«Источники солнечной энергии»

Зеленоградский окружной фестиваль

научно-технического творчества

Конкурс проектно - исследовательских

работ школьников

«Этот удивительный мир»

Номинация:_от замысла к изобретению

Направление: естественнонаучное

Название конкурсной работы:

«Источники солнечной энергии»

Авторы: Баюров Иван, 16лет, 10 класс

Панов Александр, 16лет, 10 класс
Талалихин Илья, 16лет, 10 класс

Научный руководитель:

Москва, 2010

Оглавление

I.  Введение	3 стр.
II.  Основная часть 1)  Этапы сбора экспериментальной установки 2)  Экспериментальное определение энергии и мощности установки 3)  Определение мощности солнечной батареи 4)  Расчет КПД установки	6 стр.
III. Заключение	9 стр.
IV.  Источники информации	10 стр.

I Введение

Одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством, является проблема источников энергии. Потребление энергии растёт столь быстро, что известные в настоящее время запасы топлива окажутся исчерпанными в сравнительно короткое время.

Например, надежно подтверждаемых запасов угля может хватить примерно на 350 лет, нефти – 40 лет, природного газа – на 60 лет.

Проблему “энергетического голода” решает с использованием энергии так называемого возобновляемых источников (энергии рек, ветра и солнца).

Солнечная энергетика — использование солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемый источник энергии и в перспективе может стать экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов.

Ныне солнечная энергетика широко применяется в случаях, когда малодоступность других источников энергии в совокупности с изобилием солнечного излучения оправдывает её экономически.

Энергия Солнца – энергия будущего

Солнце – это самый сильный источник энергии на нашей планете. Без солнечного тепла и света любая жизнь на Земле не была бы возможна. Она необходима для передвижения транспорта и приготовления пищи, для работы и отдыха, для обогрева и охлаждения помещений.

Преобразование солнечной энергии в электрическую имеет массу достоинств. Прежде всего, это 100% надёжность – Солнце от нас никуда не денется по прогнозам учёных ещё несколько миллиардов лет. Также это чистый и соответственно безопасный для здоровья источник энергии

В наше время использование солнечного электричества уже широко распространено. В отдаленных местах, куда дотянуть кабель от электростанций стоит очень дорого, а иногда и просто невозможно, используют солнечную энергию. Это отдалённые фермерские хозяйства, отдельно стоящие обитаемые острова, морские и космические станции. По данным печати более 7 миллионов домов по всему миру оборудованы источниками энергии на солнечных батареях.

В нашем проекте мы рассматриваем перспективу использования солнечной батареи для подъема лифта в коттедже. Эту модель лифта целесообразно использовать в доме, где живут люди с ограниченными возможностями движения.

Цели и задачи:

1.  Собрать модель, в которой солнечная батарея приводит в действие мотор для подъема груза.

2.  Определить экспериментально работу и мощность установки.

3.  Рассчитать мощность солнечной батареи.

4.  Определить КПД установки.

Метод исследования: экспериментальный

II. Основная часть

1.  Сбор экспериментальной установки из конструктора LEGO

Рис. Авторы проекта в процессе создания экспериментальной установки.

2.  Определение мощности установки.

А) Подвешиваем грузы на веревку и определяем максимальный вес поднимаемый установкой

Б) Определяем высоту и время подъема

В) Рассчитываем энергию и мощность установки

Энергия: W=FS Мощность: N= W/tср

№	Сила (Н.)	Высота подъема (м)	Время (с)	Среднее время	Работа (Дж)	Мощность (Вт)
1	0.8	0.34	6.6	6.8	0.27	0.04
2	6.7
3	7.0

Рис.1 Модель экспериментальной установки до и после подъема лифта

3.  Определение мощности солнечной батареи.

1)  Световой поток Ф = ES

E - освещенность (Лк)

S – площадь солнечной панели = 36*10-6м2

2)  Сила света I = Ф/4π

3)  Мощность светового потока Р = IS

4)  В результате получаем формулу для расчета мощности

P = ES2 /4π

5)  С помощью устройство «Архимед» определяем освещенность датчиком освещенности

E = 150кЛк

6)  В результате расчета получаем

P = 0,4Вт

Рис.2 Показание самописца освещенности на экране мобильной лаборатории «Архимед»

 

Рис. 3 Схема экспериментальной установки для определения освещенности

4.  Расчет КПД установки

КПД = N/P

КПД = 0.04Вт/0.4Вт = 0.1

КПД = 10%

III. Заключение

Результаты исследования:

1)Установка совершала работу 0.8Дж, мощность установки равна 0.04Вт

2) Мощность солнечной батареи равна 0.4Вт

3) КПД установки равно 10%

Выводы:

1)Данную установку можно использовать в реальных условиях, в том числе в домах, где проживают люди с ограниченными двигательными возможностями.

2) Достоинство использование солнечной энергии заключается в том, что эта энергия доступна и неисчерпаема.

3)Солнечная энергия экологически чистая, так как не производит вредных отходов.

IV. Источники информации

1. Свободная энциклопедия – Википедия, http://ru. wikipedia. org

2. Физический справочник «Фотометрия», Л., 1983,-186 стр.

3. , , Физика: Учебник для 9 класса общеобразовательных учреждений, М., 2004, - 256 стр. с ил.