Альтернативные источники энергии проект – Проект «Альтернативные источники энергии» | Социальная сеть работников образования
Исследовательский проект «Альтернативные источники энергии»
Министерство образования и науки республики Казахстан
Департамент образования Северо-Казахстанской области
Тайыншинский район
Ильичевская средняя школа
Проектно-исследовательская работа
по теме:
«Альтернативные источники энергии»
Секция: биология
Выполнила:
Ахралович Елена
Ученица 9 класса
Ильичевской СШ
Руководитель:
Терешко Галина
Александровна
Учитель истории и географии
Абстракт
Гипотеза
Если использовать альтернативные источники энергии , то это приведет к возобновлению природных ресурсов.
ГИПОТЕЗА: Можно найти дешёвую экологически чистую добычу электроэнергии.
Актуальность
Актуальность проекта связана с тем, что сегодня актуальна проблема исчерпаемости природных ресурсов и ухудшение экологии Земли. Технологии будущего ученые очень тесно связывают с экологически чистыми источниками энергии и связи с ростом цен на энергоносители, все больше владельцев частных домов обращаются к возобновляемым и нетрадиционным источникам энергии, таких как ветровая, солнечная, гидроэнергия и геотермальная.
Цель
Изучить разнообразные альтернативные источники энергии, их достоинства и недостатки, найти КПД каждого вида источника этой энергии и создать один из них.
ЦЕЛЬ исследования: определить экологически чистый способ добычи электрической энергии из подручных, мало затратных средств.
Задачи
Найти информацию об альтернативной энергетике;
Подробно изучить эту информацию;
Выбрать такой альтернативный источник энергии, который можно создать в школьных условиях;
Найти инструкцию по созданию этого источника;
Сделать альтернативный источник энергии своими руками;
Представить его вместе рефератом (защитить проект).
МЕТОДЫ исследования: Определить экологически чистые виды энергии при помощи анализа литературы, проведения исследований, наблюдений, обработки полученных экспериментальных данных и теоретического обобщения.
ПРЕДМЕТ исследования: альтернативные источники энергии.
ВВЕДЕНИЕ
Экологическая обстановка – пожалуй, самая актуальная проблема 21 века. В современном мире человечество нуждается в электрической энергии каждый день. Она нужна как большим предприятиям, так и в быту. На её выработку тратится много средств, поэтому счета за электроэнергию ежегодно растут. Те предприятия, которые могут вырабатывать дешёвую электроэнергию, наносят большой вред экологии, который потом отражается на нашем здоровье и окружающей среде. А те предприятия, которые вырабатывают более экологически чистую электроэнергию, как, к примеру, гидроэлектростанции, требуют больших затрат.. Поэтому мы и взяли эту тему.
Для начала обратимся к определению:
«Альтернативная энергетика — совокупность перспективных способов получения, передачи и использования энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования и, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде.»
Основным направлением альтернативной энергетики является поиск и использование альтернативных (нетрадиционных) источников энергии. Источники энергии — встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую для существования энергию. Альтернативный источник энергии — заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле, которые при сгорании выделяют в атмосферу углекислый газ, вызывающий парниковый эффект и глобальное потепление. Цель поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.
Как известно, немалая часть загрязнения экосистемы состоит из продуктов переработки, сжигания, добычи таких видов топлива как: уголь, нефть, газ, считаемых традиционными. Глобальный спрос на энергию увеличивается примерно на 3% в год. В 2025 году энергопотребление составит 22,8 млрд. т у. т. Мировые запасы традиционных энергетических ресурсов, по оценкам специалистов, составляют: угля — более 1500 млрд. тонн, нефти — 170 млрд. т, газа — 172 трлн. куб. м. По прогнозам, мировых запасов угля, нефти и газа при непрерывном росте промышленности, как основного потребителя энергетической отрасли, хватит на 100 лет и более.
В последние годы интенсивная добыча нефти, газа, угля в Казахстане, а также само функционирование и развитие ТЭК республики оказывают чрезвычайно большое и дестабилизирующее воздействие как на воспроизводство природных ресурсов, так и на окружающую среду. Поэтому с точки зрения природопользования важен поиск альтернативных, природосберегающих вариантов решения энергетических проблем. Большой природоохранный эффект может дать широкое использование «мягких» (альтернативных) источников энергии, являющихся, в отличие от топливно-энергетических, возобновимыми ресурсами и, как правило, не загрязняющих окружающую среду. В настоящее время получили распространение следующие виды такой энергии: гидроэнергия, ветровая, солнечная,водородная, управляемый термоядерный синтез.
В этой работе я перечислю и охарактеризую некоторые альтернативные источники энергии, используемые человечеством, и мы выберем наиболее перспективный из них.
Содержание:
1. Актуальность проблемы …………………………………стр.3
1.1 Цель …………………………………………………………стр.4
1.2 Гипотеза …………………………………………………….стр.4
1.3 Задачи ……………………………………………………….стр.4
1.4. Объект исследования ……………………………………. стр.4
2. Теоретическая часть ………………………………………. стр.5
2.1 Гидроэнергетика Казахстана ……………………………. стр.5
3. Ветровая энергия……………………………………………. стр.6
4. Энергия Солнца ………………………………………………стр.6
5.Управляемый термоядерный синтез………………………. стр.7
6.Мои личные выводы и предложения………………………. стр.9
7. Используемая литература…………………………………… стр.10
8. Приложения…………………………………………………… стр.11-18
2.Теоретическая часть:
Основным направлением альтернативной энергетики является поиск и использование альтернативных (нетрадиционных) источников энергии. Источники энергии — встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую энергию для существования.
Альтернативный источник энергии является возобновляемым ресурсом, он заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле, которые при сгорании выделяют в атмосферу углекислый газ, способствующий росту парникового эффекта и глобальному потеплению. Причина поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность
3. Ветровая энергия
Новейшие исследования направлены преимущественно на получение электрической энергии из энергии ветра. Стремление освоить производство ветроэнергетических машин привело к появлению на свет множества таких агрегатов. Некоторые из них достигают десятков метров в высоту, и, как полагают, со временем они могли бы образовать настоящую электрическую сеть. Малые ветроэнергетические агрегаты предназначены для снабжения электроэнергией отдельных домов.
В проектировании установки самая трудная проблема состояла в том, чтобы при разной силе ветра обеспечить одинаковое число оборотов пропеллера. Поэтому угол наклона лопастей по отношению к ветру регулируют за счет поворота их вокруг продольной оси: при сильном ветре угол острее, воздушный поток свободнее обтекает лопасти и отдает им меньшую часть своей энергии. Помимо регулирования лопастей весь генератор автоматически поворачивается на мачте против ветра.
Ветроэнергетика
Достоинства:
Экологически-чистый вид энергии.
Эргономика (ветровые электростанции занимают мало места и легко вписываются в любой ландшафт, а также отлично сочетаются с другими видами хозяйственного использования территорий).
Возобновляемая энергия (энергия ветра, в отличие от ископаемого топлива, неистощима).
Ветровая энергетика — лучшее решение для труднодоступных мест (для удалённых мест установка ветровых электрогенераторов может быть лучшим и наиболее дешёвым решением).
Недостатки:
Нестабильность (нет гарантии получения необходимого количества электроэнергии; на некоторых участках суши силы ветра может оказаться недостаточно для выработки необходимого количества электроэнергии).
Относительно невысокий выход электроэнергии (ветровые генераторы значительно уступают в выработке электроэнергии дизельным генераторам, что приводит к необходимости установки сразу нескольких турбин; кроме того, ветровые турбины неэффективны при пиковых нагрузках).
Высокая стоимость (стоимость установки, производящей 1 мега-ватт электроэнергии, составляет 1 миллион долларов).
Опасность для дикой природы (вращающиеся лопасти турбины представляют опасность для некоторых видов живых организмов; согласно статистике, лопасти каждой установленной турбины являются причиной гибели не менее 4 особей птиц в год).
Шумовое загрязнение может причинять беспокойство диким животным и людям, проживающим поблизости.
4. Энергия Солнца.
Почти все источники энергии так или иначе используют энергию Солнца: уголь, нефть, природный газ не что иное, как «законсервированная» солнечная энергия. Она заключена в этом топливе с незапамятных времен.
Энергия солнечного излучения распределена по большой площади (иными словами, имеет низкую плотность), любая установка для прямого использования солнечной энергии должна иметь собирающее устройство (коллектор) с достаточной поверхностью.
Несмотря на северную широту географического расположения Казахстана, ресурсы солнечной энергии в стране являются стабильными и приемлемыми, благодаря благоприятным климатическим условиям.
Площадь Казахстана, доступная для установки фотоэлектрических преобразователей.
«Солнечные нагреватели воды разработанные в Казахском НИИ энергетики и выполненные на основе полимерных материалов, на порядок дешевле традиционных. Расчеты специалистов показывают, что использование таких СНВ может быть экономически выгодно даже в условиях города, где имеется большое количество разнообразных источников энергии.
Солнечная энергетика (Гелиоэнергетика)
Достоинства:Общедоступность и неисчерпаемость источника.
Теоретически, полная безопасность для окружающей среды.
Зависимость от погоды и времени суток.
Как следствие необходимость аккумуляции энергии.
Высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов.
Необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли.
5.Геотермальная энергия
Геотермальная энергетика — направление энергетики, основанное на производстве электрической энергии за счёт энергии, содержащейся в недрах земли, на геотермальных станциях.
В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше температуры кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности, иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к подземным тёплым водам возможен при помощи глубинного бурения скважин.
Главным достоинством геотермальной энергии является её практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени суток и года.
Существуют следующие принципиальные возможности использования тепла земных глубин. Воду или смесь воды и пара в зависимости от их температуры можно направлять для горячего водоснабжения и теплоснабжения, для выработки электроэнергии либо одновременно для всех этих целей. От того, какой источник геотермальной энергии используется, зависит устройство станции.
Если в данном регионе имеются источники подземных термальных вод, то целесообразно их использовать для теплоснабжения и горячего водоснабжения.
Главная из проблем, которые возникают при использовании подземных термальных вод, заключается в необходимости возобновляемого цикла поступления (закачки) воды в подземный водоносный горизонт. В термальных водах содержится большое количество солей различных токсичных металлов (например, бора, свинца, цинка) и химических соединений (аммиака, фенолов), что исключает сброс этих вод в природные водные системы, расположенные на поверхности.
Наибольший интерес представляют высокотемпературные термальные воды или выходы пара, которые можно использовать для производства электроэнергии и теплоснабжения.
Геотермальная энергия
Достоинства:
Возобновляемый источник энергии (во всяком случае, при условии, что в нагнетательную скважину не закачивается слишком много воды за слишком короткое время).
Геотермальная электростанция для работы не требует поставок топлива из внешних источников.
Эксплуатация геотермальной электростанции не требует дополнительных расходов, кроме расходов на профилактическое техобслуживание или ремонт.
Геотермальные электростанции не портят пейзаж и не требуют значительного землеотвода.
Обычная геотермальная электростанция, расположенная на берегу моря или океана, может применяться и для опреснения воды.
Не зависит от времени года и времени суток.
Недостатки:
Найти подходящее место для строительства геотермальной электростанции и получить разрешение местных властей и согласие жителей на ее возведение может быть проблематичным.
Иногда действующая геотермальная электростанция может остановиться в результате естественных изменений в земной коре, плохого выбора места или чрезмерной закачки воды в породу через нагнетательную скважину.
Через эксплуатационную скважину могут выделяться горючие или токсичные газы или минералы, содержащиеся в породах земной коры. Избавиться от них достаточно сложно.
Стоимость установки геотермальной электростанции велика.
6. Управляемый термоядерный синтез
Одним из наиболее перспективных инновационных источников энергии является управляемый термоядерный синтез (УТС). Энергия синтеза выделяется при слиянии ядер тяжелых изотопов водорода. Топливом для термоядерного реактора служат вода и литий, запасы которых практически не ограничены. В земных условиях реализация УТС представляет сложную научно-технологическую задачу, связанную с получением температуры вещества более 100 миллионов градусов и термоизоляцией области синтеза от стенок реактора.
Интерес к термоядерной энергетике проявляет и Казахстан. Среди основных проектов в рамках индустриально-инновационного развития Казахстана до 2015 года есть прорывные проекты.
Один из них – казахстанский термоядерный материаловедческий реактор Токамак. В данный момент является единственным в мире токамаком, предназначенным для решения задач в области материаловедения. Поэтому токамак находится в таблице самых перспективных установок XXI века. А Казахстан, активно работая с токамаком, будет иметь вес на мировом рынке. 5сентября 2010 года на казахстанском токамаке была получена первая плазма. В настоящий момент проводятся работы и эксперименты по подготовке к физическому пуску токамака и вводу в эксплуатацию комплекса в целом. Следующим шагом развития отрасли, по мнению казахстанских ученых, должна стать программа развития атомной энергетики в Казахстане.
7.Практическая часть
Первым объектом исследования являются лимоны.
Оборудование: Лимоны -3 шт., медная проволока, скрепки для бумаги, вольтметр.
План работы:
1. Противоположные концы проволоки зачистила на расстоянии 2-3 см.
2. В лимоны вставила скрепки, прикрутила к ним проволоку
3.Два свободных конца проволоки присоединила к вольтметру
Вывод: 3 лимона дают достаточно напряжения, чтобы стрелка вольтметра поднялась на несколько делений.
Вторым объектом моего исследования является уксусная кислота 70%.
Оборудование: уксусная кислота, формочки для льда, вольтметр
План работы: наполнила формочки уксусом, соединила формочки медной проволокой и подключила амперметр.
Вывод: уксусная кислота также способствует в выработке энергии
Исследование №3
Мы взяли один клубень картофеля и измерили напряжение. Затем разрезали клубень пополам, ложкой в одной из половинок сделали ямку. Туда положили зубную пасту, смешанную с содой. Соединили две половинки картофеля и измерили напряжение.
Вывод: практически без увеличения массы, было увеличено напряжение . Мы создали своего рода биотопливо. Этим доказали, что при смешивании определённых компонентов, можно добиться увеличения напряжения.
Заключение:
Вывод: я изучила особенности альтернативной энергетики, узнала о разных источниках альтернативной энергии и создала один из них. Моя работа только первый шаг в изучении данной проблемы. Но мои исследования можно и сейчас использовать в повседневной жизни.
