ГБОУ гимназия 1576 СПш 669 Проектная работа по теме: «Солнечные ловушки» Работу выполнили: Ермоленко Ирина 11 класс Михальский Даниил 11 класс Подгузова Мария 8 класс Научные руководители: Ермоленко И.В. Архипова С.В год

Введение Каждый месяц возрастает потребность человечества в электроэнергии. Это значит, что постоянно возрастает нефтедобыча, что каждый день сжигается все больше горючего. А следствие этого – безвозвратное загрязнение атмосферы парниковыми газами, разрушение озонового слоя. Актуальность проекта - возможность сохранения производства энергии на должном уровне, при сохранении окружающей среды от загрязнения.

Цель работы : доказать возможность перехода на альтернативный вид энергетики - гелиоэнергетику. Задачи: Изучить существующие методы использования гелиоэнергетики; Рассмотреть мировой опыт применения гелиоэнергетики; Изучить существующие солнечные электростанции; Изучить модели солнечных генераторов; Рассмотреть варианты размещения гелио станций на территории РФ; Собрать солнечную ловушку; Создать модель использования солнечной энергии в личном подсобном хозяйстве (на дачном участке); Создать экономическую модель внедрения солнечной энергетики в производство и частное пользование.

Этапы работы: 1. Систематизация знаний о солнечных ловушках; 2. Анализ достоинств и недостатков ловушек; 3. Исследование вариантов размещения солнечных ловушек на участке; 4. Проведение расчета экономической выгоды; использования солнечной энергии 5. Построение макета. Методы решения проблемы: 1. Анализ теоретической информации; 2. Теоретические исследования; 3. Построение макета; 4. Проведение расчетов.

Классификация СЭС Все солнечные электростанции (СЭС) подразделяют на несколько типов: СЭС башенного типа СЭС тарельчатого типа СЭС, использующие фотобатареи Комбинированные СЭС СЭС, использующие параболические концентраторы Аэростатные солнечные электростанции

«Ловушки для солнца» Сегодня почти на каждом приусадебном участке можно встретить простейшую «солнечную установку» - черную бочку для нагрева воды для душа. Однако она имеет множество недостатков: только с одной стороны бочка нагревается, однако, вся она отдает тепло окружающей среде, и тем интенсивней, чем больше разница между температурами воды и окружающего воздуха. К тому же, большинство таких конструкций используют воду с нижней части, куда опускается более тяжелая, холодная вода. Конечно, эта проблем а решается посредством помещения в бочку шланга с поплавком, забирающего воду с поверхности, но даже это не сдвигает черную бочку с позиции наименее полезной «солнечной установки».

Солнечный плетень (5) Представляет собой установленный на солнечной стороне плетень, вокруг которого обвит черный шланг длинной метров, подсоединенный к бочке с водой. Обратная сторона плетня теплоизолируется при помощи смеси глины и рубленой соломы. Такой плетень справится с нагревом воды для небольших водоемов (как например детский бассейн) или полива теплолюбивых растений.

Солнечный душ (4) Разобравшись с нагревом воды, можно перейти к нагреву непосредственно самого помещения душа. В для этого идеально подходит конструкция «Солнечный душ». Эта конструкция представляет собой видоизмененное здание душа, где вместо одной стены или ската крыши устанавливается теплоприемник, дополнительно снабженный возможностью защиты алюминиевой крышкой от неблагоприятных условий окружающей среды. Задняя сторона теплоприемника не изолируется, что обеспечивает нагрев воздуха в душе.

Технология изготовления теплоприемника из подручных материалов Теплоприемник представляет собой плоскую коробку. Лицевая сторона приемника делается черной для лучшего поглощения тепла и солнечных лучей. Для сохранения тепла приемник закладывается в деревянный короб, который, в свою очередь, пропитывают горячей олифой и прокрашивают несколькими слоями краски. Сверху конструкция накрывается одним или двумя слоями оконного стекла. Ориентировать теплоприемник нужно на юг, при этом желательно, чтобы в полдень лучи падали на теплоприемник под прямым углом. Так получается, если приемник наклонен к вертикали под углом, соответствующим географической широте. Для Подмосковья такой угол – 56 градусов. Влияние покрытия на КПД теплоприемника:

Карта размещения Согласно карте солнечной освещенности, наиболее рентабельным является размещение солнечных электростанций в самой южной части нашей страны. Так, с точки зрения потенциала, наиболее приемлемыми являются Алтай, респ. Тыва, так же Приморский край. К сожалению, рельеф не позволяет разместить там батареи. Тогда наиболее оптимальный вариант – Оренбургская, Омская, Амурская и Брянская области. Пусть там не такая солнечная активность, зато рельеф подходит для организации СЭС.

Сборка солнечной батареи из подручных материалов Необходимо: 20 диодов КД202 тиски бокорезы паяльник нож молоток припой ПОС-60 канифоль

Окупаемость На широте Москвы в течение одного ясного солнечного дня поступает около 3 к Вт/час солнечной энергии на каждый квадратный метр. В году у нас не более 80 солнечных дней. Так что за год мы сможем получить около 240 к Вт/час солнечной энергии. При примерном КПД 20%, получаем за год примерно 48 к Вт*ч, что при пересчете на российские рубли составляет около 100 рублей. Таким образом, в климатических условиях Москвы использование фотоэлементов не является рентабельным. Использование фотоэлементов в личном хозяйстве окупается через 150 лет. Рекомендуется применять солнечные коллекторы.

