Исследовательская работа «Ветряная электростанция – здоровое будущее планеты»

Министерство образования и науки РБ

Октябрьский район г.Улан-Удэ

МАОУ «СОШ №57»

Республиканская научно-практическая конференция

для учащихся 1-8 классов

«Секреты мастеров»

Номинация: «Моделирование и конструирование из разных материалов»

Тема: «Ветряная электростанция – здоровое будущее планеты»

Автор: Ишмухаметов Ильяс, ученик

3Б класса, МАОУ «СОШ №57» г.Улан-Удэ

Домашний адрес: 140а квартал, 19-33,

Телефон: 89833325231

Руководитель: Норбоева Татьяна Валерьевна

Телефон: 89835357323

Улан-Удэ

2018г.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 2

I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 2-3

II. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 3-4

III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 5

Список литературы. 6

Приложение

Введение

Одним из важнейших открытий в истории человечества является изобретение электричества. Без электричества нельзя представить нашу жизнь. Однако при производстве электроэнергии наносится большой вред окружающей среде и экологии.

Так при производстве электроэнергии на теплоэлектростанциях в атмосферу выбрасывается большое количество вредных веществ от продуктов сгорания угля или нефтепродуктов. При строительстве гидроэлектростанций сооружаются большие плотины и вследствие чего затопляются обширные территории земли, так же нарушается экосистема реки. На атомных электростанциях возникает проблема хранения отработанного радиоактивного топлива, которое очень токсично.

В наше время потребление электричества возрастает с каждым днем, при этом ресурсы нашей планеты уменьшаются, и возникает вопрос об использовании экологически чистых видов энергии не причиняющий вред окружающей среде.

На уроке окружающего мира я узнал, что одним и таких видов энергии является сила ветра, и что еще важно - запасы силы ветра неисчерпаемы.

А можно ли создать такую электростанцию дома и действительно ли ветряная электростанция не наносит вред окружающей среде. Захотелось найти ответ на эти вопросы.

Таким образом, целью моей работы является изготовление действующей модели ветряной электростанции.

Объект: получение электрической энергии.

Предмет: ветряная электростанция.

Задачи:

1. Проанализировать научную литературу по проблеме исследования.

2. Изучить принцип действия и устройство электростанции.

3. Изготовить модель ветряной электростанции.

Практическая значимость: создание модели ветряной электростанции для практического использования в быту.

При выполнении проекта были использованы следующие основные методы исследования:

• изучение интернет-материала;

• теоретический анализ научной литературы;

• конструирование и сборка модели ветряной электростанции;

• физический эксперимент.

Теоретическая часть

Устройства, которые преобразуют энергию ветрового потока в механическую энергию с последующим её преобразованием в электрическую энергию называют ветрогенераторами.

Первый ветряк, использующийся для производства электроэнергии, был построен в Шотландии в июле 1887 г. профессором Джеймсом Блит в колледже Андерсона. Его диаметр был равен 10 метрам. Он была установлен в саду его коттеджа и использовался для зарядки аккумуляторов. Аккумуляторы в свою очередь были нужны для питания освещения в коттедже. Блит предложил излишки электроэнергии для освещения главной улицы, однако, жители отклонили предложение, поскольку они думали, что электричество было "работой дьявола." Несмотря на это, Блит построил ветряные турбины для поставки аварийного питания местного лазарета и диспансера. Никто не обратил внимания на его изобретение, посчитав их экономически невыгодными.

В наши дни с развитием техники ветрогенераторы стали мощнее и производительнее, но принцип действия остался прежним: сила ветра вращает лопасти ветряного колеса, которое передает крутящий момент на вал генератора посредством системы передач, в дальнейшем в генераторе происходит преобразование механической энергии в электрическую.

Производительность ветрогенератора зависит от размеров лопастей и генератора, а так же от высоты расположения ветрогенератора. Воздушные потоки на разной высоте ведут себя неодинаково. Вблизи земли их сила снижается, и скорость замедляется из-за ландшафта, тормозящего перемещение ветра. Чем выше находится ветряное колесо, тем мощнее поток воздуха, попадающий на него.

Устройство ветрогенератора.

Плюсы и минусы ветряных электростанций.

Плюсы.

Ветряные электростанции сегодня довольно востребованы, что связано с рядом причин.

Во-первых, производство электроэнергии таким способом намного дешевле, да и позволяет экономить богатства недр.