Литература
I Источники:
1. Солнечная энергетика и солнечные батареи (http://solar-battery.narod.ru)
2. Интернет версия журнала «Наука и жизнь»
II Исследования:
3. Дементьев Б. А. Ядерные энергетические реакторы. 1984
4. Тепловые и атомные электрические станции. Справочник. 1985
III Справочные издания
5. Ф. Н. Мильков Общее землеведение
6. Б. С. Залогин 0кеаны
7. М. Р. Плоткин Основы промышленного производства
8. М. М. Дагаев Астрофизика
9. Л.Д.Юдасин. Энергетика: проблемы и надежды.
10. Г.Г.Чибриков. Интернационализация хозяйственной жизни и глобальные проблемы современности.
18
kopilkaurokov.ru
Опыты и эксперименты по географии (9 класс) на тему: Проект «Альтернативные источники энергии»
Министерство образования и науки республики Казахстан
Департамент образования Северо-Казахстанской области
Тайыншинский район
Ильичевская средняя школа
Проектно-исследовательская работа
по теме:
«Альтернативные источники энергии»
Секция: биология
Выполнила:
Ахралович Елена
Ученица 9 класса
Ильичевской СШ
Руководитель:
Терешко Галина
Александровна
Учитель истории и географии
Абстракт
Гипотеза
Если использовать альтернативные источники энергии , то это приведет к возобновлению природных ресурсов.
ГИПОТЕЗА: Можно найти дешёвую экологически чистую добычу электроэнергии.
Актуальность
Актуальность проекта связана с тем, что сегодня актуальна проблема исчерпаемости природных ресурсов и ухудшение экологии Земли. Технологии будущего ученые очень тесно связывают с экологически чистыми источниками энергии и связи с ростом цен на энергоносители, все больше владельцев частных домов обращаются к возобновляемым и нетрадиционным источникам энергии, таких как ветровая, солнечная, гидроэнергия и геотермальная.
Цель
Изучить разнообразные альтернативные источники энергии, их достоинства и недостатки, найти КПД каждого вида источника этой энергии и создать один из них.
ЦЕЛЬ исследования: определить экологически чистый способ добычи электрической энергии из подручных, мало затратных средств.
Задачи
- Найти информацию об альтернативной энергетике;
- Подробно изучить эту информацию;
- Выбрать такой альтернативный источник энергии, который можно создать в школьных условиях;
- Найти инструкцию по созданию этого источника;
- Сделать альтернативный источник энергии своими руками;
- Представить его вместе рефератом (защитить проект).
МЕТОДЫ исследования: Определить экологически чистые виды энергии при помощи анализа литературы, проведения исследований, наблюдений, обработки полученных экспериментальных данных и теоретического обобщения.
ПРЕДМЕТ исследования: альтернативные источники энергии.
ВВЕДЕНИЕ
Экологическая обстановка – пожалуй, самая актуальная проблема 21 века. В современном мире человечество нуждается в электрической энергии каждый день. Она нужна как большим предприятиям, так и в быту. На её выработку тратится много средств, поэтому счета за электроэнергию ежегодно растут. Те предприятия, которые могут вырабатывать дешёвую электроэнергию, наносят большой вред экологии, который потом отражается на нашем здоровье и окружающей среде. А те предприятия, которые вырабатывают более экологически чистую электроэнергию, как, к примеру, гидроэлектростанции, требуют больших затрат.. Поэтому мы и взяли эту тему.
Для начала обратимся к определению:
«Альтернативная энергетика — совокупность перспективных способов получения, передачи и использования энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования и, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде.»
Основным направлением альтернативной энергетики является поиск и использование альтернативных (нетрадиционных) источников энергии. Источники энергии — встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую для существования энергию. Альтернативный источник энергии — заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле, которые при сгорании выделяют в атмосферу углекислый газ, вызывающий парниковый эффект и глобальное потепление. Цель поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.
Как известно, немалая часть загрязнения экосистемы состоит из продуктов переработки, сжигания, добычи таких видов топлива как: уголь, нефть, газ, считаемых традиционными. Глобальный спрос на энергию увеличивается примерно на 3% в год. В 2025 году энергопотребление составит 22,8 млрд. т у. т. Мировые запасы традиционных энергетических ресурсов, по оценкам специалистов, составляют: угля — более 1500 млрд. тонн, нефти — 170 млрд. т, газа — 172 трлн. куб. м. По прогнозам, мировых запасов угля, нефти и газа при непрерывном росте промышленности, как основного потребителя энергетической отрасли, хватит на 100 лет и более.
В последние годы интенсивная добыча нефти, газа, угля в Казахстане, а также само функционирование и развитие ТЭК республики оказывают чрезвычайно большое и дестабилизирующее воздействие как на воспроизводство природных ресурсов, так и на окружающую среду. Поэтому с точки зрения природопользования важен поиск альтернативных, природосберегающих вариантов решения энергетических проблем. Большой природоохранный эффект может дать широкое использование «мягких» (альтернативных) источников энергии, являющихся, в отличие от топливно-энергетических, возобновимыми ресурсами и, как правило, не загрязняющих окружающую среду. В настоящее время получили распространение следующие виды такой энергии: гидроэнергия, ветровая, солнечная,водородная, управляемый термоядерный синтез.
В этой работе я перечислю и охарактеризую некоторые альтернативные источники энергии, используемые человечеством, и мы выберем наиболее перспективный из них.
Содержание:
1. Актуальность проблемы …………………………………стр.3
1.1 Цель …………………………………………………………стр.4
1.2 Гипотеза …………………………………………………….стр.4
1.3 Задачи ……………………………………………………….стр.4
1.4. Объект исследования ……………………………………. стр.4
2. Теоретическая часть ………………………………………. стр.5
2.1 Гидроэнергетика Казахстана ……………………………. стр.5
3. Ветровая энергия……………………………………………. стр.6
4. Энергия Солнца ………………………………………………стр.6
5.Управляемый термоядерный синтез………………………. стр.7
6.Мои личные выводы и предложения………………………. стр.9
7. Используемая литература…………………………………… стр.10
8. Приложения…………………………………………………… стр.11-18
2.Теоретическая часть:
Альтернативная энергетика — совокупность перспективных способов получения, передачи и использования энергии, которые распространены, не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде.
Основным направлением альтернативной энергетики является поиск и использование альтернативных (нетрадиционных) источников энергии. Источники энергии — встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую энергию для существования.
Альтернативный источник энергии является возобновляемым ресурсом, он заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле, которые при сгорании выделяют в атмосферу углекислый газ, способствующий росту парникового эффекта и глобальному потеплению. Причина поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность
3. Ветровая энергия
Новейшие исследования направлены преимущественно на получение электрической энергии из энергии ветра. Стремление освоить производство ветроэнергетических машин привело к появлению на свет множества таких агрегатов. Некоторые из них достигают десятков метров в высоту, и, как полагают, со временем они могли бы образовать настоящую электрическую сеть. Малые ветроэнергетические агрегаты предназначены для снабжения электроэнергией отдельных домов.
В проектировании установки самая трудная проблема состояла в том, чтобы при разной силе ветра обеспечить одинаковое число оборотов пропеллера. Поэтому угол наклона лопастей по отношению к ветру регулируют за счет поворота их вокруг продольной оси: при сильном ветре угол острее, воздушный поток свободнее обтекает лопасти и отдает им меньшую часть своей энергии. Помимо регулирования лопастей весь генератор автоматически поворачивается на мачте против ветра.
Ветроэнергетика
Достоинства:
- Экологически-чистый вид энергии.
- Эргономика (ветровые электростанции занимают мало места и легко вписываются в любой ландшафт, а также отлично сочетаются с другими видами хозяйственного использования территорий).
- Возобновляемая энергия (энергия ветра, в отличие от ископаемого топлива, неистощима).
- Ветровая энергетика — лучшее решение для труднодоступных мест (для удалённых мест установка ветровых электрогенераторов может быть лучшим и наиболее дешёвым решением).
Недостатки:
- Нестабильность (нет гарантии получения необходимого количества электроэнергии; на некоторых участках суши силы ветра может оказаться недостаточно для выработки необходимого количества электроэнергии).
- Относительно невысокий выход электроэнергии (ветровые генераторы значительно уступают в выработке электроэнергии дизельным генераторам, что приводит к необходимости установки сразу нескольких турбин; кроме того, ветровые турбины неэффективны при пиковых нагрузках).
- Высокая стоимость (стоимость установки, производящей 1 мега-ватт электроэнергии, составляет 1 миллион долларов).
- Опасность для дикой природы (вращающиеся лопасти турбины представляют опасность для некоторых видов живых организмов; согласно статистике, лопасти каждой установленной турбины являются причиной гибели не менее 4 особей птиц в год).
- Шумовое загрязнение может причинять беспокойство диким животным и людям, проживающим поблизости.
4. Энергия Солнца.
Почти все источники энергии так или иначе используют энергию Солнца: уголь, нефть, природный газ не что иное, как «законсервированная» солнечная энергия. Она заключена в этом топливе с незапамятных времен.
Энергия солнечного излучения распределена по большой площади (иными словами, имеет низкую плотность), любая установка для прямого использования солнечной энергии должна иметь собирающее устройство (коллектор) с достаточной поверхностью.
Несмотря на северную широту географического расположения Казахстана, ресурсы солнечной энергии в стране являются стабильными и приемлемыми, благодаря благоприятным климатическим условиям.
Площадь Казахстана, доступная для установки фотоэлектрических преобразователей.
«Солнечные нагреватели воды разработанные в Казахском НИИ энергетики и выполненные на основе полимерных материалов, на порядок дешевле традиционных. Расчеты специалистов показывают, что использование таких СНВ может быть экономически выгодно даже в условиях города, где имеется большое количество разнообразных источников энергии.
Солнечная энергетика (Гелиоэнергетика)
Достоинства:
- Общедоступность и неисчерпаемость источника.
- Теоретически, полная безопасность для окружающей среды.
Недостатки:
- Зависимость от погоды и времени суток.
- Как следствие необходимость аккумуляции энергии.
- Высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов.
- Необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли.
5.Геотермальная энергия
Геотермальная энергетика — направление энергетики, основанное на производстве электрической энергии за счёт энергии, содержащейся в недрах земли, на геотермальных станциях.
В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше температуры кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности, иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к подземным тёплым водам возможен при помощи глубинного бурения скважин.
Главным достоинством геотермальной энергии является её практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени суток и года.
Существуют следующие принципиальные возможности использования тепла земных глубин. Воду или смесь воды и пара в зависимости от их температуры можно направлять для горячего водоснабжения и теплоснабжения, для выработки электроэнергии либо одновременно для всех этих целей. От того, какой источник геотермальной энергии используется, зависит устройство станции.
Если в данном регионе имеются источники подземных термальных вод, то целесообразно их использовать для теплоснабжения и горячего водоснабжения.
Главная из проблем, которые возникают при использовании подземных термальных вод, заключается в необходимости возобновляемого цикла поступления (закачки) воды в подземный водоносный горизонт. В термальных водах содержится большое количество солей различных токсичных металлов (например, бора, свинца, цинка) и химических соединений (аммиака, фенолов), что исключает сброс этих вод в природные водные системы, расположенные на поверхности.
Наибольший интерес представляют высокотемпературные термальные воды или выходы пара, которые можно использовать для производства электроэнергии и теплоснабжения.
Геотермальная энергия
Достоинства:
- Возобновляемый источник энергии (во всяком случае, при условии, что в нагнетательную скважину не закачивается слишком много воды за слишком короткое время).
- Геотермальная электростанция для работы не требует поставок топлива из внешних источников.
- Эксплуатация геотермальной электростанции не требует дополнительных расходов, кроме расходов на профилактическое техобслуживание или ремонт.
- Геотермальные электростанции не портят пейзаж и не требуют значительного землеотвода.
- Обычная геотермальная электростанция, расположенная на берегу моря или океана, может применяться и для опреснения воды.
- Не зависит от времени года и времени суток.
Недостатки:
- Найти подходящее место для строительства геотермальной электростанции и получить разрешение местных властей и согласие жителей на ее возведение может быть проблематичным.
- Иногда действующая геотермальная электростанция может остановиться в результате естественных изменений в земной коре, плохого выбора места или чрезмерной закачки воды в породу через нагнетательную скважину.
- Через эксплуатационную скважину могут выделяться горючие или токсичные газы или минералы, содержащиеся в породах земной коры. Избавиться от них достаточно сложно.
- Стоимость установки геотермальной электростанции велика.
6. Управляемый термоядерный синтез
Одним из наиболее перспективных инновационных источников энергии является управляемый термоядерный синтез (УТС). Энергия синтеза выделяется при слиянии ядер тяжелых изотопов водорода. Топливом для термоядерного реактора служат вода и литий, запасы которых практически не ограничены. В земных условиях реализация УТС представляет сложную научно-технологическую задачу, связанную с получением температуры вещества более 100 миллионов градусов и термоизоляцией области синтеза от стенок реактора.
Интерес к термоядерной энергетике проявляет и Казахстан. Среди основных проектов в рамках индустриально-инновационного развития Казахстана до 2015 года есть прорывные проекты.
Один из них – казахстанский термоядерный материаловедческий реактор Токамак. В данный момент является единственным в мире токамаком, предназначенным для решения задач в области материаловедения. Поэтому токамак находится в таблице самых перспективных установок XXI века. А Казахстан, активно работая с токамаком, будет иметь вес на мировом рынке. 5сентября 2010 года на казахстанском токамаке была получена первая плазма. В настоящий момент проводятся работы и эксперименты по подготовке к физическому пуску токамака и вводу в эксплуатацию комплекса в целом. Следующим шагом развития отрасли, по мнению казахстанских ученых, должна стать программа развития атомной энергетики в Казахстане.
7.Практическая часть
Первым объектом исследования являются лимоны.
Оборудование: Лимоны -3 шт., медная проволока, скрепки для бумаги, вольтметр.
План работы:
1. Противоположные концы проволоки зачистила на расстоянии 2-3 см.
2. В лимоны вставила скрепки, прикрутила к ним проволоку
3.Два свободных конца проволоки присоединила к вольтметру
Вывод: 3 лимона дают достаточно напряжения, чтобы стрелка вольтметра поднялась на несколько делений.
Вторым объектом моего исследования является уксусная кислота 70%.
Оборудование: уксусная кислота, формочки для льда, вольтметр
План работы: наполнила формочки уксусом, соединила формочки медной проволокой и подключила амперметр.
Вывод: уксусная кислота также способствует в выработке энергии
Исследование №3
Мы взяли один клубень картофеля и измерили напряжение. Затем разрезали клубень пополам, ложкой в одной из половинок сделали ямку. Туда положили зубную пасту, смешанную с содой. Соединили две половинки картофеля и измерили напряжение.
