Коллеги - педагогический журнал Казахстана
Учительские университеты
| Главная » Статьи » Творческая мастерская |
Проект "Генераторы альтернативных видов энергии - "солнечные батареи""
| Министерство образования и науки Республики Казахстан Городской отдел образования КГУ «Основная школа № 134 г. Караганды». Тема проекта: «Генераторы альтернативных видов энергии «солнечные батареи». Авторы: Кульмагамбетов Жалгас, 7 «Б»класс, Кочеткова Александра, 7 «Б» класс, Степанов Никита, 7 «Б» команда «Эко-Патриот»; Кузьменко Андрей, 6«Б» класс, команда «Хранители ноосферы». Руководители: Цафт Татьяна Викторовна, зам.директора по ВР, учитель биологии и химии, зам.главного редактора журнала педагогов Казахстана «Коллеги»,газеты «pedagog», руководитель НОУ; Калгужинова Айман Майлыбаевна, учитель начальных классов, руководитель НОУ «Хранители ноосферы». Караганда 2012 – 2013у.г. 1. Регистрационная форма Международного конкурса проектов по энергоэффективности «Энергия и среда обитания» 2012-2013 у.г. Страна: Республика Казахстан. Название конкурсной работы/проекта: «Генераторы альтернативных видов энергии «солнечные батареи». Номинация, к которой относится Ваша работа: в трёх номинациях. Номинация 1 Номинация 2 Номинация 3 Практическая работа. Проект: «Генераторы альтернативных видов энергии «солнечные батареи». Теоретическая работа. Проект: «Генераторы альтернативных видов энергии «солнечные батареи». Информирование общества/пропаганда энергоэффективности. Проект «Генераторы альтернативных видов энергии «солнечные батареи». Фамилия, имена авторов: Кульмагамбетов Жалгас, Кочеткова Александра, Степанов Никита, Кузьменко Андрей. Возраст уч-ся и классы: Кульмагамбетов Жалгас, 7 «Б»класс, Кочеткова Александра, 7 «Б» класс, Степанов Никита, 7 «Б» команда, Кузьменко Андрей, 6«Б» класс. Фамилия, имя, отчество, должность, место работы руководителей: Цафт Татьяна Викторовна, зам.директора по ВР, учитель биологии и химии, зам.главного редактора журнала педагогов Казахстана «Коллеги» игазеты «pedagog», руководитель НОУ; Калгужинова Айман Майлыбаевна, учитель начальных классов, руководитель НОУ «Хранители ноосферы». Название, номер образовательного учреждения (школа, учреждение дополнительного образования): КГУ «Основная школа № 134 г. Караганды», Эко-Школа. Номинация 2. Теоретическая работа. «Проект энергоснабжения от возобновляемых источников энергии». 2. Содержание. Цель. Задачи. Актуальность. Практическая значимость. Виды солнечных батарей; Использование солнечных батарей; КПД фотоэлементов и модулей; Использование в космосе. Вывод. Актуальность проекта SPARE Цели и задачи проекта по альтернативным видам энергии: организация методической работы, переработка и систематизация знаний в области экологии, природопользования для воспитания у учащихся бережного отношения и чувства патриотизма к Родине, своему дому, улице, городу, государству, планете Земля и формирования экологического сознания: человек - часть природы и он зависит от природы. Солнечная батарея. Солнечная батарея – одни из генераторов альтернативных видов энергии, превращающих солнечное электромагнитное излучение ( проще говоря – свет) в электричество. Является объектом исследования гелиоэнергетики ( от гелиос греч. – солнце). Производство солнечных батарей развивается быстрыми темпами в самых разных направлениях. Принцип работы солнечных батарей: если обратить внимание на предоставленный для просмотра слаид, то на рисунке мы видим схему устройства фотоэлемента с запирающим слоем (вентильный фотоэлемент). Две соприкасающиеся друг с другом пластинки, изготовленные из металла и его окиси(полупроводник) покрыты сверху тонким прозрачным слоем металла. Пограничный слой между металлом и его окисью имеет одностороннюю электропроводность – электроны могут проходить лишь в направлении от окиси, идущий в этом направлении, создаётся под действием света без всякого внешнего напряжения. Вентильный фотоэлемент непосредственно превращает энергию световой волны в энергию электрического тока, т.