Без енергії життя людства немислима. Вдома у нас тепло і світло. Але всі ми звикли використовувати в якості джерел енергії органічне паливо - вугілля, газ, нафта. Однак їх запаси в природі обмежені. І рано чи пізно настане день, коли вони вичерпаються. Що ж робити? Вже давно знайдена відповідь: треба шукати інші джерела енергії - альтернативні, нетрадиційні, відновлювальні. Які ж вони?
Дізнатися, які ж в даний час існують основні альтернативні джерела енергії та визначити наскільки вони можуть використовуватися в реальному житті на прикладі гімназії № 31 м Мінська.
1. Вивчити нетрадиційні види енергії, їх переваги і недоліки.
2. З'ясувати принцип роботи і пристрої альтернативних джерел енергії.
3. Підрахувати (дізнатися) вартість установки поновлюваних джерел енергії.
4. Дізнатися, скільки енергії споживає моя гімназія за 1 місяць (1 рік).
5. Визначити час окупності даного проекту.
6. З'ясувати, чи буде вигідно нашій школі встановити альтернативні джерела енергії.
Місце проведення дослідження.
Гімназія № 31 м Мінська, вул. Мазурова, 6.
У наш час все джерела енергії можна розділити на традиційні (широко поширені для отримання електрики, опалення та палива для двигунів) і нетрадиційні (альтернативні) джерела енергії.
До традиційних джерел енергії ми можемо віднести:
6. Атом водню
До нетрадиційних джерел енергії ми відносимо:
3. Вода (енергія річок, водоспадів)
4. Механічна (м'язи)
В ході своєї роботи я проводив опитування, де учні 3 «Б» класу повинні були відповісти на питання: Що є традиційними джерелами енергії? (Див. Додаток 1.)
Хлопці відповідали в цілому правильно. Однак, вони виявилися не знайомі з такими видами джерел енергії як атом водню (і більшість хлопців відповіли, що це альтернативне джерело енергії) і м'язова енергія (багато хто вирішив, що це традиційне джерело енергії для отримання тепла, електрики і палива). Як результат, лише 12% опитуваних відповіли правильно (см.діаграмму1).
12% відповіли правильно
Існують 2 найбільш поширених виду альтернативних джерел енергії СОНЯЧНА енергія і вітряної енергії.
СОНЯЧНА енергія - це енергія сонця.
Вітряної енергії - це енергія, що отримується з вітру.
Мал. 1. Вітрогенератори
Мал. 2. Сонячні батареї
Всілякі геліоустановки використовують сонячне випромінювання як альтернативне джерело енергії. Випромінювання Сонця можна використовувати як для потреб теплопостачання, так і для отримання електрики (використовуючи фотоелектричні елементи).
До переваг сонячної енергії можна віднести возобновляемость даного джерела енергії, безшумність, відсутність шкідливих викидів в атмосферу при переробці сонячного випромінювання в інші види енергії.
Недоліками сонячної енергії є залежність інтенсивності сонячного випромінювання від добового і сезонного ритму, а також, необхідність великих площ для будівництва сонячних електростанцій.
Одним їх найперспективніших джерел енергії є вітер. Принцип роботи вітрогенератора елементарний. Сила вітру, використовується для того, щоб привести в рух вітряне колесо. Це обертання в свою чергу передається ротору електричного генератора. Перевагою вітряного генератора є, перш за все те, що в вітряних місцях, вітер можна вважати невичерпним джерелом енергії. Крім того, вітрогенератори, виробляючи енергію, не забруднюють атмосферу шкідливими викидами.
До недоліків пристроїв з виробництва вітряної енергії можна віднести мінливість сили вітру і малу потужність одиничного вітрогенератора. Також вітрогенератори відомі тим, що виробляють багато шуму, внаслідок чого їх намагаються будувати далеко від місць проживання людей.
Пристрій сонячного джерела енергії.
У наш час практично кожен може зібрати і отримати в своє розпорядження свій незалежний джерело електроенергії на сонячних батареях (в науковій літературі вони називаються фотоелектричними панелями).
У класичному вигляді таке джерело електроенергії буде складатися з наступних частин: безпосередньо, сонячної батареї (генератора постійного струму), зарядного пристрою, акумуляторів з пристроєм контролю заряду і інвертора, який перетворює постійний струм в змінний.
Сонячні батареї складаються з набору сонячних елементів (фотоелектричних перетворювачів), які безпосередньо перетворюють сонячну енергію в електричну. Однак навіть в самих останніх розробках коефіцієнт корисної дії не перевищує 20% при сонячній погоді. В умовах Білорусії установка сонячних батарей буде не вигідна, так як кількість сонячних днів в році становить в середньому 28, приблизно 1 місяць. Решту днів або похмурі, або з мінливою хмарністю.
Мал. 3. Схема пристрою сонячного джерела енергії
Мал. 4. Приклад установки сонячної батареї на даху мого дитячого будиночка (власна розробка)
Мал. 5. Сонячне зарядний пристрій
Пристрій вітряного джерела енергії.
Конструкція вітряної електростанції, в загальному випадку, складається з вітрогенератора, зарядного пристрою, акумуляторної батареї і інвертора для перетворення напруги в звичне значення 220В.
Мал. 6. Схема пристрою вітряного джерела енергії
Мал. 7. Приклад використання вітрогенератора для роботи годин (власна розробка)
Мал. 8. Вітряне зарядний пристрій
Установка верогенераторов буде вигіднішою в нашій місцевості, так як Мінськ знаходиться на Мінській височині і швидкість вітру в Білорусі становить в середньому 6-9 м / сек.
Розглянемо це на прикладі нашої гімназії.
Гімназія споживає в середньому 10000 кіловат в місяць.
Розрахуємо час за яке окупиться установка вітрогенераторів.
При існуючому на сьогоднішній день тариф на електроенергію, який становить 920 бел.руб. за 1 кіловат наша гімназія щомісяця платить 10000 кіловат х 920 бел.руб. = 9 200 000 бел.руб. Це становить приблизно 1 тис. Доларів на місяць. Тоді термін окупності буде дорівнює: 35 тис. Доларів / 1 тис. Доларів = 35 місяців або майже 3 роки. Після цього терміну електроенергія, що отримується від вітрогенераторів, стає для нашої гімназії безкоштовною. Якщо енергію не використана повністю - вона може бути продана державі.
Використання сонячних батарей в нашому білоруському кліматі на даному етапі розвитку буде вигідним.
Використання ж вітрогенераторів в наших умовах виявляється вигідним не лише з точки зору екологічності та возобновляемости, але і з економічної точки зору.
2. Шефтер Я.І. Використання енергії вітру 2 видання. перераб, і доп. Вища школа.
3. Шейдлін А. Е. Нова енергетика. - М. Наука, 1987. - 463 с.
6. Електронний конструктор «Знавець. Альтернативні джерела енергії »