"Альтернативные источники энергии" Исследовательская работа

                        АДМИНИСТРАЦИЯ ЛЕНИНСКОГО РАЙОНА

МУНИЦИПАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ГОРОД САРАТОВ»                                                     МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«Средняя общеобразовательная школа № 44 имени Героя России Н.В. Исаева» Ленинского района г. Саратова

ОБЛАСТНАЯ

НАУЧНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ         ШКОЛЬНИКОВ «ШАГ В НАУКУ

Проект

 «Солнечная батарея – альтернативный способ

 получения энергии»

                                                   Автор : Лихарев Михаил

                                                                        ученик 3 класса «В»

МОУ «СОШ № 44 имени Героя России Н.В. Исаева»

Руководитель : Гитерман Л.В.

учитель начальных классов

                                                     г. Саратов

2024г.

Содержание

1. Введение.

Актуальность проблемы поиска источников альтернативной энергии

2. Основная часть. Обзор существующих способов получения энергии

1.  Энергия солнца
2.  Энергия воды
3.  Ветроэнергетика
4.  Энергия гейзеров и вулканов
5.  Применение альтернативной энергетики в России

3. Практическая часть

3.1  Изучение принципа работы солнечной батареи

3.2  Создание робота ,управляемого солнечной батареей

4. Выводы

Сравнительный анализ источников энергии, плюсы и минусы.

5. Список источников
6. Приложение

1. Таблица сравнения рассмотренных в работе источников альтернативной энергии
2. Модель робота собственной сборки

Введение.

Актуальность проблемы

         В наше время невозможно представить жизнь без электроприборов и технических устройств. С каждым днем их количество увеличивается, а вот природных ресурсов для обеспечения энергией становится все меньше. Если потребление энергоресурсов на нашей планете не уменьшится, то запасы нефти, газа, каменного угля будут исчерпаны. Что же тогда делать? Как помочь нашей планете? Существуют ли способы получения энергии, не истощающие запасы топлива на планете?

         Гипотеза: возможно ли перестать использовать топливные запасы для получения энергии, если применить другие способы энергодобычи?

         Задачи : проанализировать существующие способы получения энергии, оценить возможность их использования в условиях нашего географического положения, сделать вывод о наиболее подходящем способе получения энергии.

                       Обзор существующих способов получения энергии

         Я изучил альтернативные виды источников энергии. Человечество получает энергию, в основном за счёт сжигания ископаемого топлива и работы атомных электростанций. Альтернативная энергетика – это методы, которые отдают энергию более экологичным способом и приносят меньше вреда природным запасам планеты. Эта энергия  нужна не только для промышленных целей, но и в простых домах для отопления, нагрева  воды, освещения, работы электроники.

Я нашел информацию о следующих «Зеленых» источниках энергии.

• Солнечный свет
• Водные потоки
• Ветер
• Вулканическая энергия

Существуют еще несколько способов получения энергии ( например – битопливо, грозовая, инфракрасная энергетика) , но эти способы пока показались мне слишком сложными. Возможно, в старших классах я смогу в них разобраться подробно и это станет темой моей новой исследовательской работы.

 Остановимся и рассмотрим подробнее самые распространенные виды энергии

                                                    Энергия солнца

            Один из самых мощных видов альтернативных источников энергии. Чаще всего её преобразуют в электричество солнечными батареями. Всей планете на целый год хватит энергии, которую солнце посылает на Землю за день.

         Основные недостатки – зависимость от погоды и времени суток. Для северных стран извлекать солнечную энергию невыгодно. Конструкции дорогие, за ними нужно «ухаживать» Для того, чтобы получать больше энергии, необходимы огромные площади солнечных панелей

Солнечное электричество распространено там, где оно дешевле обычного: отдалённые обитаемые острова и фермерские участки, космические и морские станции, жаркие пустыни.

В Израиле энергия солнечных батарей используется почти в каждом доме:  80% воды нагревается солнечной энергией.  Жители Турции в последнее время также устанавливают солнечные батареи  на крыши домов для нагрева воды

Батареи также устанавливают на беспилотные автомобили, самолёты, дирижабли.

                                                Энергия Ветра

              Запасов энергии ветра в 100 раз больше запасов энергии всех рек на планете. Ветровые станции помогают преобразовывать ветер в электрическую, тепловую и механическую энергию.