Вывод: практически без увеличения массы, было увеличено напряжение . Мы создали своего рода биотопливо. Этим доказали, что при смешивании определённых компонентов, можно добиться увеличения напряжения.
Заключение:
Вывод: я изучила особенности альтернативной энергетики, узнала о разных источниках альтернативной энергии и создала один из них. Моя работа только первый шаг в изучении данной проблемы. Но мои исследования можно и сейчас использовать в повседневной жизни.
Литература
I Источники:
1. Солнечная энергетика и солнечные батареи (http://solar-battery.narod.ru)
2. Интернет версия журнала «Наука и жизнь»
II Исследования:
3. Дементьев Б. А. Ядерные энергетические реакторы. 1984
4. Тепловые и атомные электрические станции. Справочник. 1985
III Справочные издания
5. Ф. Н. Мильков Общее землеведение
6. Б. С. Залогин 0кеаны
7. М. Р. Плоткин Основы промышленного производства
8. М. М. Дагаев Астрофизика
9. Л.Д.Юдасин. Энергетика: проблемы и надежды.
10. Г.Г.Чибриков. Интернационализация хозяйственной жизни и глобальные проблемы современности.
nsportal.ru
22 удивительных проекта альтернативной энергетики | Технологии
Сможет ли человечество в ближайшем будущем полностью перейти на экологически чистую возобновляемую энергию?
В последнее время спрос на более экологичные и безопасные источники энергии только растет. Солнце, вода, биотопливо, волны, приливы и отливы, даже тепло, исходящее от почвы — все это альтернатива невозобновляемой энергии.
В этой подборке собраны самые потрясающие проекты в области возобновляемой энергетики, разработанные за несколько последних десятилетий. О существовании многих из них вы даже не догадывались.
1. Ivanpah
1/5
Эта солнечная тепловая электростанция находится в пустыне Мохаве в Калифорнии, неподалеку от Лас-Вегаса. На площади в 1, 4 тыс. га располагаются 173,5 тыс. гелиостатов, которые направляют солнечную энергию к резервуарам, стоящим на трех башнях электростанции. Строительством занималась компания Bechtel, а собственниками являются NRG Solar (NYSE: NRG), Google (NASDAQ: GOOG) и BrightSource Energy ( NASDAQ: BRSE). На данный момент это крупнейший в мире проект в области солнечной энергетики.2. Ouarzazate
1/5
Так с высоты птичьего полета выглядит солнечная станция Ouarzazate, расположенная неподалеку от города Уарзазат в Марокко. Эта самая большая солнечная электростанция в мире, работающая по принципу фотовольтаики (метод выработки электрической энергии путем использования фоточувствительных элементов для преобразования солнечной энергии в электричество — прим. ред.). Она использует всю мощь солнца Сахары.
3. Офис компании AGL в Доклендсе
1/5
В Доклендсе, пригороде Мельбурна в Австралии, находится офис компании AGL Energy (ASX: AGK). На крыше офисного здания размещены солнечные панели, которые занимают 20 тыс. м² и производят около 110 тыс. КВт энергии в год.
4. Vegas sunshine
1/5
Солнечные панели 15-мегаваттной электростанции Solar Array II раскинулись на 40 га территории авиабазы ВВС США Неллис в Лас-Вегасе, штат Невада. Департамент обороны объединил Solar Array II с 13-мегаваттной Nellis Solar Star в 2007 году, и сейчас эта система считается самой большой фотовольтаической станцией на военных базах США.
5. Панельные дома с фотоэлементами
1/5
Фотоэлементы покрывают 426 м² южного фасада многоквартирного жилого дома в Берлине. Они заменяют обычные фасадные плиты и производят в год около 25 тыс. КВт электричества, которое поступает на нужды общего пользования.
6. PS10
1/5
PS10 в Санлукар-ла-Майор в провинции Севилья в Испании была первой коммерческой солнечной электростанцией башенного типа. Ее стройкой занималась компания Solucar. Станция может обеспечить электроэнергией до 6 тыс. домов.
7. Небольшая семейная гидроэлектростанция
1/5
Члены семьи Шнайдер (основатели Natel Energy) установили маленькую ГЭС на оросительном канале в Мадрасе, штат Орегон. Небольшая станция производит электричество с помощью гидромотора Schneider. Впоследствии Apple (NASDAQ: AAPL) выкупила у семьи первую в своем роде разработку, чтобы обеспечить энергией один из своих дата-центров.8. Геотермальная станция ICE
1/5
На фото видны охладительные башни геотермальной электростанции, принадлежащей Costa Rican Electricity Institute, государственной энергетической компании из Коста-Рики. В 2015 году компании на протяжении 80 дней удавалось обеспечивать всех граждан страны электричеством с помощью возобновляемых источников энергии: воды, ветра, солнца и геотермальной энергии.
9. Наземные ветровые электростанции
1/5
В 2015 году в США было установлено рекордное количество ветровых электростанций. San Gorgonio Pass (на фото) — одна из трех ключевых подобных станций в Калифорнии. Она состоит из более чем 3 тыс. ветровых турбин.
10. Морские ветровые электростанции
1/5
Европа — мировой лидер в области строительства ВЭС на берегу моря, а London Array — самая большая в мире морская ветровая электростанция, расположенная примерно в 20 км от побережья графств Кент и Эссекс в Англии. Она была запущена 8 апреля 2013 года. Ее максимальная мощность, обеспечиваемая с помощью 175 турбин, равняется 630 МВт. Этого достаточно, чтобы удовлетворить нужды 500 тыс. домов.
1/5
11. АК-1000
1/5
АК-1000 — одна из крупнейших в мире электростанций, использующих энергию приливов и отливов. Ее высота составляет 22 метра, а вес — 130 тонн. Сейчас электростанция проходит испытание на берегах графства Оркни в Шотландии. Когда проект MeyGen будет завершен, она будет производить 398 МВт электроэнергии. Этого достаточно, чтобы обепечить электричеством 200 тыс. домов или половину Шотландии.
12. Энергия из глубин
1/5
Геотермальные станции получают тепло из недр земли. К ним относится, например, Salton Sea в городе Калипатрия, штат Калифорния, расположенная неподалеку от южного края разлома Сан-Андреас.
13. Nesjavellir
1/5
Геотермальная электростанция Nesjavellir (NGPS) — вторая по величине в Исландии. Она находится неподалеку от долины Тингведлир и вулкана Хейнгидль.
14. Krafla
1/5
Кроме того, в Исландии есть 60-мегаваттная геотермальная станция Krafla, расположенная близ вулкана Крабла и функционирующая за счет более чем 30 скважин.
15. Энергия сточных вод
1/5
Один из дата-центров США полностью обеспечивает себя электроэнергией с помощью возобновляемых источников, превращая биогаз со станции очистки сточных вод в электричество и воду. Совместный пилотный проект Siemens (XETRA: SIE), Microsoft (NASDAQ: MSFT) и FuelCell Energy (NASDAQ: FCEL) был введен в эксплуатацию в 2014 году.16. Преобразователь энергии морских волн Pelamis
1/5
Преобразователь энергии морских волн Pelamis — разработка компании Pelamis Wave Power. Для получения электроэнергии эта технология использует движение поверхностных волн океана. Установка по форме напоминает змею и состоит из соединенных между собой секций, которые прогибаются под действием энергии волны и таким образом производят электричество.
17. TidGen
1/5
Электростанция TidGen компании Ocean Renewable Power (NASDAQ: OPTT) предназначена для выработки экологически чистой электроэнергии в местах с сильным приливом и на глубоких участках рек. Блок с четырьмя турбинами закрепляется на дне океана с помощью фиксированной нижней опорной рамы, либо с помощью особой поверхностной системы швартовки — в зависимости от условий местонахождения установки.18. SeaGen
1/5
SeaGen — первая в мире коммерческая приливная электростанция, расположенная в заливе Странгфорд-Лох в Северной Ирландии. Она была введена в эксплуатацию в 2008 году. Станция способна обеспечить электричеством около 1,5 тыс. домов. Энергия генерируется на протяжении 20 часов в день с помощью двух больших подводных роторов, приводимых в движение сильными потоками воды.
1/5
19. Azura
1/5
Azura — это волновая установка, которая в настоящий момент проходит испытания на полигоне ВМС США на Гавайях. В отличие от других схожих установок, Azura получает энергию как из вертикального, так и из горизонтального движения волны и может производить до 20 КВт электроэнергии.
20. WS-4
1/5
На небольшой платформе установлены четыре вертикальных ветряка WindSide WS-4B. Конструкция находится на радарной станции Да Цзиньшань в Китае. WS-4B пригодна для работы в очень ветреных местах, где требуется не слишком много электроэнергии.
21. Ветряки нового поколения
1/5
Почти 5 тыс. небольших вертикальных ветряков различного типа установлены на ветровой электростанции Altamont Pass, которая располагается неподалеку от горы Диабло в Северной Калифорнии. Это одна из самых старых электростанций подобного типа в США.
1/5
22. Год спирали
1/5
Эта компактная ветровая турбина была разработана Государственным университетом Кливленда для профессионального бейсбольного клуба Кливленд Индианс и с 2012 по 2013 год обеспечивала электричеством стадион Прогрессив-филд.
1/5
ru.ihodl.com
Проект по физике на тему » Альтернативные источники энергии»
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
Ростовской области «Семикаракорский агротехнологический техникум»
ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПРОЕКТ НА ТЕМУ
«АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ»
Семикаракорск 2018 г.
Содержание
Введение 4
Основная часть 5
Альтернативные источники энергии 5
Сравнение эффективности альтернативных источников…………………………………………………………………….16
Заключение…………………………………………………………………………………………………..17
Список информационных источников……………………………………………………………………18
Введение
На сегодняшний день самой актуальной проблемой 21 века является экологическая обстановка. Не даром 2013 год в России был объявлен Годом охраны окружающей среды. Ежедневно человеку в современном мире просто необходима электрическая энергия. В ней нуждаются абсолютно все, не только большие предприятия, но и в быт. Для ее выработки ежегодно тратится большое количество средств, именно из-за этого счета за электроэнергию постоянно растут.
Ископаемые ресурсы, которые мы используем, относятся к не возобновляемым источникам энергии. Человечество с каждым годом использует все больше этих ресурсов, и это приведет к полному их истощению. При переработке и сжигании данных ресурсов выделяется большое количество парниковых газов, что негативно влияет на климат всей планеты.
У альтернативных источников таких недостатков нет, они достаточно экологичны и практически неисчерпаемы в плане добычи. Но на пути внедрения этих источников нашу жизнь стоит неразвитость технологий, которая ведет к большим затратам при установке и строительстве. Также их можно не везде установить, так как в большинстве случаев они зависят от климатических условий.
Актуальность темы этим и обусловлена что, современные наиболее используемые источники электроэнергии это гидро- тепло- и атомные электростанции, но они не экологичны. Альтернативная энергетика, построенная на использовании возобновляемых источников энергии, может стать той путеводной звездой, которая решить проблему экологии и исчерпаемости топливных ресурсов.
Цель проекта: Изучение альтернативных источников электрической энергии и выяснение, который из них целесообразно использовать в ближайшем будущем.
Задачи проекта:
-Исследование, изучение научной литературы по данной теме.
-Выявление, исследование, изучение, рассмотрение основных определений и формулировок, данной темы.
-Изучение различных альтернативных источники энергии
В данной работе используются следующие научные методы: сравнение, анализ и синтез, индукция и дедукция, статистический анализ.
В процессе написания данной работы нами была использована монографическая, учебная и публицистическая литература.
Альтернативные источники энергии.
Ветер
Ветрогенератор(рис.1) Ветряная мельница(рис.2) Парус (рис.3)
Ветер – это один из самых часто используемых источников электрической энергии. На данный момент ветряная энергетика возрождается. В некоторых регионах планеты не имеется никаких других возможностей, по применению каких-либо других видов пpoизвoдcтвa элeктpичecтвa, вeтpoэнepгeтикa cтaнoвитcя пoлнoцeнным видoм дoбычи энepгии.
Также , сам источник является очень привлекательным. Ветряные потоки имеют огромнейшие запасы кинeтичecкoй энepгии, и она никoгдa нe иccякает. Пoкa нa Зemлe имеется aтмocфepa, вeтep вceгдa бyдeт cyщecтвoвaть, чего нельзя сказать об yглeвoдopoдах или paдиoaктивных иcтoчниках. Испoльзoвaниe тaких иcтoчников совершенно бecплaтнo, ограничениями могут быть лишь возможности oбopyдoвaния. Бeccпopно, данный источник, который имеет тaкиe cвoйcтвa привлекает к себе внимание, здесь нет необходимости в дoпoлнитeльных apгymeнтах. Ветроэнергитка предназначена для преобразования кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в какую-либо другую энергию, которая так необходима человечеству. Данное преобразование возможно при помощи этих приборов:
— Ветрогенератор (рис.1) – это такое устройство, которе получает электрическую энергию.
— Ветряная мельница (рис.2) – это такое устройство, которое получает механическую энергию
— Парус (рис.3) – это устройство, которое используется в транспорте.
Современные разработки формы лопастей приспособили ветрогенераторы под все условия эксплуатации и движения воздуха: тихоходные, быстроходные, роторные. Тихоходные предназначены для скоростей ветра 2-6 м/с, представляют собой ветровое колесо с большим количеством лопастей 15 – 30 шт. Они низкошумны, хорошо запускаются в малый ветер, но обладают малым КПД и большой парусностью. Быстроходные рассчитаны под ветер 5 -15м/с, имеют 3 – 4 лопасти. Отличаются высоким КПД и шумом, самые распространенные в мире. Роторные представляют собой бочку с вертикальными лопастями. Не требуют ориентирования по ветру, самый низкий уровень шумов, но все перечеркивает самый низкий КПД.
Достоинства:
Не приводит к загрязнению окружающей среды. Производство энергии из ветра не выбрасывает вредные вещества в атмосферу
Используется возобновляемый источник энергии, происходит экономия на топливе, процессе его добычи и на его транспортировке
Территорию, которая находится недалеко от станции, возможно использовать для сельскохозяйственных целей
Стабильные расходы на единицу полученной энергии, а также рост экономической конкурентоспособности по сравнению с традиционными источниками энергии
Минимальные потери при передаче энергии – ветряная электростанция может быть построена как непосредственно у потребителя, так и в местах удаленных, которые в случае с традиционной энергетикой требуют специальных подключений к сети.
Недостатки:
Зависимость от силы ветра, на которую человек не может повлиять.
Высокая технологичность и достаточно высокие затраты при ремонте.
