Повышение эффективности солнечных батарей (робот-гелиотроп).

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

"ГИМНАЗИЯ №1"

муниципального образования город Ноябрьск

Повышение эффективности солнечных батарей (робот-гелиотроп)

Введение

Солнце – источник неограниченной экологически чистой энергии, и люди научились превращать ее в более удобное для них электричество с помощью солнечных батарей. Такие батареи дорого стоят, поэтому важно использовать их с максимальной эффективностью. Проблема в том, что солнце не может светить на батарею под одним и тем же вертикальным углом, когда лучи не скользят по поверхности батареи, и наибольшее количество световой энергии преобразуется в электричество. Было бы идеально, если бы солнечная батарея следовала за солнцем, как, например, цветки подсолнуха. Это позволило бы повысить эффективность солнечных батарей.

Поэтому объектом моего исследования стала солнечная батарея, а предметом –  повышение ее эффективности с помощью робота-гелиотропа.

Цель, задачи, гипотеза

Цель:  Повысить эффективность солнечной батареи с помощью  робота, перемещающего солнечную батарею  вслед за движением солнца. Исходя из цели, я поставил перед собой следующие задачи:

1. Изучить гелиотропизм в природе и в технике.
2.  Спроектировать и сконструировать робота-гелиотропа
3.  Запрограммировать робота-гелиотропа
4. Измерить эффективность работы солнечной батареи на роботе гелиотропе и без него. 

Гипотеза: Применение робота-гелиотропа для перемещения солнечных батарей повысит их эффективность.

Методы, которые я использовал:

• Исследовательский;
• Экспериментальный;
• Аналитический.

Теоретические основы и анализ информационных источников

Энциклопедический словарь Брокгауза и Эфрона дает следующее определение гелиотропизма  (от древнегреческого «солнце» +  «поворот»): «Гелиотропизм - это способность листьев и цветков многих растений двигаться в течение дня таким образом, чтобы располагаться либо под прямым углом, либо параллельно падающим солнечным лучам».

Ночью цветы стоят вертикально; утренняя заря наклоняет их к востоку навстречу солнцу; в течение дня, следя за солнцем, они поворачиваются от востока к западу и после солнечного заката снова выпрямляются.

 Одним из самых гелиотропных цветов является подсолнух, который наиболее других цветов "ходит" за солнцем.

Движение осуществляется при помощи специальных моторных клеток, находящихся в гибком основании цветка. Моторные клетки, расположенные на теневой стороне, удлиняются из-за увеличения внутреннего давления и отклоняют цветок в освещенную сторону.  

В экспозиции политехнического музея на выставке «Россия делает сама» на ВВЦ в Москве я видел экспонат, который демонстрировал некоторые технические изобретения, «подсмотренные» у природы. Например, черепица, напоминающая чешую рыбы, ласты, напоминающие плавники у рыбы, рыцарские доспехи и броня танка, напоминающие панцирь черепахи. Мне запомнился макет установки, которая перемещает солнечную батарею за солнцем.  Ее устройство было упрощенное. Она предназначалась для того, чтобы показать посетителям эту интересную идею.

В научно-популярном интернет-журнале «Вестник» я нашел информацию о доме-гелиотропе. Дом-гелиотроп может поворачиваться вслед за солнцем, поэтому солнечные батареи и тепловые трубы работают максимально эффективно весь день. Солнечные батареи на его крыше обеспечивают его электричеством, а солнечные тепловые трубки обеспечивают дом теплом и нагревают воду.

Таким образом, принцип гелиотропизма уже начали воплощать в технике.

Практическая и экспериментальная часть

Я увлекаюсь робототехникой и решил попробовать воплотить эту идею в собственной роботизированной установке.  

Мой робот имеет уникальную конструкцию, придуманную мной, и работает по программе, которую я разработал.

Принцип работы робота-гелиотропа заключается в сравнении измерений датчиков света. Если один из датчиков фиксирует разную  освещенность, то солнечная батарея поворачивается до тех пор, пока оба датчика не зафиксируют одинаковую освещенность. Как только источник света изменит своё положение, мой робот-гелиотроп развернет солнечную батарею вслед за источником света.

Экспериментальное подтверждение повышения эффективности солнечной батареи

Таким образом, среднее количество выработанной энергии на неподвижной батарее составило …….., а на батарее, установленной на роботе-гелиотропе - ……. . Это доказывает целесообразность применения робота-гелиотропа для повышения эффективности солнечных батарей.

Заключение

Проведя эксперимент и обработав полученные данные,

Библиографический список используемых источников

1. http://humangarden.ru/botanica/botanslov.php?id_slov=144
2. Энциклопедический словарь Брокгауза и Эфрона https://ru.wikisource.org/wiki/ЭСБЕ/Гелиотропизм
3. Научно-популярный интернет-журнал "Вестник" http://vestnik.icdc.ru/index.php/world/459-frajburg-gorod-na-solnechnykh-batareyakh