е. является источником тока. На этом принципе основано действие солнечных батарей. Виды солнечных батарей. Солнечное излучение считается наиболее перспективным источником энергии в будущем. Преобразовать солнечную энергию в другие виды энергии можно двумя способами: фотоэлектрический – прямое преобразование энергии света в электричество; фототермический — преобразование энергии света в тепловую энергию, с последующим преобразованием, при необходимости, в электрическую энергию. 3. СФЭУ обладают следующими преимуществами: экологичность, простое обслуживание, могут работать автономно, бесшумная работа (благодаря отсутствию движущихся деталей и механизмов), продолжительный срок службы. Солнечные батареи могут сохранять работоспособность при условиях: температура от –50 до +75 °С, давление 84-106,7 кПа, влажность до 100%;интенсивность дождя до 5мм/мин., снеговая/ветровая нагрузка до 2000 Па. Принцип работы: солнечные батареи при помощи контроллера заряжают аккумуляторы. Контроллер заряда аккумуляторной батарея предотвращает губительные для батареи глубокий разряд и перезаряд, имеет встроенный таймер, 10 вариантов контроля освещения. Область применения.В загородных домах, школах и дачах для бытовых нужд (освещения, питание маломощных бытовых приборов на постоянном токе), подсветка рекламных конструкций, питания устройств сигнализации. Данная солнечная электрическая система включает: Солнечные батареи Контроллер заряда аккумулятора Аккумуляторные батареи Стационарный тип фотоэлектрических установок предполагает постоянное подключение к электрическим сетям, в которые, впоследствии, напрямую будет передаваться преобразованная солнечная энергия (электричество), и через которые (сети), полученная электроэнергия будет распределяться между потребителями. Такие солнечные установки, например, в городе, способны обеспечить электричеством дом и компенсировать энергодефицит в период наибольшего энергопотребления (как правило, в полуденное время). Мощность таких установок может достигать нескольких МВт. Резервный тип фотоэлектрических преобразователей подключают к сети централизованного электроснабжения и при отключениях электроэнергии, что в современных условиях кризиса экономики очень значимо и эффективно использовать. Принцип работы солнечных батарей. Если обратить внимание на предоставленный для просмотра слаид, то на рисунке мы видим схему устройства фотоэлемента с запирающим слоем (вентильный фотоэлемент). Две соприкасающиеся друг с другом пластинки, изготовленные из металла и его окиси(полупроводник) покрыты сверху тонким прозрачным слоем металла. Пограничный слой между металлом и его окисью имеет одностороннюю электропроводность – электроны могут проходить лишь в направлении от окиси металла к металлу. Поток электронов, идущий в этом направлении, создаётся под действием света без всякого внешнего напряжения. Вентильный фотоэлемент непосредственно превращает энергию световой волны в энергию электрического тока, т.е. является источником тока. На этом принципе 4. основано действие солнечных батарей. Активность солнца для решения проблем, связанных с энергосберегающими технологиями. Для определения сторон света, которое работало даже при солнце, находящемся у горизонта или даже чуть ниже него, викингам был необходим солнечный камень с заранее нанесёнными метками на верхней и нижней гранях кристалла, которые нужно было располагать определённым образом. Наблюдая небо через такой минерал, вращая его, мореходы отслеживали колебания яркости лучей. Эти колебания вызваны тем фактом, что солнечный свет, даже профильтрованный туманом и облаками, сохраняет на небосводе специфическую картину поляризации, на которую реагирует кристалл-поляроид. (Об истории солнечного камня, современных опытах с ним и практике викингов