Нарушение ландшафта
Шум
Как источник энергии, ветер, активно используется в западной Европе, в таких странах как Германия, Бельгия, Нидерланды, Дания и Испания. Также в США на долю ветроэнергетики приходится 25% от всей получаемой энергии. В России только начинают осваивать этот источник.
Солнце
Солнечные батареи (рис.4)
Солнечная энергия является одним из ведущих и экологически чистых источников энергии. На сегодняшний день для получения электроэнергии разрабатываются и используются различные методы, такие как термодинамический и фотоэлектрический. Подтверждена работоспособность и перспективность концепции наноантенн. Солнце – это неистощимый источник экологически чистой энергии, который имеет возможность целиком обеспечивать различные потребности человека.
Сoлнeчнaя энeргия прeдcтaвляeт cобой, возможно, один из наиболее перспективных источников получения энергии. Подумать только, что всего за восемнадцать солнечных дней Солнце поставляет нам энергию, равную по количеству энергии, которая хранится в недрах Земли. Одним из наиболее распространенных устройств, которых преобразуют солнечную энергию считается солнечная батарея. (рис.4)
Солнечная батарея — объединение фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток
Солнечную батарею используют для :
Подзарядки различной портативной электроники
Подзарядки электромобилей
Энергообеспечение зданий. К примеру, в Испании новые дома обеспечиваются солнечными водонагревателями.
Использования в космосе. На данный момент солнечные батареи – это основной способ получения энергии в космосе.
Использования для медицинских нужд. Ученые из Южной Кореи разработали подкожную солнечную батарею, которая может служить для бесперебойного обеспечения работы приборов, имплантированных в тело, таких как кардиостимуляторы.
Достоинства:
Перспективный, доступный, а также неисчерпаемый источник энергии в условиях постоянного роста цен на традиционные виды энергоносителей
По теории, полная безопасность окружающей среды. Однако, конечно, имеется вероятность повсеместного внедрения солнечной энергетики, которая может изменить альбедо (характеристику отражательной (рассеивающей) способности) земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно)
Недостатки:
Зависимость от погодных условий, а также времени суток
Сезонность в средних широтах и несовпадение периодов выработки энергии и потребности в энергии. Нерентабельность в высоких широтах, необходимость аккумуляции энергии
При промышленном производстве — необходимость дублирования солнечных энергетических установок традиционными сопоставимой мощности
Высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов (к примеру, индий и теллур)
Необходимость периодической очистки отражающей/поглощающей поверхности от загрязнения
Нагрев атмосферы над электростанцией
Необходимость использования больших площадей
Сложность производства и утилизации самих фотоэлементов в связи с содержанием в них ядовитых веществ, например, свинец, кадмий, галлий, мышьяк и т. д.
В районах вулканов вода, которая циркулирует, нагревается значительно выше температуры кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности. Иногда проявляющая себя как гейзер. Только с помощью глубинного бурения скважин возможен доступ к подземным тёплым водам. Такие паротермы распространены как сухие высокотемпературные породы. Их энергия доступна с помощью закачки и последующего отбора из них перегретой воды. Высокие горизонты пород с температурой менее +100 °C распространены и на множестве геологически малоактивных территорий. Потому наиболее перспективным считается использование геотерм в качестве источника тепла.
Применение в хозяйственное геотермальных источников стало использоваться в Исландии и Новой Зеландии, Италии и Франции, Литве, Мексике, Никарагуа, Коста-Рике, Филиппинах, Индонезии, Китае, Японии, Кении
Биотопливо
Биотопливо(рис.5)
Биотопливо (рис.5) — представляет собой топливо, которое получают в основном из сырья растительного или животного происхождения, а также из продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов.
Биотопливо бывает:
Жидкое (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель),
Твёрдое (дрова, брикеты, топливные гранулы, щепа, солома, лузга) Газообразное (синтез-газ, биогаз, водород).
Около 54 — 60 % биотоплива состоит из традиционных форм: а именно дрова, растительные остатки и сушёный навоз для отопления домов и приготовления пищи. Их используют 38 % населения Земли.
Достоинства:
Мобильность по сравнению с другими альтернативными источниками энергии
Снижение стоимости
Возобновляемые источники
Сокращение выбросов парниковых газов
Экономическая безопасность для стран, не обладающих большими запасами топлива
Недостатки:
Ограничения региональной пригодности
Продовольственная безопасность. По подсчетам специалистов из университета Миннесоты, в результате биотопливного бума число голодающих к 2025 году возрастет до 1.2 млрд. человек
Ограничение на изменение землепользования
Гроза
Гроза (рис.6)
Грозовая энергетика — это способ получения энергии путём поимки и перенаправления энергии молний в электросеть.
Компания Alternative Energy Holdings 11 октября 2006 года объявила об успешном развитии прототипа модели, которая может продемонстрировать возможности «захвата» молнии для дальнейшего её превращения в электроэнергию. Молния является чистой энергией, и её применение будет не только устранять многочисленные экологические опасности, но также будет значительно уменьшать дороговизну производства энергии. Также компания сообщила, что окупаться такая установка будет за 4—7 лет, молниевые фермы смогут производить и продавать электроэнергию по цене всего $ 0,005 за киловатт-час, что значительно дешевле производства энергии с помощью современных источников.
Плюсы:
Мощные разряды дают большое количество энергии, примерно 5 млрд. Дж, что равняется 145 литрам бензина.
Минусы:
Ненадежность источника энергии. Из-за того, что невозможно наперед предвидеть где и когда возникнет молния, возможно возникновение проблем с созданием и получением энергии. Изменчивость такого явления существенно влияет на значимость всей идеи.
Низкая продолжительность разряда. Разряд молнии возникает и действует считанные секунды, поэтому очень важно оперативно среагировать и «поймать» его.
Нужда использовать конденсаторы и колебательные системы. Без применения этих приборов и систем невозможно полноценно получать и превращать энергию грозы.
Процесс создания разряда молнии – очень сложный и технический. Вначале из тучи к земле отправляется разряд-лидер, который сформирован электронными лавинами. Эти лавины соединяются в разряды, которые имеют название «стримеры». Разряд-лидер создает горячий ионизированный канал, через который в противоположном направлении двигается главный разряд молнии, что вырывается из поверхности нашей планеты толчком сильного электрического поля. Такие системные манипуляции могут повторяться несколько раз подряд, хотя нам может казаться, что прошло всего несколько секунд. Поэтому процесс «ловли» молнии, превращения ее энергии на ток и последующего хранения такой сложный.
Специалисты NASA, которые работают со спутником «Миссия измерения тропических штормов», в 2006 году провели исследования грозовой активности в разных уголках нашей планеты. Позже было оповещено данные о частоте происхождения молний и созданию соответствующей карты. Такие исследования сообщили о том, что существуют определенные регионы, в которых на протяжении года возникает до 70 ударов молнии (на квадратный км площади).
Гроза (рис.6) – это сложный электростатический атмосферный процесс, который сопровождается молниями и громом. Грозовая энергетика – это перспективная альтернативная энергетика, которая может помочь человечеству избавится от энергетического кризиса и обеспечить его постоянно возобновляющимися ресурсами. Не смотря на все преимущества такого вида энергии, существует много аспектов и факторов, которые не позволяют активно продуцировать, использовать и сохранять электроэнергию данного происхождения.
Сейчас ученые всего мира изучают этот сложный процесс и разрабатывают планы и проекты по устранению сопутствующих проблем. Возможно, со временем человечество сможет укротить «строптивую» энергию молнии и перерабатывать ее в ближайшем будущем.
Геотермальная энергия.
Геотермальная энергетика (рис.7)
Геотермальная энергетика (рис.7) — направление энергетики, основанное на производстве тепловой и электрической энергии за счёт энергии, содержащейся в недрах земли, на геотермальных станциях. Обычно относится к альтернативным источникам энергии, использующим возобновляемые энергетические ресурсы.
Достоинства:
Запасы геотермальной энергии велики, хотя и не бесконечны. Ее можно считать возобновляемым источником энергии — во всяком случае, при условии, что в нагнетательную скважину не закачивается слишком много воды за слишком короткое время.
Геотермальная электростанция для работы не требует поставок топлива из внешних источников.
Работа геотермальных электростанций не сопровождается вредными или токсичными выбросами (см., однако, третий недостаток геотермальных электростанций ниже).
Помимо необходимого для первого старта насоса (или насосов) внешнего источника энергии, геотермальным электростанциям для дальнейшей работы внешняя энергия (топливо) не нужна. С началом работы геотермальной электростанции ее насосы можно запитывать электричеством, которое вырабатывается на самой станции.
Эксплуатация геотермальной электростанции не требует дополнительных расходов, кроме расходов на профилактическое техобслуживание или ремонт.
Геотермальные электростанции не портят пейзаж и не требуют значительного землеотвода.
Обычная геотермальная электростанция, расположенная на берегу моря или океана, может применяться и для опреснения воды, которую затем можно использовать для питья или ирригации. Опреснение происходит естественным путем в результате дистилляции — разогрева воды и охлаждения водяного пара в процессе работы электростанции.
Недостатки:
Найти подходящее место для строительства геотермальной электростанции и получить разрешение местных властей и согласие жителей на ее возведение может быть проблематичным.
Иногда действующая геотермальная электростанция может остановиться в результате естественных изменений в земной коре. Кроме того, причиной ее остановки может стать плохой выбор места или чрезмерная закачка воды в породу через нагнетательную скважину.
Через эксплуатационную скважину могут выделяться горючие или токсичные газы или минералы, содержащиеся в породах земной коры. Избавиться от них достаточно сложно. Правда, в некоторых случаях их можно сифонировать (собрать) и переработать в горючее (нефть-сырец или природный газ, например).
Космическая энергия.
Геостационарная орбита (рис.8)
Космическая энергетика — вид альтернативной энергетики, предусматривающий использование энергии Солнца для выработки электроэнергии, с расположением энергетической станции на земной орбите или на Луне.
Достоинства:
Высокая эффективность из-за того, что нет атмосферы, выработка энергии не зависит от погоды и временигода.
Практически полное отсутствие перерывов так как на геостационарной орбите спутник будет освещенсолнцем 24 часа в сутки.
Недостатки:
Высокая эффективность из-за того, что нет атмосферы, выработка энергии не зависит от погоды и временигода.
Практически полное отсутствие перерывов так как на геостационарной орбите спутник будет освещенсолнцем 24 часа в сутки.
Т.к этот источник является лишь экспериментальным, есть ряд проблем, связанных с его реализацией:
1. Фотоэлектрические и электронные компоненты должны работать с высокой эффективностью при высокой температуре.
2. Беспроводная передача энергии должна быть точной и безопасной.
3. Космические электростанции должны быть недорогими в производстве.
4. Низкая стоимость космических ракет-носителей.
5. Поддержание постоянного положения станции над приёмником энергии: давление солнечного света будет отталкивать станцию от нужного положения, а давление электромагнитного излучения, направленного на Землю, будет толкать станцию от Земли.
Система предполагает наличие аппарата-излучателя, находящегося на геостационарной орбите.(рис.8) Предполагается преобразовывать солнечную энергию в форму, удобную для передачи (СВЧ, лазерное излучение), и передавать на поверхность в «концентрированном» виде. В этом случае на поверхности необходимо наличие «приёмника», воспринимающего эту энергию.
Космический спутник по сбору солнечной энергии по существу состоит из трех частей:
средства сбора солнечной энергии в космическом пространстве, например, через солнечные батареи или тепловой двигатель Стирлинга;
средства передачи энергии на землю, например, через СВЧ или лазер;
средства получения энергии на земле, например, через ректенны.
Космический аппарат будет находиться на ГСО и ему не нужно поддерживать себя против силы тяжести. Он также не нуждается в защите от наземного ветра или погоды, но будет иметь дело с космическими опасностями, такими как микрометеориты и солнечные бури.
Так как за 40 лет со времени появления идеи солнечные батареи сильно упали в цене и увеличились в производительности, а грузы на орбиту стало доставлять дешевле, в 2007 году «Национальное космическое общество» США представило доклад в котором говорит о перспективах развития космической энергетики в наши дни.
Сравнение эффективности альтернативных источников энергии
Заключение
Сегодня, пользуясь альтернативными источниками, существенно сократить расходы на энергопотребление не получается. Но постоянно совершенствующиеся технологии и снижение цены на устройства непременно приведут к буму потребительской активности.
Человечество не представляет дальнейшего развития без сохранения темпов потребления энергии. Но движение в данном направлении ведет к гибели окружающей среды и серьезно скажется на жизни людей. Единственным вариантом, способным исправить ситуацию, представляется возможность использования нетрадиционных источников энергии. Ученые рисуют радужные перспективы, добиваются технологических прорывов в опробованных и инновационных технологиях. Правительство многих стран, понимая выгоды, вкладывает большие средства в исследования. Развивает альтернативную энергетику и переводит производственные мощности на нетрадиционные источники. На данном этапе развития социума, сохранить планету и обеспечить благополучие людей возможно лишь усиленно работая с альтернативными источниками энергии.
Таким образом, наше исследование показало, что наиболее эффективным источником является Солнце, так как оно вырабатывает очень много энергии и эта энергия относительно дешевая.
Но есть источник энергии, который еще не изучен. Это – космическая энергия. Кто знает, может она окажется мощнее и дешевле всех других источников. Ученые всего мира изучают данный источник. В дальнейшем нам бы тоже хотелось продолжить изучение этого источника энергии
Список информационных источников:
«Неисчерпаемая энергия. Книга 2 Ветроэнергетика» В. С. Кривцов, А. М. Олейников, А. И. Яковлев Изд. Национальный аэрокосмический ун-т, Харьков, 2005 г., с 233.
«Солнечная энергетика» Умаров Г. Я., Ершов А. А. учебное пособие для вузов /под ред. Виссарионова В. И., М.: изд. дом МЭИ, 2008. с 64.
Свен Уделл. «Солнечная энергия и другие альтернативные источники энергии» Издательство: Знание 2008 с 88.
Л.М. Четошникова. «Нетрадиционные возобновляемые источники энергии» Челябинск: Изд-воЮУрГУ, 2010 с 68
Э. Берман. «Геотермальная энергия» Перевод с английского под редакцией д-ра геол.-мин. наук Б. Ф. Маврицкого. — М.: Мир, 1978. \с 416.
infourok.ru
Проектная работа по учебной дисциплине «Физика» на тему «Альтернативные источники электроэнергии»
Министерство образования, науки и молодежной политики
Краснодарского края
ГБПОУ КК Венцы-Заря сельскохозяйственный техникум
Проектная работа
по учебной дисциплине «Физика»
на тему
«Альтернативные источники электроэнергии»
Работу выполнила: Гришаева Ангелина Максимовна, студентка 182 «В» группы, специальность 36.02.01 Ветеринария
Руководитель: Есауленко Е.П.
