Проект по физике "Альтернативные виды энергии" ? класс

Министерство образования и науки Челябинской области

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 2»

Копейского городского округа

Тип проекта: информационно познавательный

Альтернативные

источники энергии.

Выполнил: Кравченко Павел

Ученик 7 г класса

МОУСОШ №2

Руководитель проекта:

Тимофеева Н.А.

2019 год

Содержание

Введение………………………………………………………………………………………3

1.Что значит «альтернативные источники энергии»……………………………………….4

1. Использование энергии Солнца…………………………………………………….5

2. Использование энергии ветра………………………………………………………7

3. Геотермальные источники энергии…………………………………………………9

4. Использование энергии приливов и отливов……………………………………..10

2.Описание этапов работы над проектом………………………………………………….11

Заключение…………………………………………………………………………………..12

Список использованных источников и литературы………………………………………13

Приложение………………………………………………………………………………….14

Введение

Альтернативная энергетика — совокупность перспективных способов получения, передачи и использования энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования, низком риске причинения вреда окружающей среде.

Представить сегодня нашу жизнь без электрической энергии невозможно. Электроэнергетика вторглась во все сферы деятельности человека: промышленность и сельское хозяйство, науку и космос. Немыслим без электроэнергии и наш быт. Столь широкое применение электроэнергии объясняется ее преимуществами перед другими видами энергии. Так, электроэнергию можно получать за счет других разнообразных видов энергии (воды, ветра, солнца и т.д.), легко превращать в другие виды энергии

Для того, чтобы человечество существовало и стремительно развивалось, необходимо постоянно улучшать способы получения энергии. Поиск новых источников энергии и развитие альтернативных способов получения энергии – это основная задача и если не развивать альтернативную энергетику, то это может привести к энергетическому кризису, так как с каждым днем все больше истощаются запасы природных ресурсов (уголь, газ, нефть), необходимых для работы традиционной энергетики – в этом заключается актуальность моего проекта.

Цель: изучить альтернативные способы получения энергии и рассказать о некоторых из них.

Задачи:

1) Найти подходящую информацию и проанализировать её.

2) Выяснить, какие альтернативные источники энергии существуют.

3) Выявить преимущества и недостатки каждого способа с разных точек зрения:

А) с экологической

Б) с экономической

4) Сделать вывод о том, какой из видов альтернативной энергии наиболее выгоден и приемлем для нас

Гипотеза: Возможно, что альтернативные источники энергии действительно являются выгодной заменой традиционным источникам

Методы изучения:

- изучить различную литературу по данному вопросу;

- найти информацию в интернете;

- сравнить различные альтернативные виды энергии

1. Что значит «альтернативные источники энергии»

Альтернативная энергетика — совокупность перспективных способов получения, передачи и использования энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования, низком риске причинения вреда окружающей среде. В промышленности электрическая энергия применяется для приведения в действие различных механизмов и непосредственно в технологических процессах. Работа современных средств связи (телеграфа, телефона, радио, телевидения) основана на применении электроэнергии. Без нее невозможно было бы развитие вычислительной техники, космической отрасли [1] Огромную роль электроэнергия играет в транспортной промышленности. Электротранспорт не загрязняет окружающую среду. Большое количество электроэнергии потребляет электрифицированный железнодорожный транспорт, что позволяет повышать пропускную способность дорог за счет увеличения скорости движения поездов. Электроэнергия в быту является основным фактором обеспечения комфортабельной жизни людей. Уровень развития электроэнергетики отражает уровень развития производительных сил общества и возможности научно-технического прогресса.[7]

Преобразования энергии различных видов в электрическую энергию происходит на электростанциях (Приложение 1). В зависимости от вида преобразуемой энергии электростанции могут быть разделены на следующие основные типы:

• Электростанции промышленной энергетики: ГЭС, ТЭС, АЭС

• Электростанции альтернативной энергетики: ПЭС, СЭС, ВЭС, ГеоТЭС

1. Использование энергии солнца.

