Устаткування: сонячна батарея, електродвигун, акумулятор, комп'ютер.
Газ, нафта, торф, вугілля тобто корисні копалини створювалися природою мільйони років, і знищуються за сто років людиною. Здобуваючи з цих ресурсів енергію, необхідну в нашому світі ми знищуємо частина природи.
Цілі: оволодіння знаннями енергозберігаючих технологій, необхідними для вирішення проблеми дефіциту електроенергії; підвищення рівня культури енергоспоживання.
Завдання: проаналізувати традиційні методи генерації
електроенергії; розробити і запропонувати свої варіанти
1. Вивчення наукової літератури.
2. Фізичний експеримент.
4.Роль сонячної енергії
Для забезпечення людства на кілька століть енергією вистачить і сотої частки тієї енергії, яка доходить від Сонця до Землі за один рік. Сонячна енергія - це найменша кількість забруднення для планети і найбільш невичерпний з усіх відомих джерел енергії. Людство тільки починає виявляти і використовувати її потенціал.
У певному сенсі вся енергія, яку ми використовуємо, існує на Землі завдяки Сонцю. Це і нафту, і природний газ, і вугілля. У той час як енергія, яка виходить безпосередньо від Сонця, завжди була доступна для людства, ми не були в змозі використати її так само ефективно, як і інші джерела. Створення системи, яка забезпечує надійний і ефективний, а головне рентабельний переклад сонячної енергії в електричну, було і є дуже важким завданням.
Сьогоднішні сонячні системи вже рентабельні, надійні і прості в експлуатації. Їх використання набирає популярність в розвинених країнах. Це стає не тільки економно, але і престижно. Уряди багатьох країн частково фінансує установку сонячних елементів в приватних секторах і офісах. Власнику «сонячного дому» гарантовані податкові пільги, безпроцентні кредити і інші подібні заохочення. Навіть при нинішніх цінах на сонячні елементи вартість їх установки при будівництві будинку окупається за 7-10 років.
Постачальники електроенергії купують електроенергію у приватних осіб, які встановили на своїх будинках сонячні елементи. Коли у господарів виникає надлишок енергії, вони продають його «електрокомпанію» і заробляють на цьому. У Німеччині є кілька «сонячних ферм». Фермери поміняли виробництво свинок на збір сонячної електрики. В даний момент для фермерів це виявляється більш вигідним.
У перспективі, використання сонячної енергії дозволить знизити парниковий ефект, який представляє для людства більшу загрозу. Парниковий ефект - це танення льодовиків, сильні зливи і бурі, шторми і урагани, посухи та грози. Глобальне потепління пов'язане з викидами в атмосферу вуглекислого газу, який виникає при спалюванні газу, нафти та вугілля.
5. Історична довідка.
Розглянемо коротко історичні етапи вивчення і розвитку сонячної енергії:
Тисячу вісімсот тридцять дев'ять Олександр Едмон Беккерель (Alexandre-Edmond Becquerel) відкрив фотогальванічний ефект.
1883 Чарльз Фріттс (Charles Fritts) створює всесвітній перший сонячний електричний модуль - це селен, покритий дуже тонким шаром золота. Таке поєднання елементів перетворює менше ніж один відсоток сонячного світла в електрику. Можна сказати, що цим одним відсотком було покладено початок в сонячній енергетиці.
+1953 Джеральд Персон (Gerald Pearson)? проводячи досліди в Bell Laboratories, випадково встановив, що кремній, покритий певними домішками, набагато більш чутливий до сонячного світла, ніж селен.
однієї головної мрії людства - використання майже безмежну енергію Сонця для розвитку цивілізації ".
1957 СРСР на орбіту Землі вивів перший штучний супутник на сонячних батареях. У 1958 році це досягнення повторили і США. Вартість однієї кіловат-години енергії була $ 500.
1970 Вартість за один кіловат-годину була знижена до $ 100. На той момент всі супутники були оснащені сонячними батареями,
виготовленими на основі кремнію. ККД на цей момент досяг 10%. І приблизно два десятиліття тримався на цій позначці.
1973 Вартість за один кіловат-годину була знижена до $ 50 завдяки використанню більш дешевих кремнієвих плат. Фінансування багатьох досліджень в сонячній енергетиці було згорнуто, так як ціна кремнію на той момент була недозволеною розкішшю в порівнянні з цінами на нафту.
1978 Для підтримки телекомунікаційних мереж в Австралії були побудовані наземні сонячні станції.
6. Види електростанцій.
АЕС - це по суті теплові електростанції, які використовують теплову енергію ядерних реакцій.
Один з основних елементів АЕС - реактор. У багатьох країнах світу, використовують в основному ядерні реакції розщеплення
урану U-235 під дією теплових нейтронів. Для їх здійснення в реакторі, крім палива (U-235), повинен бути сповільнювач нейтронів і, природно, теплоносій, відвідний тепло з реактора. В реакторах типу ВВЕР (водо - водяний енергетичний) як сповільнювач і теплоносія використовується звичайна вода під тиском. В реакторах типу РБМК (реактор великої потужності канальний) в якості теплоносія
використовується вода, а як сповільнювач - графіт. Обидва ці реактора знаходили в колишні роки широке застосування на АЕС в електроенергетиці.