преподаватель физики
п.Венцы
2016г.
Содержание
Введение3
Глава 1. Альтернативные источники энергии
6
1.1 Гидроэнергетика
7
1.2. Ветровая энергия
11
1.3. Энергия Солнца
18
1.4. Геотермальная энергетика
28
1.5. Биотопливо
29
1.6. Управляемый термоядерный синтез.
30
1.7. Водород и перспективы его использования
31
Глава 2. Мировой опыт использования альтернативных источников энергии
34
Глава 3. Энергетические проблемы России
39
Заключение
43
Используемая литература
47
Введение
Сегодня около половины населения земли составляют горожане, 60% из них проживают в мегаполисах. Жители мегаполисов лучше обеспечены работой, бытовыми удобствами, более развита индустрия развлечений. Но у них есть свои проблемы: загрязнение воздуха, перенаселённость, непрерывный шум. Все эти проблемы прямо или косвенно связаны с энергетическими ресурсами. Даже простое отключение электричества способно создать тяжёлую ситуацию.
Каким будет город будущего? Над этим сегодня думают архитекторы, социологи и многие учёные. Но какой бы метод решения этой задачи не был выбран, приоритет в выборе топлива для транспорта отдаётся альтернативным источникам энергии: солнечной, электрической, водородной, энергии термоядерного синтеза. Этот вопрос тем более актуален сегодня, так как многие учёные задаются вопросом: надолго ли хватит энергетических ресурсов? Ведь запасов нефти, по самым оптимистическим прогнозам, нам хватит на 150 лет, а газа – лишь на 100 лет. Самые оптимистичные прогнозы делаются лишь относительно запасов угля. По прогнозам их должно хватить на 420 лет. Тем не менее, если темпы его утилизации останутся теми же, то этих запасов не хватит и на 200 лет. Запасы урана, от которого зависит наиболее передовая ядерная энергетика, будут исчерпаны через 300 лет.
Поэтому, работая над проектом, я задумалась: не грозят ли нам сегодня ресурсные войны? К сожалению, сегодня сочетание этих слов не кажется уже чем-то фантастическим, ведь уже в семидесятые годы прошлого века арабские нефтедобывающие страны пользовались продажей нефти как «политическим оружием» в борьбе за свои права. Также я пыталась разобраться насколько велико влияние альтернативной энергетики на экологию. К сожалению, равновесие биосферы уже нарушено, этот процесс быстро развивается. После Чернобыльской аварии популярность мирного атома в глазах общественности резко упала. Также становится более острой проблема загрязнения воды. Это связано с необходимостью размещения ядерных отходов военного производства и энергетики. В роли «свалки» для этих отходов выступают страны «третьего мира». После одобрения премьер-министром закона о ввозе для переработки отработанного ядерного топлива в ряд с этими странами встала и Россия. Трудно оценить тот ущерб, который будет нанесён почвам и грунтовым водам нашей страны в результате захоронения чужих реактивных отходов. Впрочем, блеск сиюминутной выгоды не позволяет нам разглядеть тревожные тени грядущего.
Исследование позволило мне, сравнивая мнения о проблеме различных учёных, сформулировать свою точку зрения по этому вопросу. В процессе работы я обращалась к различным СМИ. Из них я узнала о мировом ресурсном потенциале, о перспективах развития энергетики и о проблемах, с которыми может столкнуться эта отрасль. Также я с удовольствием открыла для себя инновационные разработки учёных в сфере управляемого термоядерного синтеза и разложения водорода. Конечно, я ещё только прикоснулась к интересному миру альтернативной энергетики, и многие вопросы остались для меня ещё не раскрытыми, но опыт исследовательской работы, которая со временем может перерасти в проект, побуждает работать, узнавать, экспериментировать дальше.
Цели и задачи исследования
Я не случайно выбрала темой своей исследовательской работы альтернативную энергетику, ведь «энергетический вопрос» прямо или косвенно затрагивает все сферы жизни общества нашей страны и мира: экономическую (это позволит сохранить топливные ресурсы страны для переработки их в химической и других отраслях промышленности), политическую (страна, которая первой перейдёт к АИ, будет претендовать ни мировое первенство и будет диктовать цены на мировые ресурсы), социальную (переход к АИ позволит снизить социальную напряжённость) и другие.
Этот вопрос тем более актуален, что многие ученые сегодня задаются вопросом: надолго ли хватит энергетических ресурсов, исторические процессы освоения которых я изучала?
Работая над исследованием, я пыталась сформулировать ответ на следующие вопросы:
— Не грозят ли нам ресурсные войны?
— Насколько велико влияние альтернативной энергетики на экологию?
— Каково будущее мирного атома? Не станет ли Россия, подобно странам «третьего мира», свалкой для отходов ядерной энергетики?
Методы исследования: Методологической основой настоящей работы стал диалектический метод изучения энергетических процессов и явлений. Характер поставленных исследовательских задач предопределил необходимость использования также таких методов, как сравнительно-исторический, сравнительно-экономический, метод системного анализа и конкретно-социологический метод.
Актуальность: На сегодняшний день существует множество предприятий, фабрик, заводов и т.д. И такое явление, как энергия, становится ценнейшим ресурсом. Ее пытаются экономить разными методами: разработкой новых технологий, сокращением качества продукции или созданием альтернативных источников энергии.
Перспективы использования возобновляемых источников энергии связаны с их экологической чистотой, низкой стоимостью эксплуатации и ожидаемым топливным дефицитом в традиционной энергетике.
По оценкам Европейской комиссии к 2020 году в странах Евросоюза в индустрии возобновляемой энергетики будет создано 2,8 миллионов рабочих мест. Индустрия возобновляемой энергетики будет создавать 1,1 % ВВП. Также известно, что в 2010 году альтернативная энергия (не считая гидроэнергии) составляла 4,9% всей потребляемой человечеством энергии.
По сравнению с США и странами ЕС использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в России находится на низком уровне. Сложившуюся ситуацию можно объяснить доступностью традиционных ископаемых энергоносителей. Согласно отчёту ООН, в 2008 году во всём мире было инвестировано $140 млрд в проекты, связанные с альтернативной энергетикой, тогда как в производство угля и нефти было инвестировано $110 млрд.
Из всего вышеперечисленного можно выделить основные пункты:
Востребованность
Экологичность
Экономичность
Глава 1. Альтернативные источники энергии
Для начала обратимся к определению: «Альтернативная энергетика» — совокупность перспективных способов получения, передачи и использования энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования и, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде.»
Основным направлением альтернативной энергетики является поиск и использование альтернативных (нетрадиционных) источников энергии. Источники энергии — встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую для существования энергию. Альтернативный источник энергии — заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле, которые при сгорании выделяют в атмосферу углекислый газ, вызывающий парниковый эффект и глобальное потепление. Цель поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.
Классификация источников:
Ветряные (движение воздушных масс)
Геотермальные (тепло планеты)
Солнечные (электромагнитное излучение солнца)
Гидроэнергетические (движение воды в реках и морях)
Биотопливные (теплота сгорания возобновляемого топлива)
Термоядерные
Водородные
Вид альтернативного источника энергии
90
Ветряные
48
Геотермальные
17
Солнечные
94
Гидроэнергетические
84
Биотопливные
98
Термоядерные
100
Водородные
Как известно, немалая часть загрязнения экосистемы состоит из продуктов переработки, сжигания, добычи таких видов топлива как: уголь, нефть, газ, считаемых традиционными. Глобальный спрос на энергию увеличивается примерно на 3% в год. В 2025 году энергопотребление составит 22,8 млрд. т у. т. Мировые запасы традиционных энергетических ресурсов, по оценкам специалистов, составляют: угля — более 1500 млрд. тонн, нефти — 170 млрд. т, газа — 172 трлн. куб. м. По прогнозам, мировых запасов угля, нефти и газа при непрерывном росте промышленности, как основного потребителя энергетической отрасли, хватит на 100 лет и более.
В течение многих лет человечество ищет замену традиционным энергоресурсам. В качестве альтернативных источников энергии предлагаются геотермальные воды и недра планеты, водород и радиоактивные материалы, мощные потоки поверхностной воды и многое другое. Но каждый из этих источников имеет свои недостатки, которые порой не оправдывают их достоинства. Атомная энергия очень дорога и опасна, гидроэнергия требует наличия текущей воды, а способы использования сейсмической энергии только начинают разрабатываться.
Существуют «традиционные» виды альтернативной энергии — энергия воды, Солнца, ветра, энергия морских волн, приливов и отливов, без которых трудно представить энергетику ближайшего будущего. Но их использование не дает достаточного результата, чтобы отказаться от традиционных источников энергии, поэтому человечество продолжает искать другие способы заменить их.
В этой работе я перечислю и охарактеризую некоторые основные альтернативные источники энергии, используемые человечеством, и мы выберем наиболее перспективный из них.
1.1. Гидроэнергетика
К числу основных возобновляемых источников энергии относится гидроэнергетика.
Гидроэнергетика — область хозяйственно-экономической деятельности человека, совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования энергии водного потока в электрическую энергию.
Экономический потенциал гидроэнергетики (без малой) в мире составляет около 8100 ТВт*ч в год. На сегодня доля гидроэнергии в общем производстве электроэнергии составляет 20%, в мировом топливном балансе — 6%. В мире действуют более 7000 ГЭС, общей мощностью 715 ГВт. Крупнейшими производителями электроэнергии являются Бразилия, Канада, США, Китай, Россия. В ближайшие годы в мире планируется строительство новых гигантских ГЭС, общей мощностью до 140 ГВт, что позволит увеличить производство гидроэнергии на 20%. Для многих стран малая и возобновляемая энергетика уже в настоящее время является важным компонентом энергообеспечения. Она играет существенную роль в энергоснабжении Дании, Исландии, Новой Зеландии, Канады, Германии, Норвегии (доля ГЭС в суммарной выработке — 98 %), Испании и других стран. В Парагвае 100 % производимой энергии вырабатывается на гидроэлектростанциях. Наиболее активное гидростроительство на начало 2000-х ведёт Китай, для которого гидроэнергия является основным потенциальным источником энергии.
За последние десятилетия устойчивое положение в мировой электроэнергетике заняла малая гидроэнергетика. В международной терминологии выделяются малые ГЭС, мощностью от 1 до 10 МВт, мини-ГЭС, мощностью от 100 кВт до 1 МВт, и микро-ГЭС, мощностью менее 100 кВт. Установленная мощность малых ГЭС, от общей мощности в Китае — 46%, в Японии — 6%, в России — 2%.
В России сегодня эксплуатируются около 300 малых ГЭС, суммарной мощностью 1 ГВт, планируется увеличение мощности малых и микро-ГЭС в 2015 году до 2200 МВт. Ожидается, что к 2020 году общая мощность малых ГЭС в мире увеличится вдвое.
Однако, развитие гидроэнергетики требует учета территориальных аспектов. Строительство гидроэлектростанций является целесообразным и экономически выгодным только для горных рек. В противном случае, при строительстве ГЭС на равнинных реках, возникает ряд негативных последствий как экономических, так и экологических. Наиболее серьезными и общими являются:
— затопление земель, изъятие их из хозяйственного оборота;
— снижение скорости течения рек, замедление водообмена и самоочищения;
— изменение микроклимата окружающей территории;
— подтопление берегов, заболачивание, развитие оползневых процессов.
Перечень совершенных ошибок при строительстве ГЭС немал. Вот лишь несколько примеров, представляющих бедствия и экологические угрозы:
Новосибирская ГЭС отсекла большую часть нерестилищ, резко снизив промысловые уловы сибирского осетра; в 1999 г. он занесен в Красную книгу России;
при строительстве Братской ГЭС в ложе водохранилища оставили строевую сосну, которая стала разлагаться, превратив водохранилище в мертвый водоем;
сооружение на Енисее Красноярской и Саяно-Шушенской ГЭС привело к необратимым процессам: изменению микроклимата региона, нарушению водного и теплового баланса реки. Прогретые массы водохранилищ не позволяют реке полностью покрыться льдом. Во время ледохода создаются заторы, перегораживающие реку по всей ширине, бомбежка которых малоэффективна. Каждый ледоход приносит местным жителям большие беды;
Иркутская ГЭС построена в сейсмически активной зоне; катастрофическое разрушение плотины приведет к уничтожению ряда городов вдоль Ангары;
Многие города Сибири: Новосибирск, Красноярск, Иркутск и другие — находятся ниже водохранилищ с высокими плотинами. Природная катастрофа или диверсионный взрыв могут привести к уничтожающему наводнению.
Достоинства:
Использование возобновляемой энергии.
Очень дешевая электроэнергия.
Работа не сопровождается вредными выбросами в атмосферу.
Быстрый (относительно ТЭЦ/ТЭС) выход на режим выдачи рабочей мощности после включения станции.
Недостатки:
Затопление пахотных земель.
Строительство ведется там, где есть большие запасы энергии воды.
На горных реках опасны из-за высокой сейсмичности районов.
Сокращенные и нерегулируемые попуски воды из водохранилищ по 10-15 дней приводят к перестройке уникальных пойменных экосистем по всему руслу рек, как следствие, загрязнение рек, сокращение трофических цепей, снижение численности рыб, элиминация беспозвоночных водных животных, повышение агрессивности компонентов гнуса (мошки) из-за недоедания на личиночных стадиях, исчезновение мест гнездования многих видов перелетных птиц, недостаточное увлажнение пойменной почвы, негативные растительные сукцессии (обеднение фитомассы), сокращение потока биогенных веществ в океаны.
Гидроэнергетические источники.
Гидроэлектростанция (ГЭС) — электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища.
Приливная электростанция (ПЭС) — особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 13 метров.
Существует мнение, что работа приливных электростанций тормозит вращение Земли, что может привести к негативным экологическим последствиям. Однако ввиду колоссальной массы Земли влияние приливных электростанций пренебрежимо мало. Кинетическая энергия вращения Земли (~1029 Дж) настолько велика, что работа приливных станций суммарной мощностью 1000 ГВт будет увеличивать длительность суток лишь на ~10−14 секунды в год, что на 9 порядков меньше естественного приливного торможения (~2×10−5 с в год).
Для получения энергии залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой установлены гидроагрегаты, которые могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса (для перекачки воды в водохранилище для последующей работы в отсутствие приливов и отливов). В последнем случае они называются гидроаккумулирующая электростанция.