Для получения этого вида энергии нужны ветрогенераторы, или «ветряки» Такие приспособления используют в Дании, Испании, Германии. Мощность ветрогенераторов в Европе уже приближается по мощности к атомным источникам энергии. У ветровой энергии есть и недостатки – сила ветра не поддается контролю, а если наступают безветренные дни, то источник энергии уже нужен другой.

                                               Энергия воды.

Чтобы превратить энергию  воды в электричество, нужно строить гидроэлектростанцию, плотину, водохранилище. Плотина помогает держать нужный уровень воды, чтобы был сильный напор, ведь нужно крутить лопасти гидротурбины.

Недостаток этого источника энергии в том, что строительство Гидроэлектростанции очень длительный и дорогой процесс, хотя стоимость электричества добытого таким образом дешевле

                                        Энергия Вулканов и гейзеров.

Геотермальные станции берут внутреннюю энергию Земли – горячую воду и пар. Их ставят в вулканических районах, где вода у поверхности или добраться до неё можно пробурив скважину (от 3 до 10 км.).

Горячая вода этих источников   отапливает здания напрямую.  Ещё её перерабатывают в электричество, тогда  горячий пар вращает турбину и  электрогенератор вырабатывает электричество.

Такие станции есть в США, Мексике и Исландии.

У данного источника энергии есть недостатки – мест, где вулканы соседствуют с жилыми постройками очень мало, Существует серьезная опасность нарушить энергетический баланс природных теплоисточников и вызвать землетрясение.

                              Альтернативная энергия в России

           В России мало используются альтернативные виды энергии. Для внедрения новых источников энергии требуются большие средства, к тому же   территория нашей страны огромна и разнообразна по климатическим условиям, что затрудняет применение различных видов источников энергии.

Солнечная энергия используется только как дополнительный теплоисточник в Самарской, Оренбургской, Астраханской областях, в Крыму.

Ветровая  энергия в России представлена чуть хуже, чем солнечная, хотя и здесь есть промышленные установки. Они находятся в Крыму и Адыге

За счёт обилия вулканов этот вид энергетики распространён на Камчатке. Там 40% потребляемой энергии вырабатывается на геотермальных источниках. Ученые считают, что в будущем нужно активно применять энергию гейзеров на Курилах и в Краснодарском крае.

                                                     Гидроэнергетика

Это самый популярный вариант альтернативного источника энергии в России. Около 200 речных ГЭС вырабатывают до 20% от всей энергии в стране. Самая крупная ГЭС стоит на реке Енисей – «Саяно-Шушенская».

                                                  Практическая часть

Меня заинтересовал способ преобразования солнечной энергии в электрическую при помощи солнечных батарей. Я решил сделать модель робота, двигающегося при помощи энергии солнца.  За основу я взял конструктор Лего, дополнив его солнечной панелью.

Как заставить модель двигаться с помощью солнца? Для ответа на этот вопрос мне необходимо:

1.Разобраться, что такое солнечные батареи?

2.Как они устроены и работают?

3.Чем привлекательны такие нетрадиционные источники энергии?

4. Почему их называют источником энергии будущего?

5. Как можно использовать их в бытовых условиях?

6.Собрать в домашних условиях робота , используя солнечную панель.

Начал я с изучения книг на данную тему. Много интересной информации я нашел в энциклопедии «Все обо всем», а также в справочнике «Юный изобретатель». Интересно было поискать сведения и в интернет источниках.

 Я  рассмотрел схемы работы солнечной батареи. Вот такая схема показалась мне самой понятной и наглядной.

     Я выяснил, что источник работы батареи – солнечные лучи.

        Солнце — центральная и единственная звезда нашей Солнечной системы, вокруг которой обращаются другие  объекты этой системы: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, астероиды, кометы

и космическая пыль. Солнечное излучение поддерживает жизнь на Земле,

определяет климат.

         Из чего состоит солнце? Оно не является твердым космическим телом и состоит из газов: в основном из водорода и на четверть из гелия с различными примесями. Из-за непрерывной солнечной активности

количество гелия медленно увеличивается, потому что при большой температуре водород превращается в гелий и выделяется много энергии. Эту энергию и  используют для работы солнечных батарей.