Солнце – это звезда, внутри которой, в непрерывном режиме, происходят термоядерные реакции. Результатом происходящих процессов, с поверхности солнца выделяется колоссальное количество энергии, часть которой нагревает атмосферу нашей планеты. Солнечная энергия — это источник жизни на планете Земля. Наша планета, и все живые организмы, существующие на ней, получает энергию солнца в виде солнечного света и тепла. [4]

Солнечная энергия является источником возобновляемой и экологически чистой энергии.

Способы преобразования энергии и принцип работы солнечных батарей.

Существует два основных способа преобразования солнечной энергии:

• фототермический;

• фотоэлектрический.

В первом, простейшем, фототермическом, теплоноситель (чаще всего вода) нагревается в солнечном коллекторе (системе светопоглощающих труб) до высокой температуры и используется для отопления помещений. Коллектор устанавливают на крыше здания так, чтобы его освещенность в течение дня была наибольшей. Часть тепловой энергии аккумулируется: краткосрочно (на несколько дней) – тепловыми аккумуляторами, долгосрочно (на зимний период) – химическими.

Солнечный коллектор простой конструкции площадью 1м² за день может нагреть 50-70 л воды до температуры 80-90 градусов по Цельсию. Использование солнечных коллекторов позволяет снабжать водой многие дома в южных районах России. (Приложение 2)

Во втором способе, фотоэлектрическом, используется прямое преобразование солнечного излучения в электрический ток с помощью полупроводниковых фотоэлементов – солнечных батарей. Этот способ наиболее перспективный для будущего. (Приложение 3)

Солнечные батареи (или фотоэлектрические модули) производят многих типов и размеров. Подразделяют на кремниевые и пленочные. Наиболее распространенные – это кремниевые фотоэлектрические модули мощностью 40-160 Вт при ярком солнце, так как в земной коре находится много кремния, что объясняет дешевизну и высокую производительность.[5]

Экологическая чистота, принципиальный фактор в добывании энергии для человеческих нужд. Сравнивая затраты и воздействия на природу традиционных способов получения энергии, с получением энергии от Солнца, можно убедиться в небольшом воздействии на природу и атмосферу от производств, перевозки и установки солнечных батарей. [9]

Преимущества

• безопасность для окружающей среды.

• применение отдельного источника электроэнергии в частном доме, весьма экономично.

• обслуживание панелей сводится к минимальным затратам, в году несколько раз следует очищать панели от загрязнений.

• гарантия от производителя растягивается на 20 — 25 лет.

Недостатки

• Нестабильность. Солнечные батареи нестабильно работают в пасмурную погоду, или, когда выпадают осадки.

• Высокая стоимость батарей, восстановление затрат растягивается надолго.

1.2 Использование энергии ветра

Ветер - это направленное перемещение воздушных масс. Ветровую энергию можно рассматривать как одну из форм проявления солнечной энергии, потому что Солнце является тем первоисточником, который влияет на погодные явления на Земле.

Скорость ветра зависит от высоты над уровнем земли. Близко к земле ветер замедляется за счет трения о земную поверхность. Таким образом, ветры бывают сильнее на больших высотах по отношению к земле. На скорость ветра оказывают значительное влияние географические условия и характер земной поверхности, включая различные природные и искусственные препятствия, такие, как холмы, а также деревья и здания. [6]

Запас ветряной энергии практически неисчерпаем. Ее запасы на планете в сто с лишним раз больше, чем запасы гидроэнергии всех рек Земли. Общая мощность энергии ветра на земном шаре оценивается в 2,43 * 10¹⁵МВт. [2]

Ветроэлектрическая установка – комплекс устройств и оборудования, предназначенный для преобразования энергии ветрового потока в другой вид энергии.

Ветроустановка преобразует кинетическую энергию ветра в механическую энергию ветряка, а затем в электрическую энергию, удобную для практического использования. Существует два основных вида установок: с вертикальной осью вращения или с горизонтальной осью вращения. (Приложение 4)

В упрощенном виде принцип работы ветроустановки можно представить следующим образом: сила ветра приводит в движение лопасти, которые через специальный привод заставляют вращаться ротор. Благодаря наличию статорной обмотки, механическая энергия превращается в электрический ток. Аэродинамические особенности винтов позволяют быстро крутить турбину генератора. Дальше сила вращения преобразуются в электричество, которое аккумулируется в батарее. Чем сильнее поток воздуха, тем быстрее крутятся лопасти, производя больше энергии. [10]

Преимущества

• полное отсутствие загрязнения окружающей среды - производство энергии из ветра не приводит к выбросам вредных веществ в атмосферу или образованию отходов.

