доклад Солнечная энергия - энергия будущего

XI Городской открытый конкурс

исследовательских и творческих проектов младших школьников

«Что? Откуда? Почему?»

Номинация: «4. Физика, математика и техника»

Название работы: «Солнечная энергия – энергия будущего».

                                                      Автор работы: Букин Кирилл Дмитриевич

Место выполнения работы:

МАОУ гимназия №24 г. Ставрополя

им. генерал-лейтенанта юстиции М.Г. Ядрова

Научный руководитель: 

Галетина  Наталья Владимировна,

учитель начальных классов.

Ставрополь, 2021г.

Оглавление:

1. Введение

1. Актуальность выбранной темы – 3 стр.
2. Цель проекта – 3 стр.
3. Задачи проекта – 3 стр.
4. Методы исследования – 4 стр.
5. План работы – 4 стр.

2. Основная часть

1. Способы получения электрической энергии–5 стр.
2. Солнечные электростанции – 5стр.
3. Крупнейшая электростанция в России (Старомарьевская СЭС) – 6стр.
4. Возможности использования солнечной энергии в настоящем и будущем – 6 стр.
5. Эксперимент с роботом на солнечной батарее – 7 стр.

3.  Заключение -8 стр.
4. Библиографический список – 9 стр.

1.  Введение.

1. Актуальность выбранной темы

Многие в наше время знакомы с солнечными батареями. Их массовое применение можно увидеть в разных странах. Действительно, это очень актуально в наше время, так как солнечные батареи позволяют получать электроэнергию из света, не прикладывая никаких дополнительных усилий. Они не выделяют никаких отходов во время работы (газы при сгорании угля/газа, ядерные отходы на атомных электростанциях) и не оказывают влияния на природу (вибрации почвы у ветряных электрогенераторов и создание плотин для речных электростанций, мешающих миграции и развитию рыб).

Меня зовут Букин Кирилл. Я ученик 3 «В» класса МАОУ  гимназии  №24 им. генерал-лейтенанта юстиции М.Г. Ядрова города Ставрополя. В свободное от учёбы время я учусь в музыкальной школе, играю в футбол и занимаюсь в кружке «Робототехника». На одном из занятий по робототехнике мы собрали робота, который работает на энергии от солнечной батареи (Слайд 2). И мне стало очень интересно, как так, вроде никаких элементов питания, аккумуляторов нет, а робот работает? Преподаватель нам пояснил, что солнечная батарейка состоит из таких элементов, которые энергию солнца превращают в электрическую энергию. После этого я стал интересоваться этой темой, изучать литературу и узнавать где ещё используется энергия света.

2. Цель проекта – ознакомиться с методами получения электричества, изучить преимущества получения электричества из солнечного света, исследовать условия для наиболее эффективной работы солнечной батареи.

3.  Задачи:

- изучить литературу по теме исследования;

- узнать, какие способы получения энергии существуют;

- узнать, где используется солнечная энергия в нашем крае;

- провести эксперимент с роботом на солнечной батарее;

- выяснить возможности использования солнечной энергии в будущем.

4. Методы исследования: просмотр и чтение книг по теме, изучение и использование информации из Интернета, сборка робота на солнечной батарее и проведение эксперимента.

5. План работы:

- Изучение литературы по теме.

- Постановка и определение цели и задач.

- Выбор методик исследования.

- Оформление исследовательской работы.

- Подготовка презентации проекта.  

- Защита проекта.

2. Основная часть

1. Способы получения электрической энергии.

Существует 2 группы способов получения электрической энергии: традиционные и нетрадиционные. К традиционным способам относятся тепловые электростанции, гидроэлектростанции и атомные электростанции.

Тепловая электростанция (ТЭС), вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. К сожалению, запасы нефти, газа, угля отнюдь не бесконечны. Природе, чтобы создать эти запасы, потребовались миллионы лет, израсходованы они будут за сотни лет (Слайд 3).

Гидроэлектростанция (ГЭС), комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. Несмотря на большой плюс ГЭС – отсутствие необходимости в сжигании топлива, есть большой минус - повреждение экосистемы и потеря земли. Большие резервуары, необходимые для работы гидроэлектростанций приводят к затоплению обширных земель выше по течению от плотины, уничтожая долины лесов и болота (Слайд 4).

Атомная электростанция (АЭС), электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия преобразуется в электрическую. Значительных недостатков АЭС при нормальных условиях функционирования практически не имеют, но есть опасность повреждения АЭС, что может привести к радиационному заражению территории (Слайд 5). Мы знаем такие примеры как авария на Чернобыльской АЭС в 1986 г. и авария на АЭС Фокусима-1 в 2011г.

К нетрадиционным источникам электроэнергии относятся ветровая, геотермальная, тепловая энергия, энергия приливов и отливов, энергия морских течений и солнечная энергия.

2. Солнечные электростанции

Солнечная электростанция (СЭС) — это возобновляемый источник энергии. Еще более 5 млрд. лет жители Земли могут не беспокоиться об истощении солнечного ресурса. По человеческим меркам, это неисчерпаемый энергоресурс и существенный вклад в жизнь будущих поколений.

СЭС могут работать в любой точке земли — как на экваторе, так и в Антарктиде. Температура воздуха роли не играет, необходим лишь доступ к солнечному свету.

СЭС оказывают минимальное воздействие на окружающую среду.