Кто же придумал первые солнечные батареи и как их использовали?

        Первые солнечные батареи, способные преобразовывать солнечную энергию в механическую, были построены во Франции.

В конце XIX века на Всемирной выставке в Париже изобретатель О. Мушо

демонстрировал аппарат, который при помощи зеркала направлял солнечные лучи на паровой котел. Котел приводил в действие

печатную машину, выпускающую газеты. В час машинка печатала 500 листов газет.

В 1953 году ученые космического агентства  США создали первую

настоящую солнечную батарею - устройство, которое преобразует энергию солнца в электричество. А затем такие батареи были установлены на одном из первых искусственных спутников Земли, и с тех пор все космические станции имеют многометровые панели с солнечными батареями.

Из чего же делают солнечные батареи?

Поверхность солнечных батарей делают из кремния. Он хорошо ловит солнечный свет и пропускает электрический ток. Кремний – это вещество, из которого состоит обычный песок, например в песочнице во дворе.

Но получить чистый, «солнечный» кремний очень сложно и дорого.

Поэтому ученые разрабатывают новые материалы для производства

солнечных батарей.

          Я попробовал сделать робота на солнечной батарее. Вот что у меня получилось. ( смотри фото в приложении)  Мой робот выполняет движения, но работает только при  попадании прямых солнечных лучей на панель. Особенно активно он двигается на подоконнике в солнечный день.  В моей модели нет аккумулятора, накапливающего энергию, мы с папой пытаемся решить эту проблему, но оказалось, что это не просто сделать, так как для работы аккумулятора требуется особое зарядное устройство. Когда я буду изучать физику, я обязательно решу эту проблему. Но я все равно понял принцип работы солнечной батареи, смог оценить данный способ применения солнечной энергии.

Вывод:  Принцип работы батареи такой:

На поверхность панели попадают солнечные лучи. Под действием этих лучей вырабатывается электрический ток. Поэтому, чем больше освещение, тем больше ток, который можно использовать.

Лучше всего использовать солнечные батареи в странах, где солнце хорошо прогревает Землю.

• Одно из главных достоинств солнечной энергии - ее

экологическая чистота, полная безопасность для окружающей среды.

• Солнечная энергия общедоступна и неисчерпаема.

• Но, к сожалению, есть и недостатки:

1.Существует зависимость от погоды и времени суток, поэтому необходима аккумуляторная батарея, которая днем заряжается, а вечером и ночью передает электричество.

2.Необходимость постоянной очистки отражающей поверхности от пыли.

3.Высокая стоимость конструкции.

                                                 Заключение

        Все рассмотренные мной источники энергии являются альтернативными, но не заменяющими топливную энергетику. Эти источники экологичны, имеют в этом плане ряд преимуществ, так как не наносят вред экологии, не уменьшают запас природных ресурсов планеты. Но каждый из альтернативных способов имеет свои достоинства и недостатки ,которые я кратко описал в таблице ( смотри Приложение). В настоящее время использование ресурсов солнца, воды, ветра слишком проблематично в экономическом плане. Преобразование природной энергии в электрическую требует дорогостоящего оборудования. Но изобретатели стараются развивать это направление, все чаще показывая нам примеры «экологического транспорта», системы отопления, игрушек и гаджетов с применением солнечных батарей. Я считаю, что за альтернативными источниками энергии – будущее нашей планеты, ведь рано или поздно мы столкнемся с проблемой нехватки топливных запасов на планете.

                    Список литературы и интернет-источников

1. Все обо всем. Детская иллюстрированная энциклопедия.- АСТ, 2002
2. Рубан С.С. Нетрадиционные источники энергии- М.:Энергия, 2003.
3.  Солнечная энергия - www.wikipedia.org/Солнечная энергия/
4. Источники энергии - www.3dnews.ru/editorial/sun_energy
5. http://energodom.org/energodom/vozobnovlyaemye-istochniki-energii/42-gelio-alternativa/182-passive-solar («Пассивные солнечный системы»)
6. Альтернативные источники энергии. – Портал про альтернативную энергетику. – URL: https://alter220.ru/news/alternativnye-istochniki-energii.htm

                                                           Приложение 1

В качестве сравнительного анализа альтернативных источников энергии я построил таблицу.

        Приложение 2

                      Моя модель робота на солнечной батарее