Ідея створення даного проекту прийшла до мене не випадково. Мій дядько недавно побував в Ізраїлі, де люди повсюдно використовують сонячну енергію для побутових потреб (освітлення, обігрів будинків, води і т. Д.). Ця тема мене дуже зацікавила, і я вирішив більше дізнатися про це і спробував створити макет будинку, що освітлюється за допомогою сонячної батареї (або сонячного модуля).
Сонячна батарея - побутової термін, використовуваний в розмовній мові або не науковою пресі. Зазвичай під терміном "сонячна батарея" мається на увазі кілька об'єднаних фотоелектричних перетворювачів (фотоелементів) - напівпровідникових пристроїв, прямо перетворюють сонячну енергію в постійний електричний струм.
Історія створення сонячної батареї
Ще в давнину люди почали замислюватися про можливості застосування сонячної енергії. Згідно з легендою, великий грецький вчений Архімед спалив ворожий флот, обложили його рідне місто Сіракузи, за допомогою системи запальних дзеркал. Достеменно відомо, що близько 3000 років тому султанський палац в Туреччині опалювався водою, нагрітою сонячною енергією. Стародавні жителі Африки, Азії і Середземномор'я одержували куховарську сіль, випарівая морську воду. Однак найбільше людей залучали досліди з дзеркалами і збільшувальними стеклами. Справжній "сонячний бум" розпочався в XVIII столітті, коли наука, звільнена від пут релігійних марновірств, пішла вперед семимильними кроками. Перші сонячні нагрівачі з'явилися у Франції. Натураліст Ж. Бюффон створив велике увігнуте дзеркало, яке фокусувало в одній точці відображені сонячні промені. Це дзеркало було здатне в ясний день швидко запалити сухе дерево на відстані 68 метрів. Незабаром після цього шведський вчений Н. Соссюр побудував перший водонагрівач. Це був всього лише дерев'яний ящик зі скляною кришкою, проте вода, налита в нехитре пристосування, нагрівалася сонцем до 88 ° С. У 1774 році великий французький вчений А. Лавуазьє вперше застосував лінзи для концентрації теплової енергії сонця. Незабаром в Англії відшліфували велике двоопукле скло, розплавляють чавун за три секунди і граніт - за хвилину.
Перші сонячні батареї, здатні перетворювати сонячну енергію в механічну, були побудовані знову-таки у Франції. В кінці XIX століття на Всесвітній виставці в Парижі винахідник О. Мушо демонстрував інсолятор - апарат, який за допомогою дзеркала сфокусував промені на паровому котлі. Котел приводив в дію друкарську машину, яка випускала по 500 відбитків газети в годину. Через кілька років в США побудували подібний апарат потужністю в 15 кінських сил.
Переваги сонячної батареї
Одне з головних достоїнств сонячної енергії - її екологічна чистота. Правда, сполуки кремнію можуть наносити невеликий шкоду навколишньому середовищу, проте в порівнянні з наслідками спалювання природного палива така шкода - крапля в морі.
Напівпровідникові сонячні батареї мають дуже важливе достоїнство - довговічність. Притому, що догляд за ними не вимагає від персоналу особливо великих знань. Внаслідок цього сонячні батареї стають все більш популярними в промисловості та побуті.
Кілька квадратних метрів сонячних батарей цілком можуть вирішити всі енергетичні проблеми невеликого селища. У країнах з великою кількістю сонячних днів - південній частині США, Іспанії, Індії, Саудівської Аравії та інших - давно вже діють сонячні електростанції. Деякі з них досягають досить значною потужності.
Сьогодні вже розробляються проекти будівництва сонячних електростанцій за межами атмосфери - там, де сонячні промені не втрачають своєї енергії. Уловлене на земній орбіті випромінювання пропонується переводити в інший тип енергії - мікрохвилі - і потім вже відправляти на Землю. Все це завчить фантастично, проте сучасна технологія дозволяє здійснити такий проект в найближчому майбутньому.
Сонячна енергетика відкрита вже досить давно. Але її довго не розглядали в якості великого джерела енергії через дорожнечу виробництва. Час минав, і технології розвивалися. Сонячні панелі подешевшали і стали серйозним джерелом енергії. У минулому році у всьому світі сумарна потужність сонячних електростанцій перевищила 20 гігават! І цей показник з початку нинішнього століття подвоюється кожні три роки. Осторонь тільки Росія (а даремно, адже плата за електроенергію в країні велика).
Недоліки сонячної батареї
• Залежність від погоди і часу доби.
• Як наслідок необхідність акумуляції енергії.
• Висока вартість конструкції.
• Необхідність постійного очищення поверхні, що відбиває від пилу.
• Нагрівання атмосфери над електростанцією.
Де виробляють сонячні панелі?
У наш час тема розвитку альтернативних способів отримання енергії надзвичайно актуальна. Традиційні джерела стрімко вичерпуються і вже через якихось п'ятдесят років можуть бути вичерпані. І вже зараз енергетичні ресурси досить дороги і в значній мірі впливають на економіку багатьох держав.
Все це змушує людей шукати нові способи отримання енергії. І одним з найбільш перспективних напрямків є отримання сонячної енергії. І це цілком природно. Адже саме Сонце дає життя нашій планеті і забезпечує нас теплом і світлом. Сонце обігріває всі куточки Землі, керує річками та вітром. Його промені вирощують не менше одного квадрильйона тонн всіляких рослин, які, в свою чергу, є їжею для тварин.
Виробництво сонячних панелей зростає шаленими темпами, намагаючись не відставати стрімко зростаючим попитом. Причому одночасно зростає попит і для промислових електростанцій і для побутового споживання.
Лідером у виробництві сонячних панелей є Китай. Тут виробляють майже третину (29%) від загальносвітової продукції. При цьому велика частина йде на експорт - в США і Європу. Примітно, що американці, будучи найбільшим споживачем, виробляють лише 6% від усіх сонячних панелей, вважаючи за краще інвестувати в перспективні великі заводи в Китаї.
Ненабагато від Китаю відстають Японія і Німеччина, які виробляють відповідно 22% і 20% від загальносвітової продукції. Ще одним лідером є Тайвань - 11% ринку. Всі інші країни виробляють значно меншу кількість сонячних панелей.
створення будинку
Ідея використання сонячних батарей для потреб людей, так привернула мене, що я вирішив змайструвати макет будинку з картону, що освітлюється світлодіодом, який живиться від сонячної батареї. Для цього я зібрав відповідну схему електричного кола. Для можливості використання освітлення в похмуру погоду і в нічний час, в ланцюг, можливо, підключити акумуляторну батарею.
Використання електроенергії від сонячних батарей вигідно не тільки через дешевизну, а й тим, що вони не шкодять навколишньому середовищу. Але Росія і зокрема Башкирія має мало сонячних днів в році. Тому для більшої користі природі і економіки актуально використовувати комбіновані джерела енергії, тобто сонячну енергію, сьогодні слід розглядати як доповнення до паливних, гідравлічних і ядерним енергоресурсом. Моєю мрією є створення мегаполісу, одержуваного харчування тільки від сонячної енергії. Через космічну станцію, котра спрямовує промені сонця в певну точку на Землі.
учень МОУ СЗШ №88
м Уфи, Республіки Башкортостан
Іванов Микола
керівник:
Учитель фізики Лебединцева Тетяна Юріївна