В России c 1968 года действует экспериментальная ПЭС в Кислой губе на побережье Баренцева моря. На 2009 год её мощность составляет 1,7 МВт. На этапе проектирования находится Северная ПЭС мощностью 12 МВт. В советское время были разработаны проекты строительства ПЭС в Мезенской губе (мощность 11 000 МВт) на Белом море, Пенжинской губе и Тугурском заливе (мощностью 8000 МВт) на Охотском море, в настоящее время статус этих проектов неизвестен, за исключением Мезенской ПЭС, включённой в инвестпроект РАО «ЕЭС». Пенжинская ПЭС могла бы стать самой мощной электростанцией в мире — проектная мощность 87 ГВт.
Другие известные станции: Канадская — ПЭС Аннаполис и Норвежская — ПЭС Хаммерфест.
Преимуществами ПЭС является экологичность и низкая себестоимость производства энергии.
Энергия волн океана — энергия, переносимая волнами на поверхности океана. Может использоваться для совершения полезной работы — генерации электроэнергии, опреснения воды и перекачки воды в резервуары. Энергия волн — возобновляемый источник энергии.
Мощность волнения оценивают в кВт на погонный метр, то есть в кВт/м. По сравнению с ветровой и солнечной энергией энергия волн обладает гораздо большей удельной мощностью. Так, средняя мощность волнения морей и океанов, как правило, превышает 15 кВт/м. При высоте волн в 2 м мощность достигает 80 кВт/м. То есть, при освоении поверхности океанов не может быть нехватки энергии. Конечно, в механическую и электрическую энергию можно использовать только часть мощности волнения, но для воды коэффициент преобразования выше, чем для воздуха — до 85 %.
Волновая энергия представляет собой сконцентрированную энергию ветра и, в конечном итоге, солнечной энергии. Мощность, полученная от волнения всех океанов планеты, не может быть больше мощности, получаемой от Солнца. Но удельная мощность электрогенераторов, работающих от волн, может быть гораздо большей, чем для других альтернативных источников энергии.
Несмотря на схожую природу, энергию волн принято отличать от энергии приливов и океанских течений. Выработка электроэнергии с использованием энергии волн не является распространенной практикой, в настоящее время в этой сфере проводятся только экспериментальные исследования.
1. 2. Ветровая энергия
Ветроэнергетика — отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве. Такое преобразование может осуществляться такими агрегатами, как ветрогенератор (для получения электрической энергии), ветряная мельница (для преобразования в механическую энергию), парус (для использования в транспорте) и другими.
Россия — это страна с огромной территорией и разными климатическими зонами. Технический потенциал для ветроэнергетики составляет 6200 миллиардов киловатт часов, что в несколько раз превышает всё производство электроэнергии в стране. Около 70% территории России не имеют централизованного электроснабжения по причине большого расстояния между населёнными пунктами (иногда сотни и даже тысячи километров).
Мощность высотных потоков ветра (на высотах 7-14 км) примерно в 10-15 раз выше, чем у приземных. Эти потоки обладают постоянством, почти не меняясь в течение года. Возможно использование потоков, расположенных даже над густонаселёнными территориями (например — городами), без ущерба для хозяйственной деятельности.
Мы живем на дне воздушного океана, в мире ветров. Люди давно это поняли, они постоянно ощущали на себе воздействие ветра, хотя долгое время не могли объяснить многие явления. Наблюдением за ветрами занимались еще в Древней Греции. Уже в III в. до н. э. было известно, что ветер приносит ту или иную погоду. Правда, греки определяли только направление ветра. В Афинах около 100 г. до н. э. построили так называемую Башню ветров с укрепленной на ней «розой ветров» (башня существует по сей день, нет только «розы» ). В Японии и Китае также были известны розы ветров, изготовленные в виде драконов, они указывали направление ветра. Но главное назначение их было иное: отпугивать злых духов — чужие ветры. Огромна энергия движущихся воздушных масс. Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Постоянно и повсюду на земле дуют ветры, от легкого ветерка, несущего желанную прохладу в летний зной, до могучих ураганов, приносящих неисчислимый урон и разрушения. Всегда неспокоен воздушный океан, на дне которого мы живем. Ветры, дующие на просторах нашей страны, могли бы легко удовлетворить все ее потребности в электроэнергии! Климатические условия позволяют развивать ветроэнергетику на огромной территории — от наших западных границ до берегов Енисея. Богаты энергией ветра северные районы страны вдоль побережья Северного Ледовитого океана, где она особенно необходима мужественным людям, обживающим эти богатейшие края. Почему же столь обильный, доступный да и экологически чистый источник энергии так слабо используется? В наши дни двигатели, использующие ветер, покрывают всего одну тысячную мировых потребностей в энергии. По оценкам различных авторов, общий ветроэнергетический потенциал Земли равен 200 Вт, однако возможности использования этого вида энергии в различных районах Земли неодинаковы. Среднегодовая скорость ветра на высоте 20-30 м над поверхностью Земли должна быть достаточно большой, чтобы мощность воздушного потока достигала значения, приемлемого для преобразования. Ветроэнергетическая установка, расположенная на площадке, где среднегодовая удельная мощность воздушного потока составляет около 500 Вт/м2 (скорость воздушного потока при этом равна 7 м/с), может преобразовать в электроэнергию около 175 из этих 500 Вт/м2.
Энергия, содержащаяся в потоке движущегося воздуха, пропорциональна кубу скорости ветра. Однако не вся энергия воздушного потока может быть использована даже с помощью идеального устройства. Теоретически коэффициент полезного использования (КПИ энергии воздушного потока может быть равен 59,3 %. На практике, согласно опубликованным данным, максимальный КПИ энергии ветра в реальном ветроагрегате равен приблизительно 50 %, однако и этот показатель достижим не при всех скоростях, а только при оптимальной скорости, предусмотренной проектом. Кроме того, часть энергии воздушного потока теряется при преобразовании механической энергии в электрическую, которое осуществляется с КПД обычно 75-95 %. Учитывая все эти факторы, удельная электрическая мощность, выдаваемая реальным ветроэнергетическим агрегатом, видимо, составляет 30-40 % мощности воздушного потока при условии, что этот агрегат работает устойчиво в диапазоне скоростей, предусмотренных проектом. Однако иногда ветер имеет скорость, выходящую за пределы расчетных скоростей. Скорость ветра бывает настолько низкой, что ветроагрегат совсем не может работать, или настолько высокой, что ветроагрегат необходимо остановить и принять меры по его защите от разрушения. Если скорость ветра превышает номинальную рабочую скорость, часть извлекаемой механической энергии ветра не используется, с тем чтобы не превышать номинальной электрической мощности генератора. Учитывая эти факторы, удельная выработка электрической энергии в течение года, видимо, составляет 15-30% энергии ветра, или даже меньше, в зависимости от местоположения и параметров ветроагрегата.
Новейшие исследования направлены преимущественно на получение электрической энергии из энергии ветра. Стремление освоить производство ветроэнергетических машин привело к появлению на свет множества таких агрегатов. Некоторые из них достигают десятков метров в высоту, и, как полагают, со временем они могли бы образовать настоящую электрическую сеть. Малые ветроэнергетические агрегаты предназначены для снабжения электроэнергией отдельных домов.
Сооружаются ветроэлектрические станции преимущественно постоянного тока. Ветряное колесо приводит в движение динамо-машину — генератор электрического тока, который одновременно заряжает параллельно соединенные аккумуляторы. Аккумуляторная батарея автоматически подключается к генератору в тот момент, когда напряжение на его выходных клеммах становится больше, чем на клеммах батареи, и также автоматически отключается при противоположном соотношении.
В небольших масштабах ветроэлектрические станции нашли применение несколько десятилетий назад. Самая крупная из них, мощностью 1250 кВт, давала ток на все электроснабжения американского штата Вермонт непрерывно с 1941 по 1945 г, Однако после поломки ротора опыт прервался — ротор не стали ремонтировать, поскольку энергия от соседней тепловой электростанции обходилась дешевле. По экономическим причинам прекратилась эксплуатация ветроэлектрических станций и в европейских странах.
Сегодня ветроэлектрические агрегаты надежно снабжают током нефтяников; они (агрегаты) успешно работают в труднодоступных районах, на дальних островах, в Арктике, на тысячах сельскохозяйственных ферм, где нет поблизости крупных населенных пунктов и электростанций общего пользования. Американец Генри Клюз в штате Мэн построил две мачты и укрепил на них ветродвигатели с генераторами: 20 аккумуляторов по 6 В и 60 по 2 В служат ему в безветренную погоду, а в качестве резерва он имеет бензиновый движок. За месяц Клюз получает от своих ветроэнергетических агрегатов 250 кВт/ч энергии; этого ему хватает для освещения всего хозяйства, питания бытовой аппаратуры (телевизора, проигрывателя, пылесоса, электрической пишущей машинки), а также для водяного насоса и хорошо оборудованной мастерской.
Широкому применению ветроэлектрических агрегатов в обычных условиях пока препятствует высокая себестоимость
Сейчас созданы самые разнообразные прототипы ветроэлектрических генераторов (точнее, ветродвигателей с электрогенераторами). Одни из них похожи на обычную детскую вертушку, другие — на велосипедное колесо с алюминиевыми лопастями вместо спиц. Существуют агрегаты в виде карусели и даже в виде мачты с системой подвешенных друг над другом круговых ветроуловителей, с горизонтальной или вертикальной осью вращения, с двумя или пятьюдесятью лопастями.
Достоинства:
Экологически-чистый вид энергии (ветрогенератор мощностью 1 МВт сокращает ежегодные выбросы в атмосферу 1800 тонн СО2, 9 тонн SO2, 4 тонн оксидов азота).
Эргономика (ветровые электростанции занимают мало места и легко вписываются в любой ландшафт, а также отлично сочетаются с другими видами хозяйственного использования территорий).
Возобновляемая энергия (энергия ветра, в отличие от ископаемого топлива, неистощима).
Ветровая энергетика — лучшее решение для труднодоступных мест (для удалённых мест установка ветровых электрогенераторов может быть лучшим и наиболее дешёвым решением).
Недостатки:
Нестабильность (нет гарантии получения необходимого количества электроэнергии; на некоторых участках суши силы ветра может оказаться недостаточно для выработки необходимого количества электроэнергии).
Относительно невысокий выход электроэнергии (ветровые генераторы значительно уступают в выработке электроэнергии дизельным генераторам, что приводит к необходимости установки сразу нескольких турбин; кроме того, ветровые турбины неэффективны при пиковых нагрузках).
Высокая стоимость (стоимость установки, производящей 1 мега-ватт электроэнергии, составляет 1 миллион долларов).
Опасность для дикой природы (вращающиеся лопасти турбины представляют опасность для некоторых видов живых организмов; согласно статистике, лопасти каждой установленной турбины являются причиной гибели не менее 4 особей птиц в год).
Шумовое загрязнение (шум, производимый «ветряками») может причинять беспокойство диким животным и людям, проживающим поблизости.
Хранение ветровой энергии.
При использовании ветра возникает серьезная проблема: избыток энергии в ветреную погоду и недостаток ее в периоды безветрия. Как же накапливать и сохранить впрок энергию ветра? Простейший способ состоит в том, что ветряное колесо движет насос, который накачивает воду в расположенный выше резерв, а потом вода, стекая из него, приводит в действие водяную турбину и генератор постоянного или переменного тока. Существуют и другие способы проектирования обычных, хотя и маломощных, аккумуляторных батарей до сооружения гигантских маховиков или нагнетания сжатого воздуха в подземные пещеры и вплоть до производства водорода в качестве топлива. Особенно перспективным представляется последний способ. Электрический ток от ветроагрегата разлагает воду на кислород и водород. Водород можно хранить в сжиженном виде, сжигать в топках тепловых электростанций по мере надобности.
Американский ученый Уильям Херонимус считает, что производить водород за счет энергии ветра лучше всего на море. С этой целью он предлагает установить у берега высокие мачты с ветродвигателями диаметром 60 м и генераторами.
Современные методы генерации электроэнергии из энергии ветра
Мощность ветрогенератора зависит от площади, заметаемой лопастями генератора, и высоты над поверхностью. Например, турбины мощностью 3 МВт (V90) производства датской фирмы Vestas имеют общую высоту 115 метров, высоту башни 70 метров и диаметр лопастей 90 метров.
Воздушные потоки у поверхности Земли/моря являются ламинарными — нижележащие слои тормозят расположенные выше. Этот эффект заметен до высоты 1 км, но резко снижается уже на высотах больше 100 метров.[10] Высота расположения генератора выше этого пограничного слоя одновременно позволяет увеличить диаметр лопастей и освобождает площади на земле для другой деятельности. Современные генераторы (2010 год) уже вышли на этот рубеж, и их количество резко растёт в мире.[11] Ветрогенератор начинает производить ток при ветре 3 м/с и отключается при ветре более 25 м/с. Максимальная мощность достигается при ветре 15 м/с. Отдаваемая мощность не прямо пропорциональна скорости ветра: при увеличении ветра вдвое, от 5 м/с до 10 м/с, мощность увеличивается в десять раз. [12]
Наиболее перспективными местами для производства энергии из ветра считаются прибрежные зоны. Но стоимость инвестиций по сравнению с сушей выше в 1,5 — 2 раза. В море, на расстоянии 10—12 км от берега (а иногда и дальше), строятся офшорные ветряные электростанции. Башни ветрогенераторов устанавливают на фундаменты из свай, забитых на глубину до 30 метров.
Использование энергии ветра
В 2008 году суммарные мощности ветряной энергетики выросли во всём мире до 120 Г
Вт. Ветряные электростанции всего мира в 2007 году произвели около 200 млрд кВт·ч, что составляет примерно 1,3 % мирового потребления электроэнергии. Во всём мире в 2008 году в индустрии ветроэнергетики были заняты более 400 тысяч человек. В 2008 году мировой рынок оборудования для ветроэнергетики вырос до 36,5 миллиардов евро, или около 46,8 миллиардов американских долларов.
В 2007 году в Европе было сконцентрировано 61 % установленных ветряных электростанций, в Северной Америке 20 %, Азии 17 %.
Монтаж турбины.
Ветроэнергетика в России.
Россия обладает колоссальным суммарным потенциалом энергии ветра. Вдоль берегов Северного Ледовитого океана на протяжении 12 тыс. км господствуют ветры со среднегодовой скоростью свыше 5-7 м/с. (Считается, что ветроустановки эффективны при среднегодовых скоростях ветра выше 4-5 м/с.) Суммарная мощность ветра на Севере достигает 45 млрд. кВт. Успешно работают ветроэлектростанции на Новой Земле, в Амдерме, на мысе Уэлен, на островах Врангеля, Шмидта, Командорах (остров Беринга). Ветроустановки успешно заменяют на Севере малые дизельные электростанции, для работы которых необходимо завозить дорогостоящее (иногда импортное) топливо. Только доставка топлива к дизельным электростанциям, расположенным на Севере Канады, обходится вдвое дороже его самого.