Солнечный коллектор Как видно из расчетов, использование фотоэлементов на широте Москвы нерентабельно. Однако использование солнечной энергии возможно и с помощью так называемых солнечных коллекторов. Для того, чтобы приблизительно рассчитать эффективность солнечного коллектора, необходимо знать всего лишь интенсивность солнечного облучения и рабочую площадь панели. Рабочая площадь высчитывается по формуле Рассмотрим выгоду от использования водонагревателя HM- 16x21/58. Рабочая площадь равна

Для московских широт среднегодовая энергия солнечной радиации составляет 1173,7 к Вт*ч/м 2. Тогда за 1 день года квадратный метр площади получает примерно 3,256 к Вт*ч/м 2. Тогда средняя дневная энергия, вырабатываемая коллектором, высчитываемая по формуле составляет, т.е 6,251 к Вт*ч. Тогда за день 100 литров воды при помощи коллектора нагреются на Рассмотрим типичный дачный дом (4*5 м) с двускатной крышей. При длине панели нагревателя 2,5 метра и ширине 1 метр на крыше можно разместить в сумме 20 панелей, то есть суммарная аккумулируемая энергия составит около 65 к Вт*ч в день.

Комбинированная система теплоснабжения: 1 – солнечный коллектор; 2 – расширительный бак; 3 – бак-аккумулятор; 4 – отопительный котел Подготовка к работе и монтаж солнечных коллекторов Правила установки коллектора: На месте коллекторы устанавливаются так, чтобы их поверхность была направлена на юг с допустимым отклонением на восток до 20o, на запад – до 30o. Превышение допустимых отклонений вызывает заметное снижение теплопроизводительности коллекторов. Угол наклона солнечного коллектора к горизонту является постоянным и выбирается в зависимости от условий работы системы. Для системы, работающей круглый год,угол наклона коллектора равен географической широте места установки, для работающей только в летний период – широте местности минус 15, и для работающей только в зимний период – широте местности плюс 15. Затенение коллектора в течение светового дня зданиями, растительностью или другими окружающими предметами приводит к снижению его производительности

Расчёт «солнечной ловушки» для приготовления пищи Плоскость KL, проходящая через фокус перпендикулярно главной оптической оси, называется фокальной плоскостью. В фокальной плоскости пересекаются после отражения от зеркала лучи, падающие на зеркало параллельно какой-либо оптической оси. Фокусное расстояние F=R/2. Посуду, в которой будут готовить пищу, лучше всего разместить в фокусе зеркала. а б а– кастрюля б- «Солнечная ловушка»

«Солнечная ловушка» Ловушку можно сделать из наборных металлических пластин. Зеркальную поверхность можно получить, покрыв эти пластины плёнкой для стёкол, которая защищает от солнца. Ориентировать солнечную ловушку нужно на юг, при этом желательно, чтобы в полдень лучи падали на ловушку под прямым углом. Так получается, если ловушка наклонена к вертикали под углом, соответствующим географической широте. Для Подмосковья такой угол – 56 градусов

«Солнечная ловушка» для похода «Ловушка» полностью тонируется после раскрытия

Остановки с выходом в интернет Эти остановки находятся в Северном округе города Москвы. Энергия солнца питает «кнопку быстрого реагирования» и видеокамеру. Пока что, таких уникальных остановок всего четыре. К июню планируют установить 600 таких остановок общественного транспорта.

Солнечная энергия может обеспечить теплом и горячей водой чуть ли не всё население планеты. Причем загрязнение от сожженного для обогрева зданий топлива сразу уменьшилось бы на 75 %. В тех странах, где солнечно круглый год, можно построить солнечные станции, которые вырабатывали бы электроэнергию прямо из солнечного света! Запасы солнечной энергии практически безграничны, и именно нам в будущем представится возможность использовать ее на благо всех обитателей земли. Заключение

1. Алфёров Ж. И., Андреев В. М., Румянцев В. Д. Тенденции и перспективы развития солнечной фотоэнергетики // Физика и техника полупроводников, 2004, Т.38, вып.8, с Ершов А.А.,Солнечная энергетика, М:Знание, 1974, с: h 4. Даффи Дж., Бекман У., Солнечная энергетика. Физико- технические основы разработки, пер. с англ., раздел: Энергетика и электротехника, Виссарионов В.И., Солнечная энергетика: учебное пособие для вузов, Изд.: МЭИ (все книги издательства),М.: Москва, год: 2008, стр: 276 Библиография

ГБОУ гимназия 1576 СПш 669 Проектная работа по теме: «Солнечные ловушки» Работу выполнили: Ермоленко Ирина 11 класс Михальский Даниил 11 класс Подгузова Мария 8 класс Научные руководители: Ермоленко И.В. Архипова С.В год