мы рассказывали очень подробно.) Солнечным камнем (sunstone) также называют одну из разновидностей плагиоклазов – силикат натрия кальция алюминия (с примесями и без), используемый иногда в ювелирном деле. Но, несмотря на «легендарное» название, к навигации викингов этот минерал вряд ли имеет какое-то отношение. Перед нами скорее результат совпадения, вносящего лишь дополнительную путаницу. В той работе учёные доказали, что принцип ориентирования по поляризованному свету в целом работает, хотя надёжность и точность его – не так уж велики. Экспериментаторы нашли, что исландский шпат не просто замечательно подходит на роль солнечного камня, но и позволяет ориентироваться в пространстве с высокой точностью. На данном примере видно, как можно использовать солнечную активность для решения проблем изменения климата по проектам, связанным с внедрением солнечных батарей. Виды солнечных батарей. Солнечные батареи бывают тонкопленочными 5. монокристаллическими и поликристаллическими. Монокристаллические используются уже сравнительно долгий срок. Состоит устройство из огромного количества силиконовых ячеек, которые и занимаются преобразованием солнечной энергии. Применяются такие установки на судах, так как они предохранены от попадания на них влаги, также они могут быть использованы в быту, установлены на крыше дома. Отличительное преимущество данной батареи в том, что она имеет небольшую массу, очень компактные размеры, гибкость и легкость монтажа, а также надежность и долговечность. Есть недостаток – зависимость от прямого попадания солнечных лучей, а потому, даже легкие облака имеют свойство на время заблокировать процесс преобразования энергии. Тонкопленочные батареи из всех существующих в данный момент, считаются самыми дешевыми. Они представляют собой натянутую пленку. Основные преимущества изделия – возможность установки в любое место, пыль не может нанести вреда, но что самое главное – легкие облака никак не повлияют на процесс поступления энергии. Если погодные условия становятся совсем неблагоприятными, то производительность работы снижается всего на 20%. Единственный недостаток состоит в том, что для установки необходима немаленькая площадь. Солнечные батареи поликристаллические, по структуре похожи на монокристаллические батареи, но имеют более низкую стоимость. Также отличительной чертой является тот факт, что в таких батареях кристаллы могут быть выполнены в разной цветовой гамме. В настоящее время такие изделия активно используются для освещения домов, административных зданий и даже улиц. Использование. Солнечные батареи очень широко используются в тропических и субтропических регионах с большим количеством солнечных дней. Особенно популярны в странах Средиземноморья, где их помещают на крышах домов для получения электричества. В перспективе они, вероятно, будут применяться для подзарядки электромобилей. Солнечные коллекторы используются в первую очередь для обеспечения нужд горячего водоснабжения и иногда для поддержки систем отопления. КПД фотоэлементов и модулей. Мощность потока излучения на квадратный метр, без учёта потерь в атмосфере, составляет около 1350 ватт. В то же время, удельная мощность солнечного излучения в Европе в очень облачную погоду даже днём может быть менее 100вт/м2. С помощью наиболее распространённых солнечных батарей можно преобразовать эту энергию в электричество с КПД 9-24 %. При этом цена батареи составит около 1-3 долл. за ватт номинальной мощности. Факторы, влияющие на КПД. Особенности строения фотоэлементов вызывают снижение производительности панелей с ростом температуры. Частичное затенение панели вызывает падение выходного напряжения за счёт потерь в неосвещенном элементе, который начинает выступать в роли паразитной установки байпасса на каждый фотоэлемент панели. Использование в космосе. Солнечные батареи – один из основных способов получения электрической энергии на космических аппаратах: они работают долгое время без расхода каких-либо материалов, и в то же время являются экологически безопасными, в отличии от ядерных и радиоизотопных источников энергии. Однако, при полётах на большом удалении от Солнца ( за орбитой Марса) их использование становится проблематичным, так как поток солнечной энергии обратно пропорционален квадрату расстояния от Солнца. При полётах же к Венере и Меркурию, напротив, мощность солнечных батарей значительно возрастает (в районе Венеры в 2 раза, в районе Меркурия в 6 раз!). Номинация 1. 