Во-вторых, запасы силы ветра неисчерпаемы.

В-третьих, такие мельницы имеют простое устройство, поэтому их монтаж производится довольно быстро.

В-четвертых, такие устройства абсолютно безопасны для окружающей среды, что тоже очень важно.

Минусы.

С другой стороны, как и любой другой источник энергии, ветряные электростанции имеют и минусы.

Во-первых, ветряные конструкции работают довольно шумно, значит, располагать их нужно вдали от жилых объектов.

Во-вторых, такие мельницы могут стать помехой для радио- и телеприборов. Еще один минус – подобные установки могут навредить летящим птицам, поэтому возводить их нужно там, где нет мест их миграции и гнездования.

Таким образом плюсов применения больше, чем минусов. Кроме этого ветрогенераторы можно использовать совместно с другими экогически чистыми источниками энергии, например с солнечными батареями.

Практическая часть

Мы познакомились с теоретическим материалом, теперь попробуем сами собрать макет ветряной станции.

Основанием ветряной электростанции послужила дощечка из фанеры. На основание установили башню, сделанную из металлического профиля и конструктора. Лопасти винта выполнены из жести. В качестве генератора использовали электрический моторчик от игрушечного автомобиля. Генератор закрепили на башне стяжкой, а башню закрепили на основании с помощью саморезов.

Сборка электрической цепи:

- К контактам генератора припаяли медные провода

- От генератора провода подсоединили к потребителю электричества. У нас это - маленькая электрическая лампочка (светодиод)

- Для определения электрического тока в цепи использовали прибор для измерения силы тока – амперметр. Данный амперметр подсоединили к электрической цепи.

Теретически - при вращении лопастей винта, вращение передается на генератор. В генераторе механическая энергия вращения преобразуется в электрическую. Проверим.

Опыт №1

Проверим как работает наша станция на улице. Я вышел во двор дома. Сила ветра была 3-5 м/с, амперметр показал отклонение, значит наша ветряная станция работает.

Опыт№2

А как привести генератор в действие дома? Роль воздушных потоков выполнил мамин фен. Под действием воздушного потока пропеллер начинает вращаться, приводя в движение вал генератора. Магнитное поле внутри генератора вызывает направленное движение электронов (ток) в проводниках вращающихся на валу. Нам остается только подключить светодиод к генератору, чтобы показать как используя силу ветра получить электроэнергию. Ветер дует - ветряк крутится - генератор вырабатывает ток - светодиод горит.

Опыт №3

А как использовать, полученную энергию? Что чаще всего нуждается в подзарядке? Ну, конечно же телефон. Мы подключили к контактам генератора зарядное устройство от телефона…и он начал заряжаться!

Заключение

Мы построили действующий макет ветрогенератора и на его основе изучили возможность преобразования механической энергии силы ветра в электрическую. Подключив к контактам генератора зарядное устройство от телефона, можно заряжать в ветряную погоду сотовый телефон, находясь, например, на природе или на даче, где нет электричества.

Ветряки используют неисчерпаемую энергию ветра и при этом никак не загрязняют окружающую среду.

Также, установка ветрогенераторов будет более выгодной в нашей местности, так как отроги Хамар-Дабана в пригородной зелёной зоне достигают абсолютной высоты 1114 м, а высотные отметки на территории нашего города Улан-Удэ колеблются в пределах 500—800 м. Чем выше находится ветряное колесо, тем мощнее поток воздуха, попадающий на него.

Потому использование ветрогенераторов в наших условиях оказывается выгодным не только с точки зрения экологичности и возобновляемости, но и с экономической точки зрения. И пусть пока доля возобновляемой энергии в нашей республике невелика, но за ней будущее.

Список использованной литературы

• ВикипедиЯ – Свободная энциклопедия

• http://chudo-udo.com/enciklopediya-dlya-detey/vse-obo-vsem «Как сберечь нашу планету от загрязнения?»

• https://ru.wikipedia.org/wiki/ Возобновляемая энергия

Приложение1

ЭТАПЫ И ПОРЯДОК ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАКЕТА
ВЕТРЯНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

БАШНЯ

ГЕНЕРАТОР ЛОПАСТИ ВИНТА

Приложение2

СБОРКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

Приложение3

ОБЩИЙ ВИД ГОТОВОГО МАКЕТА

ВЕТРЯНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