Средняя общеобразовательная школа при Посольстве России в Монголии ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА (систематизация способов получения электрической энергии из лучистой энергии солнца, с элементами прогнозирования их развития) Выполнил: Учащийся 7 класса «Б» О. Насанбаяр Г. Улан-Батор, 2013 год
Солнечная энергетика(гелиоэнергетика) — направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Внимание! Презентация работает на гиперссылках
Наше Солнце – это огромный светящийся газовый шар, внутри которого протекают сложные процессы и в результате непрерывно выделяется энергия. Энергия Солнца является источником жизни на нашей планете. Солнце нагревает атмосферу и поверхность Земли. Благодаря солнечной энергии дуют ветры, осуществляется круговорот воды в природе, нагреваются моря и океаны, развиваются растения, животные имеют корм. Именно благодаря солнечному излучению на Земле существуют ископаемые виды топлива. Солнечная энергия может быть преобразована в теплоту или холод, движущую силу и электричество. Как заставить солнце работать на себя, как сделать процесс извлечения энергии из солнечных лучей несложным, рентабельным и дешевым? Для того чтобы ответить на этот вопрос необходимо провести анализ имеющихся способов преобразования лучистой энергии и попробовать спрогнозировать их эволюцию в ближайшем будущем.
Потенциал солнечной энергии Солнце обеспечивает нас в 10 000 раз большим количеством бесплатной энергии, чем фактически используется во всем мире. Только на мировом коммерческом рынке покупается и продается чуть меньше 85 триллионов (8, 5 x 1013) к. Вт·ч энергии в год.
Цели и задачи работы: Я выбрал эту тему, потому что мне хотелось больше узнать про солнечную энергию, способы её преобразования. Я думаю, что преобразование лучистой энергии в электрический ток – единственный, экологический способ получения электрического тока в будущем. Но моя главная задача спрогнозировать возможные методы преобразования энергии солнца в индивидуальной солнечной энергетике. Цель работы: С помощью системного оператора провести систематизацию способов преобразования лучистой энергии в другие виды энергии полезные для человека. Задачи: 1. Найти и систематизировать информацию по преобразованию лучистой энергии солнца в различных источниках. 2. Применить «системный оператор» для анализа конструктивных особенностей строения солнечных коллекторов и батарей. 3. Познакомится с новыми разработками в этой области
Солнечные лучи Пассивное - проект которых разработан с максимальным учетом местных климатических условий Абсорбер Солнечные печи Солнечные системы Плоские Параболические Солнечные коллекторы Бойлер Трубопроводы Активное использование солнечной энергии осуществляется с помощью солнечных коллекторов и солнечных систем. Фокусирующие Тепловые электростанции Трубчатые вакуумированные Фотоэлектриче ские системы Индивидуальная солнечная энергетика Тарельчатые Концентраторы Электростанции Системы с аккумулятором Солнечные насосы Системы, присоединённые к сети Системы с генераторами Фотоэлекрические установки
Системный оператор Над-система в прошлом Над-система в настоящем Над-система в будущем Солнечные лучи (лучистая энергия прошедшая через атмосферу) Солнечные панели установленные на искусственных спутниках Земли система в прошлом система в настоящем Солнечный коллектор принцип : солнце - вода - пар Солнечная батарея принцип: Солнце-электричество Под-система в прошлом Под-система в настоящем Теплоноситель (вода или воздух), Коллекторы, Баланс вентили, Контрольный вентиль, Насос, Расширительный бак Пластины проводника, Антибликовое покрытие, Кремний п- и р- типа, Металлическая подложка, Стеклянное покрытие, Фотоэлемент, Каркас, Рама Экраны прошлого Экраны настоящего система в будущем Индивидуальные браслеты для приема микроволн Гелиоактивное биологическое вещество Под-система в будущем Биологическая энергия преобразуется в электрическую, миниатюрные конденсаторы и аккумуляторы на основе углеродных нанотрубок Экраны будущего
Путешествие в прошлое § Доподлинно известно, что около 3000 лет назад султанский дворец в Турции отапливался водой, нагретой солнечной энергией. § Древние жители Африки, Азии и Средиземноморья получали поваренную соль, выпаривая морскую воду § Шведский ученый Н. Соссюр построил первый водонагреватель. Вода, налитая в немудреное приспособление, нагревалась солнцем до 88°С. § В 1774 году великий французский ученый А. Лавуазье впервые применил линзы для концентрации тепловой энергии солнца. 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 инсолятор - аппарат, который при помощи зеркала фокусировал лучи на паровом котле. Котел приводил в действие печатную машину, печатавшую по 500 оттисков газеты в час. Через несколько лет в США построили подобный аппарат мощностью в 15 лошадиных сил.