2. Практическая работа. а). Практический опыт энергосбережения в школе и дома. б). Практическое применение возобновляемых источников энергии. а). Необходимо проводить деятельность, нацеленную на изучение экосистем местного и регионального значения для улучшения природоохранных мероприятий, вовлекая в работу заинтересованные структуры. Хотелось бы вкратце проанализировать объекты, находящиеся на территории ст. Кокпекты. Изучая данные по краеведению, беседуя со сторожилами удалось выяснить, что история ст. Кокпекты (пос. Солоничка) связана со строительством Железнодорожной ветки «Караганда-Осакаровка», 30-е годы прошлого столетия. В 70-е годы был построен рыбопитомник, который относился к Министерству рыбного хозяйства РК. В данное время такое Министерство не существует! Тогда построена автодорога, соединяющая пос. Солоничку с Сортировкой, которая за это время не ремонтировалась, практически разрушена. Проблема для жителей, которые пользуются теперь только Железнодорожным транспортом (электропоездами по расписанию). В 2-х км от ст. Кокпекты,пос. Солоничка, недалеко от частного сектора и ООШ № 134 в Северной , Северо-Западной зоне Карагандинской области протекает река Нура со своими основными притоками реками Кокпекты и Солоничка в этой части. Следовательно, необходимо вовлечение жителей, школьников и педагогов школы в проектную деятельность, с учётом энергосберегающих технологий, ведь территория школы находится в зоне воздействия на климат степной зоны выброса в атмосферу углекислого газа, связанного с печным отоплением частного сектора. Поэтому, учитывая программы по энергосберегающим технологиям Международного проекта ШПИРЭ/SPARE коллектив научного общества учащихся «Хранители ноосферы» участвовали в проектам по энергосбережению с 2010г.. в Участвуя в конкурсе «Моя энергоэффективная школа» в 2011г. внедрили в систему школьного освещения энергосберегающие лампы (на 70.000т.г.) 3. Вышли статьи в газетах и журналах, на сайтах: «Я и Земля»,«Индустриальная Караганда», «Наша ярмарка», «Алтын арай», «Коллеги» и т.д. Учитывая изменение климатических условий степной зоны станции Кокпекты (посёлка «Солоничка») просто не могли не откликнуться на внедрение в экологическую безопасность города Караганды и Карагандинской области практических мероприятий деятельности общественного объединения «ЭкоОбраз». Огромное им спасибо! Ещё в прошлом веке человечеством было предсказано то, что может произойти при избыточной мощности потребления энергии. На сегодняшний день мировое использование превысило допустимый уровень. Наращивание производства энергии ведёт к глобальному потеплению климата, к катастрофам. Но «заморозить» потребление энергии - значит «заморозить» историю. Выход может быть в эффективном или экономичном (экологичном) потреблении энергии. Подавляющая часть потребляемой энергии, в том числе и электрической, производится посредством сжигания топлива ( до 92 %). Нарастающее сжигание углеродосодержащего топлива усиливает парниковый эффект, глобальное потепление климата, катастрофические последствия которого ужасающи!!! Вывод один: чтобы не «заморозить», а снижать темпы наращивания производства энергии в период интенсивного развития альтернативной энергетики ( химической, водородной, водной, солнечной, ветряной, ...), способной заменить традиционную энергетику. До полной замены – потреблять энергию более эффективно, с более высоким к.