Автономная школа

Альтернативные источники энергии

Недомолкин Илья

18.01.2018



Аннотация:

В этой работе мы решили исследовать актуальную тему - альтернативные источники энергии, рассчитать эффективно ли и насколько использовать различные альтернативные источники энергии для полного обеспечения электроэнергией нашей московской школы. Проведя исследования, мы вывели несколько наиболее подходящих вариантов для нашего климата, путём математических вычислений.

Название проекта: Автономная школа.

Цель: Разработать школу, полностью обеспечивающую себя электрической энергией и при этом не наносящую вред окружающей среде.

Задачи:

Изучить альтернативные источники энергии. Рассмотреть подходящие для нас источники. Рассчитать эффективность применения в нашей школе какого-либо альтернативного источника энергии. Выбрать наиболее рентабельный для нас источник энергии.

Содержание:

  Введение: Традиционными источниками энергии являются нефть, уголь, природный газ. Запасы данных источников энергии исчерпаемы, подлежат длительному восстановлению, а также отрицательно отражаются на экологическом состоянии планеты. Поэтому, большинством стран мира в качестве основного направления развития энергетики определено производство энергии с помощью альтернативных источников энергии. Альтернативные источники энергии относятся к возобновляемым ресурсам, они более экологические и экономичные.

Первый наш вариант это солнечные батареи:

Площадь нашей крыши 3230 м2, при покрытии всей крыши солнечными панелями HH-POLY-(280w-300w) , что является оптимальным выбором, мы будем получать в год, в среднем около 556 532.03 кВт*ч, это при том, что наша школа в год в среднем тратит около 193 445кВт*ч, мы будем получать в 3 раза больше энергии чем нам нужно, но в РФ запрещена продажа электроэнергии частными лицами, так что выгоды с этого никакой. На установку 1660 панелей нами будет затрачено 31 000 000руб, который окупятся только через 30 лет, да и с учётом того, что мы не будем устанавливать аккумуляторы, которые нам очень должны пригодиться зимой. Но они очень дорогие, а  погода у нас скудна на солнце, так что мы сможем обеспечивать себя энергией только в тот период времени, пока будет светить зимнее солнце, а это достаточно малый промежуток времени. Также проблема обледенения панелей и их обслуживания, придётся постоянно чистить крыши и панели от снега, грязи, различного мусора. Мы посчитали, какие мы должны будем понести затраты, чтобы наша школа была обеспеченна электроэнергией круглый год, и мы содержали бы себя полностью, даже у нас была бы котельная, в которой, благодаря нагревательным элементам, мы могли бы топить школу. С такой системой мы можем НИКОГДА не выключать электрические приборы и свет. Могли бы обзавестись собственной индукционной печкой и иногда включать её, работать на ней. Но всё это обойдётся, вместе с постройкой отдельного здания под аккумуляторы, так как 5 этаж не сможет выдержать 93 тонны аккумуляторов, в 350 000 000 руб, с учётом обслуживания на срок 10 лет и деньгами, отложенными на ремонт и замену оборудования, по окончанию гарантийного срока службы на протяжении 7 лет, при добросовестно сделанном товаре.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Второй вариант, подходящий под наши климатические условия - элемент Пельтье.

Элемент Пельтье ­– прибор, который вырабатывает электричество за счёт разницы температур с двух его сторон. При соединении большого количества элементов, мы можем получить большую пластину, мощности которой, в теории, должно хватить на обеспечение электричеством нашей школы. Также, он должен себя показать довольно эффективным в нашем климате и условиях. В Москве можно наблюдать разницу температур в здание и на улице, и лучше всего мы можем это увидеть в холодно время года, когда дома отапливаются. Но у этой системы есть недостаток, который закрывает все его преимущества. По тем данным, что были до этого, можно сделать вывод, что это идеальный вариант, но это не так. Для эффективной работы данного элемента нам нужна большая разница температур, начиная от 50Cо, что возможно только в очень холодных районах нашей страны, да и притом, что он будет вырабатывать малое количество энергии. Нами был найден график зависимости мощности от разницы температур, вот он:

Теперь мы можем сделать вывод, что использование элемента Пельтье в качестве альтернативного источника энергии в наших широтах будет не эффективно.

Как показали наши исследования, сделать нашу школу полностью автономной от всех источников энергии не является возможным, но мы можем сократить расходы на электричество, потратив не так уж и много денег. Для этого нам нужно будет вернуться к солнечным батареям. Мы не будем пытаться полностью покрыть расходы нашей школы, а просто сократим их. Для этого мы возьмём не 1660 панелей, а только 1000, что позволит нам большую часть года не платить за электроэнергию. Вот график количества вырабатываемой и потребляемой энергией:

Январь

Февраль

Март

Апрель

Май

Июнь

Июль

Август

Сентябрь

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

433.34

757.86

1095.87

1182.71

1377.44

1319.92

1345.79

1213.42

904.73

626.58

436.10

330.76

Среднегодовая выработка электроэнергии: 918.71 кВт·ч/сутки. Суммарная выработка электроэнергии за год: 335329.28 кВт·ч.

Вывод:

Исходя из сделанных нами расчётов, мы можем сделать вывод о том, что при использовании альтернативных источников энергии, мы можем сэкономить гораздо большее количество энергии, которое окупится в течение 12 – 15 лет. В качестве примера можно взять солнечные батареи. Благодаря данной системе, мы сможем не только сократить потребление электроэнергии нашей школой, но и уменьшить отрицательное воздействие на окружающую нас среду. Кроме того, материальное состояние учебного заведения со временем будет расти в положительную сторону. Всё это возможно путём перенаправления денежных средств, которые в настоящее время мы тратим на оплату счетов по электроэнергии. Данные системы можно улучшать и развивать, что в конечном итоге может привести нас к полностью автономной работе школы.

В России по законодательству запрещена продажа энергии другим предприятиям, а в тех же странах Европе – нет. Стоит подметить, что если бы это было дозволено и у нас, то вся избыточная энергия могла бы идти на дополнительные заработки.

Список литературы:

http://www. helios-house. ru/on-line-kalkulyator. html

https://victorborisov. /283135.html

http://inerton. ucoz. ru/publ/ehlektronika/dc_dc_preobrazovateli/generator_na_ehlemente_pelte/16-1-0-30