• ветроэнергетика самый дешевый из возобновляемых источников энергии.

Недостатки

• шумовое загрязнение

• создают помехи для воздушного сообщения, и даже для радиоволн.

• применение ВЭС вызывает локальное ослабление силы воздушных потоков, мешающее проветриванию промышленных районов и даже влияющее на климат.

• для использования ВЭС, необходимы огромные площади много больше, чем для других типов электрогенераторов

1.3 Геотермальные источники энергии

Геотермальная энергия – это энергия внутренних областей Земли.

Извержение вулканов наглядно свидетельствует об огромном жаре внутри планеты. Ученые оценивают температуру ядра Земли в тысячи градусов Цельсия.

Геотермальное тепло – это тепло, содержащееся в подземной горячей воде и водяном паре, и тепло нагретых сухих пород.

Геотермальные тепловые электростанции (ГеоТЭС) преобразуют внутреннее тепло Земли в электрическую энергию. Источниками геотермальной энергии могут быть подземные бассейны естественных теплоносителей – горячей воды или пара. По существу, это непосредственно готовые к использованию «подземные котлы», откуда воду или пар можно добыть с помощью обычных буровых скважин. Полученный таким способом природный пар после предварительной очистки от газов, вызывающих разрушение труб, направляется в турбины, соединенные с электрогенераторами.

Использование геотермальной энергии не требует больших издержек, так как в данном случае речь идет об уже «готовых к употреблению», созданных самой природой источниках энергии. [8]

Преимущества

• Использование геотермальной энергии не требует больших издержек, так как в данном случае речь идет об уже «готовых к употреблению», созданных самой природой источниках энергии

Недостатки

• возможность локального оседания грунтов

• пробуждения сейсмической активности

• выходящие из-под земли газы создают в окрестностях немалый шум и могут, к тому же, содержать отравляющие вещества

• ГеоТЭС построить можно не везде, потому что для ее постройки необходимы геологические условия.

1. Приливные электростанции

Использование энергии приливов в России началось еще в ХІ веке, когда на берегах Белого и Северного морей появились мельницы и лесопилки. Два раза в сутки уровень океана то поднимается под действием гравитационных сил Луны и Солнца, притягивающих к себе массы воды, то опускается. Вдали от берега колебания уровня воды не превышают 1 м, но у самого берега они могут достигать 13-18 метров.

Для устройства простейшей приливной электростанции (ПЭС) нужен бассейн – перекрытый плотиной залив или устье реки. В плотине имеются водопропускные отверстия и установлены гидротурбины, которые вращают генератор. [3]

Считается экономически целесообразным строительство приливных электростанций в районах с приливными колебаниями уровня моря не менее 4 метров. В приливных электростанциях двустороннего действия турбины работают при движении воды из моря в бассейн и обратно. Приливные электростанции двустороннего действия способны вырабатывать электроэнергию непрерывно в течение 4-5 часов с перерывами в 1-2 часа четыре раза в сутки. Для увеличения времени работы турбин существуют более сложные схемы – с двумя, тремя и большим количеством бассейнов, однако стоимость таких проектов весьма высока

Преимущества

• дешёвая энергия

• возобновляемый ресурс

Недостаток

• они строятся только на берегу морей и океанов

• развивают не очень большую мощность

• приливы бывают всего лишь два раза в сутки

• они нарушают нормальный обмен соленой и пресной воды и тем самым – условия жизни морской флоры и фауны

• они влияют и на климат, поскольку меняют энергетический потенциал морских вод, их скорость и территорию перемещения

1. Описание этапов работы над проектом

Работа над проектом делилась на несколько этапов.