п.д что даст ощутимую экономию. Таким образом, достаточное повышение к.п.д. использования энергии должно создавать необходимую прибавочную электроэнергию, способную отвести угрозу конца истории» (Материалы № 10 (42) октября 2005 г. журнала «Индустрия Казахстана») Следовательно, применяемые меры по энергосбережению требуют определённых затрат, но, как показывает практика, эти затраты окупаются довольно быстро и обеспечивают не только экономию бюджета, но и комфортное проживание. Поэтому научное общество учащихся, педагогов и родителей «Хранители ноосферы». 4. ГУ «Общеобразовательной основной школы № 134 г.Караганды» решили принять активное участие в конкурсе мини-грантов «Моя энерноэффективная школа» ( 70 000 тыс. тг), в рамках Международного школьного проекта по использованию ресурсов и энергии (ШПИРЭ/SPARE) при поддержке Норвежского общества охраны природы, координатор проекта в Казахстане: общественное объединение «Центр координации и информации по экологическому образованию «ЭкоОбраз». 24.05.2011 г. провели Областной семинар и мисси по очистке рек Кокпекты, Нуры и озера Старицы для Эко-Школ города и Области. Для успешного решения энергосберегающей технологии при использовании люминесцентных ламп (КЛЛ) тёплого накаливания в здании школы была разработана программа получения мини-гранта, а с мая по август 2011 года работа по внедрению КЛЛ уже завершена. По договору с Общественным объединением Эко-Образ администрация школы в течении 2-х лет будет проводить ежемесячный мониторинг по энергосбережению. Ниже представлены результаты мониторинга использования в ООШ № 134 г. Караганды люминесцентных энергосберегающих ламп с августа по октябрь 2011г.: 5. Месяц Показание счётчика учёта электроэнергии в 2010г. Показание счётчика учёта электроэнергии в 2011г. октябрь 803 кВт 512 кВт август 247 кВт 210 кВт сентябрь 435 кВт 327 кВт По статистике, около 50% экономии электроэнергии достигается за счёт экономии освещения. Например, совсем другая ситуация будет, если лампы накаливания заменить на компактные люминесцентные лампы. Производят энергосберегающие лампы фирмы: «OSRAM» (Германия), «Philips» (Голландия), «General Electrik» (США) и «Radium» (Германия). Чем же хороши компактные люминесцентные лампы по сравнению с обычными лампами накаливания? Во-первых, при их работе электроэнергии тратится в 5 раз меньше, чем при работе обычных ламп. Например: компактная 18-ваттная люминесцентная лампа даёт света столько же сколько 100-ваттная лампа накаливания. Ещё один плюс: если средний срок службы обычной лампы накаливания - 1000 часов, то у компактной люминесцентной лампы он составляет от 8000 до 150000 часов! Несмотря на то, что стоимость энергосберегающей лампы высока (от 450 тенге), окупается она достаточно быстро. К тому же, тарифы на оплату электроэнергии со временем будут расти, поэтому выгода от КЛЛ будет значительнее. Учитывая сложные обстоятельства по энергосбережению Малокомплектной школы в территориально отдалённом от города Караганды регионе: станции Кокпекты, посёлок Солоничка, приняли участие в конкурсе «Моя энергоэффективная школа». Получили мини-грант на сумму – 70 000 тенге. б). Хотелось бы дополнить, что школа отапливается в осеннее-зимний-весенний период по технологии очистительных очистительной котельной установки у нас нет проблем, как это заметно на ТЭЦ- школьной котельной. С появлением этой энергосберегающей 3.экологически безопасных котельных установок. Это оказывает положительные эффекты для очистительных мероприятий в атмосферу выбросов углекислого газа и других вредных веществ | |
| Просмотров: 1778 | Комментарии: 3 | |
Четверг, 2024-12-19, 6:40 PM
Приветствую Вас Гость
Приветствую Вас Гость
Форма входа |
|---|
Категории раздела |
|---|
Социальные закладк |
|---|
Поиск |
|---|
Друзья сайта |
|---|
Теги |
|---|
Статистика |
|---|