СЭС работают бесшумно. Это позволяет устанавливать их даже на крышах и стенах жилых домов.

Солнечные электростанции сохраняют свою эффективность 25 лет. После этого срока некоторые показатели снижаются, но станция продолжает работать. Обновлять систему можно частями, заменяя отдельные модули на новые.

СЭС применяются в разных сферах: они поставляют электричество в труднодоступные регионы, где нет централизованных электросетей; используются для опреснения воды; питают спутники на орбите и так далее.

Потенциал СЭС растет с развитием науки. Открытия в квантовой физике и нанотехнологиях позволят увеличить мощность солнечных электростанций. А инженерные разработки смогут превратить жилое здание в маленькую СЭС.

3. Крупнейшая электростанция в России (Старомарьевская СЭС)

В Ставропольском крае в с. Старомарьевка Грачевского района, летом 2019 года, состоялся запуск Старомарьевской солнечной электростанции. Электростанция осуществляет поставку электрической энергии, обеспечивая потребность в электричестве более 28 тысяч человек. СЭС сможет выдавать в единую энергетическую систему страны более 150 млн кВтч электроэнергии. Такой объем выработки обеспечат более 349 тыс. фотоэлектрических модулей, расположенных на площади порядка 50 га. (Слайд 6). Это проект, основанный на технологиях будущего, которые пришли в наш край. Старомарьевская солнечная электростанция в Ставропольском крае стала крупнейшей электростанцией в России.

4. Возможности использования солнечной энергии в настоящем и будущем

Читая материалы по теме исследования в Интернете, я нашел множество сфер для использования солнечной энергии. Вот самые интересные из них:

 - Сконструированный в 1980 году самолёт с двумя электрическими моторами, получавшими питание от солнечной батареи из 16 128 ячеек, весом 95 килограммов и размахом крыльев 14,3 м. Преодолел расстояние в 258 километров со средней скоростью 48 км/час. (Слайд 7)

- Вот такая необыкновенная яхта была недавно представлена на выставке, и скоро ей предстоит бороздить океанские просторы – бесшумно и мощно. (Слайд 8)

- В Италии и Японии фотоэлектрические элементы устанавливают на крыши ж/д поездов. Они производят электричество для кондиционеров, освещения и аварийных систем (Слайд 9)

- Очень нужная каждому путешественнику и недорогая, кстати, вещь: зарядное устройство для мобильного телефона. (Слайд 10)

5. Эксперимент с роботом на солнечной батарее

Для изучения работы солнечной батареи я решил провести эксперимент. Не всегда есть прямой доступ к солнечным лучам (пасмурная погода, ночь). Интересно как будет работать мой робот при разных условиях освещённости (Слайд 2). У робота есть конденсатор энергии, который накапливает электричество, поступающее от солнечной батареи. Я выполнил зарядку этого конденсатора при разных условиях освещенности:

 1. Прямые солнечные лучи.

 2. Дневное время пасмурная погода.

 3. Ночь в условиях искусственного освещения (лампа дневного света).

 Я заряжал конденсатор равное время по 30 мин. После зарядки конденсатора подключал его к роботу и замерял время работы (сколько времени робот будет двигаться). В результате эксперимента, я получил следующие данные (Слайд 11):

Вывод: в результате эксперимента стало понятно, что при равном времени зарядки конденсатора количество выработанного электричества напрямую зависит от доступности солнечного света. Самая большая эффективность работы солнечной батареи наблюдалась при прямом доступе солнечных лучей, а самая низкая при искусственном освещении.

Благодаря своему опыту я пришел к мнению, что солнечные батареи СЭС лучше всего располагать в местах, где больше всего солнечного света. Ставропольский край как никакой другой очень подходит для расположения солнечной электростанции т.к. в нашем крае много солнечных дней в году (237 солнечных дней и 127 пасмурных). Именно поэтому в Ставропольском крае построили самую большую в России солнечную электростанцию.

3. Заключение

В настоящее время проблема экологии стала одной из наиболее острых. Загрязнение окружающей среды все больше и больше сказывается на людях, живущих не только в больших городах, но и там, где, ничто не могло бы нарушить состояние природы. А так как потребление электрической энергии растёт с развитием технологий и увеличением населения планеты с каждым годом, то и забота о сохранности природных ископаемых и чистота окружающей среды становятся важнейшими задачами настоящего и будущего поколения.

Многие люди, думая, что, покупая электромобиль «Тесла» уже позаботились об окружающей среде, но никто не задумывается о том, что, заряжая свой автомобиль от зарядного устройства, электричество идёт от теплоэлектростанции, которая сжигает огромное количество угля, мазута, нефти и т.д., загрязняя воздух и истощая природные ресурсы нашей планеты. Поэтому мы должны думать и о способах получения электроэнергии.

Исходя из того, что электроэнергия, полученная с использованием энергии солнца, является одним из самых экологически чистых методов, в долгосрочной перспективе эта электроэнергия станет не просто рентабельной, но и сверхприбыльной.

IV. Библиографический список

1. Свободная энциклопедия «Википедия» - http://ru.wikipedia.org

2. Потому. ру – детская энциклопедия - http://www.potomy.ru

3. Экологический дайджест - http://facepla.net

4. Интернет газета ТАСС:https://tass.ru/ekonomika/8134809

5.https://anyroad.ru/city/weather/sunnydays/ставрополь,ставропольский-край