Технический потенциал ветровой энергии России оценивается свыше 50 000 миллиардов кВт·ч/год. Экономический потенциал составляет примерно 260 млрд кВт·ч/год, то есть около 30 процентов производства электроэнергии всеми электростанциями России.
Энергетические ветровые зоны в нашей стране расположены, в основном, на побережье и островах Северного Ледовитого океана от Кольского полуострова до Камчатки, в районах Нижней и Средней Волги и Каспийского моря, на побережье Охотского, Баренцева, Балтийского, Черного и Азовского морей. Отдельные ветровые зоны расположены в Карелии, на Алтае, в Туве, на Байкале.
Максимальная средняя скорость ветра в этих районах приходится на осенне-зимний период — период наибольшей потребности в электроэнергии и тепле. Около 30% экономического потенциала ветроэнергетики сосредоточено на Дальнем Востоке, 14% — в Северном экономическом районе, около 16% — в Западной и Восточной Сибири.
Суммарная установленная мощность ветровых электростанций в стране на 2009 год составляет 17-18 МВт.
Одна из самых крупных ветроэлектростанций России (5,1 МВт) расположена в районе посёлка Куликово Зеленоградского района Калининградской области. Куликовская ВЭС состоит из 21 ВЭУ датской компании SЕАS Energi Service A.S. мощностью 225 кВт каждая. Её среднегодовая выработка составляет около 6 млн кВт·ч.
На Чукотке действует Анадырская ВЭС мощностью 2,5 МВт (10 ветроагрегатов по 250 кВт) среднегодовой выработкой более 3 млн кВт·ч, параллельно станции установлен ДВС, вырабатывающий 30 % энергии установки.
Действует ветростанция в Башкирии, около деревни Тюпкильды Туймазинского района мощностью 2,2 МВт. Cреднегодовая выработка электроэнергии составляет около 2 млн кВт·ч.
В Калмыкии в 20 км от Элисты размещена площадка Калмыцкой ВЭС планировавшейся мощностью в 22 МВт и годовой выработкой 53 млн кВт·ч, на 2006 год на площадке установлена одна установка «Радуга» мощностью 1 МВт и выработкой от 3 до 5 млн кВт·ч.
В республике Коми вблизи Воркуты недостроена Заполярнаяя ВДЭС мощностью 3 МВт. На 2006 действуют 6 установок по 250 кВт общей мощностью 1,5 МВт.
На острове Беринга Командорских островов действует ВЭС мощностью 1,2 МВт.
Успешным примером реализации возможностей ветряных установок в сложных климатических условиях является ветродизельная электростанция на мысе Сеть-Наволок Кольского полуострова мощностью до 0,1 МВт. В 17 километрах от неё в 2009 году начато обследование параметров будущей ВЭС работающей в комплексе с Кислогубской ПЭС.
Как пример реализации потенциала территорий Азовского моря можно указать Новоазовскую ВЭС, действующей на 2011 год мощностью в 21,8 МВт, установленную на украинском побережье Таганрогского залива.
В
2003—
infourok.ru
Исследовательский проект « Энергия биотоплива». Номинация «Развитие альтернативных источников энергии в районе и области»
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение
“Бердниковская общеобразовательная школа”
Детское объединение «Радуга»
Нижегородская область, Тонкинский район, с. Бердники, ул. Школьная, д. 18.
606972
Исследовательский проект:
« Энергия биотоплива»
Номинация : «Развитие альтернативных источников энергии в районе и области»
Возрастная группа: I
Выполнили: Груздев Александр,
Вагин Сергей,
Веселов Николай
Руководитель: Юфрякова Наталья Владимировна,
учитель биологии
Консультант: Соколов Сергей Иванович,
учитель физики.
Тонкинский район, с.Бердники
2016 год
Оглавление:
Введение…………………………………………………………………………3
Цели и задачи…………………………………………..…….………………….4
Методы исследования…………………………………….……..………………5
Выводы……………………………………………………………………….…10
Заключение….…………………………………………………………….…….11
Список литературы….…………………………………………………………..12
Приложение…………………………………………………………….………13
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время на нашей планете широко стоит вопрос припродосбережения. Мы настолько привыкли комфортно жить, что не представляем своего существования без электроэнергии. Электричество необходимо нам и в повседневной жизни и на производствах каждый день. Но на выработку электроэнергии тратиться очень большое количество средств. Если же предприятия вырабатывают дешевую электроэнергию, то наносят огромный вред окружающей среде. А это не проходит бесследно для экологии и нашего здоровья. Если же вырабатывается более экологически чистая электроэнергия, то она требует больших затрат. Примером таких станций являются ГЭС – гидроэлектростанции.
Обычно на станциях которые вырабатывают электричество используют такие источники энергии как газ, нефть, каменный уголь. Надо сказать, что во-первых все эти ископаемые являются исчерпаемыми ресурсами, и в один прекрасный момент могут закончится. Во-вторых при их переработке в атмосферу выбрасываются вредные продукты горения и углекислый газ, что в совокупности вредят окружающей среде.
Исходя из всего этого, нам стало интересно, есть ли другие источники энергии, которые не вредят окружающей среде.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ПРОЕКТА
Цель нашей работы: определить экологически чистый способ получения электрической энергии из подручных, мало затратных средств.
Задачи:
-изучить информацию об альтернативных источниках электроэнергии;
— изучить принципы действия этих источников;
— выявить все минусы и плюсы альтернативных источников энергии;
— самим получить энергию от альтернативных источников.
Предмет исследования: альтернативные источники энергии.
Гипотеза: можно ли найти альтернативный источник энергии дешевый и экологически чистый.
Сроки реализации с 1 ноября 2016 года по 25 ноября 2016 года
Место реализации: Нижегородская обл. Тонкинский район, с. Бердники, ул. Школьная, д. 18, “Бердниковская ОШ”
Этапы реализации проекта
Проект реализовывался в 4 этапа:
1 этап изучение альтернативных источников и выявление более приемлемых.
2 этап проведение экспериментов.
3 этап обработка, анализ экспериментальных данных, обобщение полученных материалов.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Методы исследования:
-изучение и анализ научной литературы;
-наблюдение и эксперимент;
— обработки полученных экспериментальных данных;
-обобщение полученных знаний и материалов.
При работе над этим проектом нельзя забывать про технику безопасности:
1.Нельзя трогать неизвестные провода и детали руками.
2. Нельзя работать с мокрыми или грязными руками.
3. Ничего нельзя брать в рот.
4. Нельзя замыкать электрическую цепь без работающего прибора.
5. Выполнять все работы под наблюдением взрослых.
Обо всем этом необходимо помнить потому что, все источники вырабатывают электрический ток. Электрический ток очень опасен – он не пахнет, его не видно и не слышно.
Первый этап
На первом этапе мы занимались сбором и изучением научной литературы.
Мы выяснили что, источники выработки электроэнергии бывают двух типов: традиционные и альтернативные или нетрадиционные.
К традиционным источникам можно отнести :
нефть
газ
уголь
дерево
торф
Эти источники давно и широко используются для получения электроэнергии. Но все эти источники исчерпаемы, а после переработки выбрасывают вредные вещества.
Изучив литературу мы выявили не традиционные источники такие как :
ветер
вода
Солнце
механическая энергия
Энергия ветра
Энергией ветра пользуются уже давно. Примером этому могут послужить ветряные мельницы, которые перемалывают зерно. Засушливая Европа применяла вытряные мельницы для орошения своих полей.
Первую современную электростанцию которая использует энергию ветра в России построили в 1931 году в городе Курске.
Энергия воды
Энергию воды так же использовали с древних времен для перемолки зерна на водяных мельницах или же для приведение в действие в кузницах молота и мехов. Первая гидроэлектростанция появилась в Англии в 1878 году.
Плотина образуя водохранилище поддерживает постоянный напор воды. Вода через водоприемник проходит через водонапорный водопровод и приводит в действие турбину, а уж она приводит в действие гидрогенератор. Полученная этим генератором энергия повышается трансформаторами и передается на линии электропередач.
Энергия Солнца
Энергию солнца люди стали использовать не так давно, как энергию ветра и воды. Зато сейчас практически каждый может получить в свое распоряжение источник электроэнергии на солнечных батареях.
Очень часто встречаются: калькуляторы, игрушки и даже машины работающие на солнечных батареях.
Механическая энергия
Электричество можно получить и от силы человека. Только если использовать мускулы человека, то он быстро устает. Поэтому используют автоматические системы.
Альтернативная энергетика — это совокупность многообещающих методов получения энергии, распространение которых не так широко, как традиционных, но они представляют собой большой интерес по причине своей выгодности и их можно использовать при низком риске неблагоприятных последствий для окружающей среды.
Альтернативные источники энергии – это топливо для альтернативной энергетики.
Большинство согласится, что когда-нибудь придется отказаться от привычного топлива. Это причина войн, загрязнения среды и изменения климата. Но, ученые уже много лет исследуют альтернативные источники, подобные солнцу, ветру и воде.
Однако ветроэнергетические системы и солнечные панели всё равно являются более дорогими в сравнении с переработкой угля и нефти, также они пригодны не для всех областей.
По этой причине исследователи не перестают искать новые решения, постепенно обращая внимание на менее популярные методы. Некоторые довольно необычны, некоторые – глупы, нереалистичны, и местами отвратительны.
Творческий подход к поиску альтернативных источников энергии приближает к решению вопросов энергетической безопасности. И это не обязательно должны быть масштабные проекты. Нет ничего плохого в решениях, которые рассчитаны на применение на мелком уровне – в деревнях или поселениях развивающихся стран.
Поэтому изучив научную литературу мы выяснили еще несколько альтернативных источников: сахар, фекалии животных, токсичный шлам, флуоресцентный белок в медузах, углеродные нанотрубки. Но практичнее и экономнее всего было бы использовать биотопливо.
Биотопливо
Биотопливо — экологичный и возобновимый ресурс. Это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои. Существуют также проекты разной степени проработанности, направленные на получение биотоплива из целлюлозы и различного типа органических отходов, но эти технологии находятся в ранней стадии разработки или коммерциализации. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова,брикеты,топливные гранулы, щепа, солома, лузга) и газообразное (биогаз, водород К альтернативным источникам энергии относятся не все виды биотоплива: традиционные дрова тоже являются биотопливом, но не являются альтернативным источником энергии.
Например, сейчас в Шведции пробуют запустить технологию питание двигателей городских автобусов построенную на принципе использования микробных топливных элементов, которые вырабатывают электрический ток, а для питания используют экскременты.
На роль альтернативного источника энергии мы выбрали, опил древесный. Так как мы проживаем на территории богатой древесиной, то после обработки, на пилорамах остается отхожий материал, такой как шепа и опилки. Их можно пустить на переработку для получения электроэнергии. И при сгорании они дают менее вредные выбросы в атмосферу.
Второй этап
На втором этапе мы проводили эксперименты, которые подтверждают наши предположения.
Для получения энергии ветра понадобились:
плата
провода
специальный моторчик
пропеллер
кнопка
Аккумулятор
Амперметр
часы
Мы направлял на пропеллер воздух. Сначала дул, а потом с помощью фена создал более сильный поток воздуха. Чем быстрее крутился пропеллер, тем больше энергии вырабатывалось.
От моего моторчика работали только часы и светодиод.
Мы сделали вывод, что с помощью ветра можно получить энергию.
Для получения энергии воды нам понадобилось:
плата
провода
специальный моторчик
водяное колесо
кнопка
аккумулятор
амперметр
часы
Чем быстрее крутилось водяное колесо, тем больше энергии вырабатывалось.
От нашего моторчика работали только часы и светодиод.
Мы сделали вывод, что с помощью воды можно получить электроэнергию.
Для получения энергии Солнца 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.
Мы сделали вывод, что можно получить электричество от энергии Солнца.
Для получения механической энергии нам понадобилось:
плата
провода
специальный моторчик
ручной генератор
кнопка
аккумулятор
амперметр
часы
пропеллер
Когда крутишь ручной генератор, пропеллер крутится. Но человек не может долго крутить, поэтому его заменяют автоматические системы. Даже есть такие велосипеды, когда человек крутит педали и вырабатывает энергию.
Мы сделали вывод, что можно получить энергию с помощью мускул человека.
Так же мы провели опыт на получения энергии из биотоплива – опилка.
Для получении энергии биотоплива нам понадобилось:
провода
медный стержень
чашка Петри
опил
спички
гальванометр
Мы поднесли горящий опил к металлическому стержню, гальванометр показал наличие выделяемой энергии. (см. приложение)
Третий этап.
На этом этапе мы обобщали полученные знания и данные. Вот что у нас получилось.
Энергия ветра: не выделяет вредных веществ, эта энергия нескончаемая, но производит шум, да и построить необходимо там где часто дуют ветры.
Энергия воды: так же как и энергия ветра не выделяет вредных веществ, тем самым не наносит вреда окружающей среде, эта энергия не кончается, быстро можем получить электроэнергии. Но так же есть и минусы для этого источника: строить его можно только у больших запасов воды, произойти может затопления плодородных земель. Так же такие установки повлияют на экосистемы рек.
Энергия Солнца: этот источник достоин тем де что и два предыдуших. Но нельзя забывать про недостатки. Эти источники потребуют большую площадь, постройки будут выгодны только для солнечных территорий, мощность очень велика.
Механическая энергия : этот источник энергии не занимает много места, не вредит окружающей среде, так же замещается автоматическими приспособлениями. Это очень медленный выход энергии и имеет весьма ограниченную мощность.
Наш альтернативный источник древесный опилок: можно установить в жилых домах. Не занимает много места, хороший выход энергии. Выделяет в атмосферу дым, но он намного экологичнее других сгораемых элементов.
ВЫВОДЫ
В конце проделанной работы мы можем сделать следующие выводы:
Изучив необходимую литературы мы смогли получить представления об источниках энергии.
Также мы изучили принципы действия этих источников и поняли как они работают.
Выявили положительные и отрицательные стороны альтернативных источников электроэнергии.
Сами получили электроэнергию от альтернативных источников.
Большинство источников зависит от географического положения и природных факторов, которые различны не только для разных стран, но и для областей в них. Поэтому для нашей местности будет удобно и отапливать жилье и получать электроэнергию, чем сможем понизить стоимость электроэнергии.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Мы уверены, что будущее за альтернативными источниками энергии.