Во-первых, необходимо было определиться с темой проекта. Я выбрал тему ,, Альтернативные источники энергии’’. Так же я поставил цели и задачи проектной работы. Как только были поставлены цели и задачи, я приступил к сбору материала. Для этого я использовал литературу и различные интернет ресурсы. После чего составил план работы над проектом. Изучив материал, мы с наставником приступили к его обработке. Знакомясь с литературой по данному вопросу, я узнал о различных источниках получения энергии, традиционных и не традиционных. Выяснил недостатки и преимущества альтернативных источников энергии.

После оформления проектной работы, я приступил к созданию презентации, для защиты работы. Продуктом моей проектной деятельности является презентация ,, Альтернативные источники энергии’’, которую можно использовать на уроках физики в 9 классе по теме получение и передача электроэнергии, а так же в 11 классе по теме производство и передача электроэнергии.

Заключение

Электроэнергия – основа любых процессов во всех отраслях народного хозяйства, главное условие создания материальных благ и повышения уровня жизни людей. Она сегодня является важнейшей движущей силой мирового экономического прогресса, и от её состояния напрямую зависит благополучие миллиардов жителей планеты. 

Энергетика занимает существенное место в статье расходов каждой семьи. Ее эффективное использование позволит значительно снизить издержки. Все чаще в наших квартирах «прописываются» компьютеры, посудомоечные машины, кухонные комбайны и многое другое. Возросшее энергопотребление приводит к дополнительному потреблению не возобновляемых природных ресурсов: уголь, нефть, газ. При сжигании топлива в атмосферу выбрасывается углекислый газ, что приводит к пагубным климатическим изменениям. Экономия электричества позволяет сократить потребление природных ресурсов, а значит, и снизить выбросы вредных веществ в атмосферу.
Работая над проектом, я пришел к выводу, что альтернативные источники энергии неплохая замена традиционным, так как они более безопасны для экологии. Из альтернативных источников энергии, на мой взгляд, более приемлемым и выгодным для нас СЭС и ВЭС, так как они более экономичны и экологичны.

Так как в нашей области, по многим причинам, сложно применить некоторые альтернативные источники энергии, то необходимо экономить электроэнергию:

• Не забывайть выключать свет.

• Использовать энергосберегающие лампочки и бытовую технику класса А.

• Хорошо утеплять окна и двери.

Список использованных источников и литературы

1.С. Гибилиско. Альтернативная энергетика без тайн. /Стэн Гибилиско; [пер.с англ. А.В.Соловьева]. – М.: Эксмо. 2010. – 368 с. – (без тайн)

2.Р.В. Городов. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учебное пособие / Р.В. Городов, В.Е. Губин, А.С. Матвеев. – 1-е изд. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – 294 с.Плачкова С.Г, Плачков И.В.

3. Ю. Сибикин. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии: учебное пособие/ Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин. –М.: КНОРУС, 2010. – 232 с.

4.Свен Уделл. Солнечная энергия и другие альтернативные источники энергии. –М.: Знание, 1980.

Интернет-ресурсы

5.Солнечная энергия: что такое, как применяют распространение в России [интернет ресурс] режим доступа: https://alter220.ru/solnce/solnechnaya-energiya.html#i

6.Принцип действия и устройства ветрогенератора [интернет ресурс] режим доступа: https://tcip.ru/blog/wind/printsip-dejstviya-i-raboty-vetrogeneratora.html

7. Проект "Альтернативные источники энергии’’ [интернет ресурс] режим доступа: https://salteco.in.ua/technology/vetroenergetika#istoriya

8.Геотермальная энергия. Источники геотермальной энергии [интернет ресурс] режим доступа: https://alternativenergy.ru/energiya/320-geotermalnaya-energiya.html

9. Как используют солнечную энергию[интернет ресурс] режим доступа: https://realproducts.ru/kak-ispolzuyut-solnechnuyu-energiyu/

10.Малые ветряные установки. Использование энергии ветра [интернет ресурс] режим доступа: https://zeleneet.com/malye-vetryanye-ustanovki-ispolzovanie-energii-vetra-chast-2/1037/

Приложение 1. «Виды промышленных электростанций»

ГЭС ТЭС

АЭС

Приложение 2. «Структура солнечной батареи»

Приложение 3

СЭС

Приложение 4 « Схема ветрогенератора с горизонтальной осью вращения»

ВЭС

Приложение 5

ГеоТЭС

ПЭС