладает значительными ресурсами возобновляемой энергии, по экспертным оценкам, потенциал ресурсов, куда входят гидроэнергия, ветровая и солнечная энергия, в Казахстане весьма значителен. Нефть, газ – во всем мире классифицируют как один из крупнейших энергетических ресурсов, но даже они в свое время исчерпываются, а значит необходимо находить новые ресурсы для жизни.
Литература:
1) Игнатов А.Н., Состояние и перспективы развития альтернативной энергии
2) Ильин А.К., Пермяков В.В., Нетрадиционные источники энергии для автономных потребителей. 1997
3) Бектурганов Н.С., Энергоэкологическая стратегия развития возобновляемой и альтернативной энергетики 2015