Альтернативные источники энергии известные человечеству обладают рядом преимуществ. Они предусматривают использование тех ресурсов которые можно возобновить, поэтому энергетический кризис будет сведен к минимуму. А он непременно может случиться лет через 300-400, если ничего не поменяется.
Так же эти источники более экологичные, чем нефть и газ. Такие источники можно установить в домах, и для этого не потребуется, например нефтяная скважина и специализированное буровое оборудование. Такие источники будет доступен простому обывателю.
Мы смело можем сказать, что сказать эти источники имеют замечательные перспективы. И с течением времени выйдут на высокие уровни.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Солнечная энергетика и солнечные батареи (http://solar-battery.narod.ru)
Интернет версия журнала «Наука и жизнь»
М. Р. Плоткин, Основы промышленного производства
М. М. Дагаев, Астрофизика
Дементьев Б.А., Ядерные энергетические реакторы. М., 1984
Тепловые и атомные электрические станции. Справочник. Кн. 3. М., 1985
Ф. Н. Мильков, Общее землеведение
Б. С. Залогин, Океаны
Б. С. Залогин, Океан и человек
А.В. Перышкин, Е. М. Гуткин Физика 8 класс, Дрофа, 2011.
ПРИЛОЖЕНИЕ
xn--j1ahfl.xn--p1ai
Солнечные батареи: все про альтернативный источник энергии — solar-energ.ru. Альтернативные источники энергии для частного дома: виды и проекты
В природе энергия присутствует практически везде – ветер, вода, земля и солнце – это альтернативные и возобновляемые источники энергии. Но основной задачей человечества является создание приспособлений, которые могут извлечь ее оттуда, именно этим занимается альтернативная энергетика.
Человечество достигло невероятных успехов в этом направлении, на сегодняшний день такие установки можно изготовить самостоятельно для своего дома. Зачем нужны эти устройства, и что можно изготовить своими руками?
Необходимость использования новых источников энергии
Развитие энергетики и технологический прогресс привели к постоянному росту спроса на энергоресурсы. До 60-х годов прошлого века основным источником энергетики являлась нефть. Кризис 1973 года показал, что ориентация на один вид ресурса может повлечь за собой непредвиденные ситуации. Многие экономически развитые страны разработали новую энергетическую стратегию, которая основывается на диверсификации энергетических источников.
С этого времени ученые уделяют большое внимание проблемам всемирного энергосбережения и изучению возможностей применения нетрадиционных альтернативных источников энергии.
Освоение нетрадиционных источников
К нетрадиционным источникам энергии относятся:
- энергия солнца;
- энергия ветра;
- геотермальная;
- энергия морских приливов и волн;
- биомассы;
- низкопотенциальная энергия окружающей среды.
Их освоение представляется возможным благодаря повсеместной распространенности большинства видов, можно отметить также их экологическую чистоту и отсутствие эксплуатационных затрат на топливную составляющую.
Однако существуют и некоторые отрицательные качества, которые препятствуют применению их в производственных масштабах. Это – небольшая плотность потока, которая заставляет применять «перехватывающие» установки большой площади, также изменчивость во времени.
Все это приводит к тому, что подобные устройства обладают большой материалоемкостью, а значит, увеличиваются и капиталовложения. Ну, а процесс получения энергии из-за некоторого элемента случайности, связанного с погодными условиями, доставляет немало неприятностей.
Другой наиважнейшей проблемой остается «сохранение» этого энергетического сырья, так как существующие технологии аккумулирования электроэнергии не позволяют сделать это в больших количествах. Тем не менее, в бытовых условиях альтернативные источники энергии для дома пользуются все большей популярностью, поэтому ознакомимся с основными энергоустановками, которые можно установить в частном владении.
Солнечные батареи
Солнечная панель состоит из комплекса соединенных элементов, которые преобразуют солнечный свет в поток электронов. Характерной особенностью является тот факт, что они не в состоянии генерировать ток высокого напряжения. Отдельный элемент вырабатывает ток напряжением до 0,55 В, а одна батарея вырабатывает ток напряжением до 21 В, который позволяет питать 12-вольтовую аккумуляторную батарею.
Естественно, для обеспечения дома электроэнергией потребуется система, насчитывающая десятки таких устройств. Также в ее состав входят следующие компоненты:
- контроллер для управления зарядкой аккумуляторной батареи, предотвращает повторный заряд;
- инвертор, преобразующий ток из низкого в высокое напряжение;
- аккумулятор.
Все три элемента лучше приобрести в готовом виде, ну, а солнечную батарею можно изготовить самостоятельно.
Процесс изготовления батареи
Батарея собирается из модулей, состоящих из 30, 36 или 72 фотоэлементов. Они соединяются последовательно с источником питания, его максимальное напряжение составляет 50 В.
Этапы работ:
- Из фанеры вырезается дно корпуса и вставляется в рамку, по периметру которой высверливаются отверстия. Они необходимы для обеспечения вентиляции и предотвращения перегрева во время работы.
- Подложка для солнечных элементов вырезается по размеру корпуса, здесь также необходимо предусмотреть наличие отверстий.
- Корпус окрашивается и высушивается, после этого на него выкладываются вверх ногами солнечные элементы и запаиваются.
- Элементы соединяются для начала рядами, затем они подключаются к токоведущим шинам.
- Перевернутые элементы фиксируются при помощи силикона.
Величина выходного напряжения должна составлять около 18-20 В, в этом нужно предварительно убедиться. Также в течение нескольких дней проверяется работоспособность батареи, только после этого выполняется герметизация стыков и собирается система электроснабжения.
При установке панели следует обратить внимание на следующее:
- Не располагать батарею в тени деревьев или высоких сооружений.
- Произвести ориентацию батареи в сторону солнца.
- Правильно определить наклон.
- Обеспечить доступность для своевременного удаления пыли, грязи и слоя снега.
- Предусмотреть подставку, регулирующую угол наклона для зимнего и летнего сезона.
Ветрогенераторы
Альтернативные источники энергии для частного дома – это возобновляемые ресурсы, к которым можно отнести и энергию ветра. Наши предки умели строить мельницы, использующие воздушные потоки для вращения лопастей, сейчас же человек научился преобразовать их в электричество.
Существует несколько разновидностей ветряных генераторов, которые различаются в зависимости от основных параметров.
Размещение оси
Различают вертикальные и горизонтальные конструкции. Горизонтальные обеспечивают автоматический поворот основной части для поиска ветра, обладают более высоким уровнем КПД. Оборудование вертикальных генераторов расположено на земле, эксплуатация и обслуживание этого вида проще.
Количество лопастей
Существуют следующие виды:
- однолопастные;
- двухлопастные;
- трехлопастные;
- многолопастные.
Последний тип используется редко, в основном, при малой скорости ветра.
Материал для лопастей
Лопасти бывают жесткими и парусными, однако из-за быстрой потери своей функциональности, в результате резких порывов ветра, требуют частой замены.
Ветряная установка состоит из следующих основных элементов, которые можно изготовить собственноручно:
- Лопасти, которые в результате вращения обеспечивают движение ротора.
- Генератор, вырабатывающий переменный ток.
- Контроллер, преобразующий переменный ток в постоянный, необходимый для зарядки аккумуляторов.
- Аккумуляторы для накопления электроэнергии.
- Инвертор превращает постоянный ток в переменный, необходимый для функционирования всех бытовых приборов.
- Мачта для обеспечения поднятия лопастей до необходимой высоты с наиболее активными воздушными массами.
Тепловые насосы
Этот самая прогрессивная технология, в которой используются альтернативные источники энергии для дома своими руками, обеспечивающая значительную экономию средств на обогрев или охлаждение дома.
Принцип работы оборудования основан на цикле Карно: в результате резкого сжатия теплоносителя происходит повышение температуры. Противоположное действие наблюдается в функционировании холодильных и морозильных камер.
Для изготовления теплового насоса могут применяться некоторые узлы, использующиеся в данном оборудовании. Тепловая энергия, отбирающаяся из грунта, воздуха, воды, попадая в испаритель, превращается в газ, далее сжимается компрессором, а температура повышается.
Классификация насосов следующая:
- По количеству контуров:
- одноконтурные;
- двухконтурные;
- трехконтурные.
- По виду источника.
Встречаются следующие разработки.
Грунт-вода
Применяются с успехом на территориях с умеренным климатом, где прослеживается равномерный подогрев почвы в любое время года. Скважины бурятся неглубоко, поэтому разрешающие документы оформлять не придется. В зависимости от типа грунта используют зонд или коллектор.
Воздух-вода
Такие установки используются в зонах с климатом, где зимняя температура не опускается ниже 15-20 градусов. Аккумулирующееся тепло из воздуха используется для нагрева воды.
Вода-вода
Применяются в условиях наличия водоема: рек, озер, скважин, отстойников, грунтовых вод. Как известна температура водных источников значительно выше температуры воздуха в зимнее время. Этим и обусловлена эффективность данных установок.
Вода-воздух
Тепло из водоемов посредством компрессора передается воздуху и используется для обогрева жилых площадей.
Грунт-воздух
Наиболее универсальная система, использующая в качестве переносчиков энергии незамерзающие жидкости. Тепло из грунта посредством компрессора передается воздуху.
Воздух-воздух
Наиболее дешевая система, которая не требует проведения земляных работ, а также прокладки трубопровода. Способна как обогревать, так и охлаждать помещение.
При выборе одной из систем следует учесть следующее:
- геологию участка;
- возможность проведения земляных работ;
- наличие свободного пространства.
Эффективность установки зависит от правильности выбора источника альтернативной энергии.
Биогазовые установки
Газ образуется в результате обработки продуктов жизнедеятельности домашних птиц и животных. Переработанные отходы используются для удобрения почвы на приусадебных участках. Процесс основан на реакции брожения, в котором участвуют бактерии, живущие в навозе.
Самым лучшим источником биогаза считается навоз КРС, хотя для этого также подходят отходы птиц или другого домашнего скота.
Брожение происходит без доступа кислорода, поэтому целесообразно использовать закрытые емкости, которые еще называют биореакторами. Реакция активизируется, если периодически перемешивать массу, для этого используется ручной труд или различные электромеханические приспособления.
Также потребуется поддерживать температуру в установке от 30 до 50 градусов для обеспечения активности мезофильных и термофильных бактерий и участия их в реакции.
Изготовление конструкции
Самой простой биогазовой установкой является бочка с мешалкой, закрывающаяся крышкой. Газ из бочки поступает в резервуар через шланг, в крышке для этой цели проделывается отверстие. Такая конструкция обеспечивает газом одну или две газовые горелки.
Для получения масштабных объемов газа используется надземный или подземный бункер, который изготавливается из железобетона. Всю емкость целесообразно разделить на несколько отсеков, для того чтобы реакция происходила со сдвигом во времени.
Процесс брожения при участии мезофильных культур занимает до 30 дней, поэтому такие условия оптимальны для бесперебойного выделения газа. Загружают навоз через загрузочный бункер, с противоположной стороны отбирается отработанное сырье.
Емкость заполняется массой не полностью, примерно на 20 процентов, остальное пространство служит для скапливания газа. К крышке емкости подсоединяются две трубки, одна отводится к потребителю, а другая к гидрозатвору – емкости, заполненной водой. Это обеспечивает очищение и осушение газа, к потребителю подается газ высокого качества.
Мини гидроэлектростанции
Самодельные гидроэлектростанции – это дополнительные альтернативные источники энергии своими руками, их можно построить у ручья или водоема с плотиной. Основа этой конструкции – колесо, которое вращается потоками воды, а от скорости течения зависит мощность установки.
Как самостоятельно изготовить конструкцию?
Для осуществления задуманного понадобятся следующие материалы:
- автомобильные колеса;
- генератор;
- обрезки уголка и металла;
- фанера;
- медный провод;
- магниты неодимовые;
- полистироловая смола.
Колесо изготавливается из дисков размером 11 дюймов. Стальная труба разрезается на четыре части по вертикали, из получившихся сегментов получаются лопасти, их потребуется 16 штук. Лопасти крепятся сваркой, а диски – болтами.
Размеры сопла соответствуют ширине колеса, его изготавливают из обрезка металла. Придав соответствующую форму, края соединяют сваркой. Сопло должно быть настроено по высоте для регулирования водяного потока.
Далее, ось сваривается и на нее устанавливается колесо. Изготавливается генератор, который защищается металлическим крылом от брызг. Все элементы покрываются краской для защиты от влаги и коррозии.
Такое устройство не требует огромных капиталовложений, но оно способно значительно снизить расходы на электроэнергию.
Геотермальная энергия
В недрах земного шара таятся неизведанные виды альтернативных источников энергии. Человечество знает, какова сила и масштабы природных стихийных проявлений. Мощность извержения одного вулкана несравнима ни с одной из рукотворных энергетических установок.
К сожалению, человек еще не умеет использовать эту гигантскую энергию во благо, но природная теплота Земли или геотермальная энергетика приковывает взгляды ученых, так как она представляет собой неисчерпаемый ресурс.
Известно, что наша планета ежегодно излучает громадное количество внутреннего тепла, которое компенсируется радиоактивным распадом изотопов в коре земного шара. Различают два типа источника геотермальной энергии.
Подземные бассейны
Это естественные бассейны с горячей водой или пароводяной смесью – гидротермальные или паротермальные источники. Ресурсы из этих источников добываются посредством буровых скважин, далее энергия используется для нужд человечества.
Горные породы
Тепло горячих горных пород может быть использовано для нагревания воды. Для этого ее закачивают в горизонты для дальнейшего применения в энергетических целях.
Одним из недостатков этого вида энергии является его слабая концентрация. Однако в условиях, где при погружении на каждые 100 метров, температура увеличивается на 30-40 градусов, можно обеспечить хозяйственное ее применение.
Технология использования этой энергии в перспективных «геотермальных районах» обладает явными преимуществами:
- неисчерпаемость запасов;
- экологическая чистота;
- отсутствие больших издержек на разработку источников.
Дальнейшее развитие цивилизации невозможно без внедрения новых технологий в области энергетики. На этом пути стоят трудноразрешимые задачи, которые еще предстоит решить человечеству.
Тем не менее, освоение этого направления играет важную роль, и сегодня уже существует оборудование, способное существенно сэкономить ресурсы традиционные и альтернативные источники энергии являются отличной альтернативой им. Для воплощения таких идей требуется терпение, умелые руки, а также некоторые навыки и знания.
Видео
Ознакомиться с работой различных альтернативных источников энергии в частном доме вы сможете, посмотрев наше видео.
solar-energ.ru
