Проектная работа "Ветряная электростанция - альтернативный источник энергии"

   Рыжова Ирина - ученица 10 класса

   МБОУ Лицей №25  г.Димитровград

Проектная работа «Ветряная электростанция – альтернативный источник энергии»

Актуальность

Интерес автора  к данной теме изначально был вызван желанием узнать, как и где получают электрическую энергию, какие виды электростанций существуют и где они расположены.

Не возможно  представить жизнь без электричества. Потребности человечества в электроэнергии с каждым годом увеличиваются. В России около 75% энергии производится на тепловых электростанциях. Для её получения используются в основном ископаемые углеводородные источники земли (нефть, природный газ, уголь). Эти углеводороды являются невосполнимыми и их количество в земной коре уменьшается. Существует также проблема в их вредном воздействии продуктов  сгорания на окружающую среду и климат. Небезопасными оказались и ГЭС, и АЭС. С целью устранения этих недостатков для получения электроэнергии стали использовать альтернативные источники энергии.

Популярная энергия ветра. Уже давно используется энергия ветра для получения электроэнергии. Это перспективное направление, поскольку движение воздуха происходит постоянно, а запасы ветровой энергии намного превышают запасы энергии воды во всех реках нашей планеты. Однако ветряные генераторы составляют всего 0,001% от общей энергетической потребности.

В ходе изучения и теоретического анализа литературы нас заинтересовал следующий вопрос: возможно ли, изготовить модель ветряной электростанции, которая отсутствовала  в школьном кабинете физики.

Таким образом, целью  работы является изготовление действующей модели ветряной электростанции.

Объект проекта:  получение электрической энергии.

Предмет:  ветряная электростанция.

Задачи проекта:

1. Проанализировать научную литературу по проблеме исследования.

2. Изучить принцип действия и устройство электростанции.

3. Изготовить модель ветряной электростанции.

Практическая  значимость: создана модель ветряной электростанции для практического использования на уроках физики и географии.

При выполнении проекта были использованы следующие основные методы исследования: 

• изучение интернет-материала;
• теоретический анализ научной литературы;
• конструирование и сборка модели ветряной электростанции;
• физический эксперимент.

Теоретическая основа

В процессе изучения материала выяснено, что электрическая энергия может считаться основой цивилизации. Преобразование первичной энергии в электрическую производится на электростанциях.

В нашей стране производится и потребляется огромное количество электроэнергии. Она почти полностью вырабатывается тремя основными типами электростанций: тепловыми, атомными и гидроэлектростанциями.

В России около 75% энергии производится на тепловых электростанциях. ТЭС строят в районах добычи топлива или в районах потребления энергии.

ГЭС выгодно строить на полноводных горных реках. Поэтому наиболее крупные ГЭС построены на сибирских реках: Енисее, Ангаре. Но также построены каскады ГЭС и на равнинных реках: Волге, Каме.

АЭС построены в районах, где потребляется много энергии, а других энергоресурсов не хватает (в западной части страны).

Основными источниками энергии являются твердое топливо, нефть, газ, вода, энергия распада ядер урана и других радиоактивных веществ.

Все основные типы электростанций оказывают значительное негативное воздействие на природу. ТЭС загрязняют воздух, шлаки станций, работающих на угле, занимают огромные территории. Водохранилища равнинных ГЭС заливают плодородные пойменные земли, приводят к заболачиванию земель. Небезопасными оказались и АЭС.

Я считаю, что будущее за использованием нетрадиционных источников энергии — энергии ветра, приливов, Солнца и внутренней энергии Земли. Нужно заботиться о природе, поэтому самый оптимальный вариант – это ветряная электростанция. 

Остановимся на преимуществах ветряных электростанций:

• Использование энергии ветра имеет тысячелетнюю историю. Энергия ветра использовалась еще в Древнем Риме для доставки воды и помола зерна.
• Энергия ветра – возобновляемая энергия, а Земля производит ветер постоянно, бесплатно и без ущерба для окружающей среды.
• Энергия ветра  не создаёт выбросы парниковых газов.
• Энергия ветра доступна практически в любом месте на планете. Где-то ветер слабее, где-то сильнее, но он есть практически везде.
• Ветрогенераторы не производят вредных выбросов в процессе эксплуатации.
• Ветряные турбины расположены на мачтах, и занимают очень мало места, что позволяет размещать их совместно с другими строениями и объектами.
• Энергия ветра будет особенно востребована в удаленных местах, куда доставка электричества другими привычными способами затруднена.
• Как и другие альтернативные источники энергии, ветряные электростанции снижают зависимость компаний и частных лиц от монополии нефтегазовых кампаний, т.е. создают конкуренцию, от которой должны выиграть конечные потребители. 

Эти преимущества подтолкнули меня узнать, как работает ветряная электростанция, а затем сконструировать и собрать её модель.

Описание работы модели

Ветряная электростанция – это устройство для преобразования кинетической энергии ветрового потока в механическую энергию вращения ротора с последующим ее преобразованием в электрическую энергию.

Создать поток воздуха для модели можно, если использовать здоровые легкие человека, либо вентилятор. Для этого пригодился старый компьютер, детали которого прибрели «вторую жизнь».  Для работы вентилятора требуется напряжение в 12 В, поэтому  использовали трансформатор.

При работе вентилятора создается воздушный поток, который попадает на лопасти вертушки (ротор), соединенной  с валом электрогенератора. При вращении лопастей генератор вырабатывает электрический ток. По проводам ток доходит до закрепленного светодиода.  Таким образом, светодиод горит.

Результат

1. В процессе изучения материала выяснено, что электрическая энергия может считаться основой цивилизации.   Преобразование первичной энергии в электрическую производится на электростанциях.
2. Я считаю, что будущее за использованием нетрадиционных источников энергии. Самый оптимальный вариант – это ветряная электростанция.
3. Изготовлена  действующая модель ветряной электростанции  Она  позволяет демонстрировать принцип работы ветряной электростанции, при этом  развивает интерес детей к конструированию, моделированию, исследованию.