Принцип роботи реактора
У Самому реакторі расщіплят u -235 і досягає дуже велику температуру нагріваючи тим самим воду вода випаровується м під тиском обертає турбіну і потім охолоджується і по колу
Розглянемо принципи роботи ТЕС. Паливо і окислювач, яким зазвичай служить підігріте повітря, безперервно надходять в топку котла. В якості палива використовується вугілля, торф, газ, горючі сланці або мазут. Більшість ТЕС нашої країни використовують як паливо вугільний пил. За рахунок тепла, що утворюється в результаті спалювання палива, вода в паровому котлі нагрівається, випаровується, а що утворився насичений пар надходить по паропроводу в парову турбіну. Призначення якої перетворювати теплову енергію пара в механічну енергію.
На ГЕС для отримання електроенергії використовується енергія водних потоків (річок, водоспадів і т. Д.). В даний час на ГЕС виробляється близько 15% всієї електроенергії. Більш інтенсивне будівництво цього виду станцій стримується великими капіталовкладеннями, великими термінами будівництва і специфікою розміщення гідроресурсів по території країни.
У цих установках використовуються параболічні дзеркала (лотки), які концентрують сонячне світло на прийомних трубках, що містять рідину-теплоносій. Ця рідина нагрівається майже до 400 C і прокачується через ряд теплообмінників; при цьому виробляється перегріта пара, що приводить в рух звичайний турбогенератор для виробництва електрики. Для зниження теплових втрат приймальню трубку може оточувати прозора скляна трубка, поміщена вздовж фокусної лінії циліндра. Як правило, такі установки включають в себе одновісні або двоосні системи стеження за Сонцем. У рідкісних випадках вони є стаціонарними.
Оцінки технології показують її більш високу вартість, ніж у сонячних електростанцій баштового і тарельчатого типу. в основному, через більш низької концентрації сонячного випромінювання, а значить, більш низьких температур і, відповідно, ефективності. Однак, за умови накопичення досвіду експлуатації, поліпшення технології і зниження експлуатаційних витрат параболічні концентратори можуть бути найменш дорогим і найнадійнішою технологією найближчого майбутнього.
Цей вид геліоустановки є батарею параболічних тарілкових дзеркал (схожих формою з супутниковою тарілкою), які фокусують сонячну енергію на приймачі, розташовані в фокусної точці кожної тарілки. Рідина в приймачі нагрівається до 1000 градусів і безпосередньо застосовується для виробництва електрики в невеликому двигуні і генераторі, з'єднаному з приймачем.
В даний час в розробці знаходяться двигуни Стірлінга і Брайтона. Кілька досвідчених систем потужністю від 7 до 25 кВт працюють в Сполучених Штатах. Висока оптична ефективність і малі початкові витрати роблять системи дзеркал / двигунів найбільш ефективними з усіх геліотехнологій. Системі з двигуна Стірлінга і параболічного дзеркала належить світовий рекорд по ефективності перетворення сонячної енергії в електрику. У 1984 році на Ранчо Міраж в штаті Каліфорнія вдалося домогтися практичного ККД 29%
Додатково до цього, завдяки модульному проектування, такі системи є оптимальний варіант для задоволення потреби в електроенергії як для автономних споживачів (в кіловатний діапазоні), так і для гібридних (в мегаватну), з'єднаних з електромережами комунальних підприємств.
У цих системах використовується обертове поле відбивачів-геліостатів. Вони фокусують сонячне світло на центральний приймач, споруджений на верху башти, який поглинає теплову енергію і приводить в дію турбогенератор. Керована комп'ютером двуосного система стеження встановлює геліостати так, щоб відбиті сонячні промені були нерухомі і завжди падали на приймач. Циркулює в приймальнику рідина переносить тепло до теплового акумулятора у вигляді пари. Пар обертає турбіну для вироблення електроенергії, або безпосередньо використовується в промислових процесах. Температури на приймачі досягають від 538 до 1482 C.
Перша баштова електростанція під назвою "Solar One" поблизу Барстоу (Південна Каліфорнія) з успіхом продемонструвала застосування цієї технології для виробництва електроенергії.
Модулі конструктивно реалізуються у вигляді монолітного ламінату спаяних монокристалічних елементів.
Сонячні батареї - енергія майбутнього, яка доступна вже в даний час.
Перетворюючи сонячне світло в електричний струм, який може використовуватися безпосередньо діючими навантаженнями, так і накопичуватися в акумуляторних батареях.
- Каркасна сонячна батарея виконана у вигляді панелі, укладеної в каркас з алюмінієвого профілю. Панель являє собою фотоелектричний генератор, що складається зі скляної плити c заламинировать на ній елементами. До внутрішньої сторони корпусу модуля прикріплений діодний блок, під кришкою якого розміщені електричні контакти, призначені для підключення модуля.
- Безкаркасні модулі представляють собою ламінат на алюмінії, стеклотекстолите, а також - без підкладки. Сонячні елементи розташовані між двома шарами ламинирующей плівки ЕВА (етил-вініл-ацетат). Лицьова сторона захищена оптично прозорою плівкою типу ПЕТ (поліетилентерефталат), а тильна - або підкладкою (стеклотекстолит, алюміній), або тієї ж плівкою ПЕТ без додаткових вимог до оптичних характеристик.
Сонячні батареї зберігають працездатність:
- в діапазоні температур -50 +75;
- атмосферному тиску 84-106,7кПа;
- відносної вологості до 100%;
- дощу інтенсивністю 5 мм / хв;