Пассивные солнечные системы Один из методов применения пассивных технологий солнечной энергетики для обустройства офисов и жилых помещений. Суть этого метода заключается в использовании солнечного света в качестве альтернативы электрическим лампам и светильникам. Необходимость построения систем естественного освещения нужно продумывать на начальных стадиях планировки здания, так как здесь очень важную роль играет структура крыши дома, расположение окон. Помимо эстетического и психологического удовлетворения, системы естественного освещения могут помочь владельцам сэкономить на электричестве и выделиться среди когорты ценителей необычных архитектурных решений
Гелиоконцентраторы Метод фокусировки солнечных лучей для выработки электричества или тепла, по причине дороговизны и сложности изготовления огромных линз, используют массивы вогнутых зеркал (классические зеркальные панели или листы полированного алюминия). Зеркала являются составной частью гелиоконцентратора – установки, собирающей параллельные солнечные лучи в одной точке. Если в эту точку-фокус поместить трубу с теплоносителем (водой или другой жидкостью), она нагреется.
Солнечный коллектор (инсоляор) — устройство для сбора тепловой энергии Солнца, преобразующее её в тепловую энергию теплоносителя (вода).
Строение солнечного коллектора 1. Коллекторы 2. Баланс вентили 3. Контрольный вентиль 4. Насос 5. Бак 6. Расширительный бак
Солнечная батарея — несколько объединённые фотоэлектрические преобразователи (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток.
Kак устроена солнечная батарея Тонкая пластина состоит из двух слоев кремния с различными физическими свойствами. Внутренний слой представляет собой чистый монокристаллический кремний, обладающий "дырочной проводимостью" (p-тип). Снаружи он покрыт очень тонким слоем «загрязненного» кремния, например с примесью фосфора (n-тип).
Строение солнечной батареи 1. Фотопластинки а) Пластины проводника б) Антибликовое покрытие в) Кремний п- и р- типа г) Металлическая подложка д) Стеклянное покрытие е) Фотоэлемент ж) Каркас 1. Рама
Как работают солнечные панели Фотоэлектрического преобразователя (ФЭП). Это полупроводниковые устройства, напрямую преобразовывающие солнечную энергию в электричество, основаном на фотовольтаическом эффекте
Фотоэлектрические системы, присоединённые к сети В условиях централизованного энергоснабжения, подключенная к сети фотоэлектрическая система может обеспечивать часть необходимой нагрузки, другая часть при этом поступает из сети. В этом случае аккумулятор не используется. Фотоэлектрические системы с аккумулятором Даже в самых неблагоприятных условиях и в отдаленных пунктах фотоэлектрическая энергия, сохраняемая в аккумуляторах, может питать необходимое оборудование ( осветительные приборы, сенсоры, звукозаписывающее оборудование, бытовые приборы, телефоны, телевизоры и электроинструменты. )
Производство электроэнергии - Космическая солнечная электростанция Основной принцип идеи солнечных космических электростанций заключается в том, что установки, расположенные на поверхности Луны, или в космосе концентрируют солнечное излучение и передают его в виде микроволнового пучка на приемник, расположенный на поверхности Земли. В целом, идею привлекательности космических солнечных электростанций можно пояснить так. Если на геостационарной орбите Земли разместить полосу шириной 1 километр, то такая полоса за один год получит 212 тераватт энергии. И это при том, что энергоемкость ВСЕХ разведанных запасов нефти составляет не более 250 тераватт. В целом космическая энергосистема выглядит так: зеркала-концентраторы направляют на солнечную панель излучение, которое преобразуется в мощный микроволновый луч с частотой 2, 5 – 6 Ггц, который и направляют на приемную станцию, расположенную на поверхности Земли.
Достоинства и недостатки Достоинства Общедоступность и неисчерпаемость источника. Теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно). Недостатки Зависимость от погоды и времени суток. Как следствие необходимость аккумуляции энергии. Высокая стоимость конструкции. Необходимость постоянной очистки отражающей поверхности от пыли. Нагрев атмосферы над электростанцией.
Обзор последних разработок Американским ученым удалось обнаружить в реке Потомак бактерию, способную вырабатывать электричество. Эта бактерия получила название «геобактер» . бактерия Geobactersulfurreducens способна производить электричество, если пребывает на графитовом электроде или на поверхности иного проводника. Фактически, она поглощает органические субстанции, превращая их в электроэнергию. Биогенератор постоянного тока
Гелиоактивное биологическое вещество • Познакомившись с основными параметрами работы, конструкцией гелиоустановок на подсистемном уровне (от простой механической к тепловой к электрической к более оргизованной энергии - биологической) можно предположить что в недалеком будущем появиться биологически активное вещество состоящее из бактерий, способных вырабатывать электричество в топливных элементах за счет преобразования химической энергии в электрическую или бактерий способные производить электроэнергию непосредственно. Это вещество можно назвать гелиоактивным биологическим веществом. Которое можно принимать ввиде таблеток, которые активизирую биологическую деятельность и преобразуют её в электрическую
Индивидуальные браслеты для приема микроволн Познакомившись с основными параметрами работы, конструкцией гелиоустановок на надсистемном уровне (количество солнечной энергии значительно теряется проходя через атмосферу земли) можно предположить что в недалеком будущем гелиоустановки будут находится в космосе. а электроэнергия будет передоваться с помощью микроволн на индивидуальнве браслеты для питания сотовых телефонов, , электронных часов, ноотбуков и т. д.
Обзор последних разработок Диодные часы на солнечной батареи. Время с точностью до минуты можно определить благодаря четырем дополнительным светодиодам, вмонтированным в крестовину каркаса. Брелок LED фонарик, самозаряжаемый на солнечной батарее (3 светодиода)
Список использованных источников Литература • Поиски жизни в Солнечной системе: Перевод с английского. М. : Мир, 1988 г. , с. 44 -57 • Жуков Г. Ф. Общая теория энергии. //М: 1995. , с. 11 -25 • Дементьев Б. А. Ядерные энергетические реакторы. М. , 1984, с. 106 -111 • Тепловые и атомные электрические станции. Справочник. Кн. 3. М. , 1985, с. 69 -93 • Энциклопедический словарь юного астронома, М. : Педагогика, 1980 г. , с. 11 -23 • Видяпин В. И. , Журавлева Г. П. Физика. Общая теория. //М: 2005, с. 166 -174 • Дагаев М. М. Астрофизика. //М: 1987, с. 55 -61 • Тимошкин С. Е. Солнечная энергетика и солнечные батареи. М. , 1966, с. 163 -194 • Илларионов А. Г. Природа энергетики. //М: 1975. , с. 98 -105 Web-sites • http: //www. stroyca. ru • http: //www. astro. alfaspace. net • http: //www. solbat. narod. ru/1. htm • http: //www. sunenergy. 4 hs. ru • http: //solar-battery. narod. r • http: //radioskot. ru Источники информации: • wikipedia. org • sharp-world. com • eetimes. com • gagadget. com
Скачать презентацию Средняя общеобразовательная школа при Посольстве России в Монголии
491832.ppt