Transcript Альтернативные источники энергии и перспективы их

Типы источников
Преобразуют в энергию
Ветряные
Движение воздушных масс
Геотермальные
Тепло планеты
Солнечные
Электромагнитное излучение солнца
Гидроэнергетические
Движение воды в реках или морях
Биотопливные
Теплоту сгорания возобновляемого
топлива
Основу солнечной энергетики составляют
солнечные батареи - устройства для преобразования
энергии Солнца в электричество
Проблемы широкого внедрения солнечных батарей:
 Относительно низкий КПД (порядка 4 – 20 %)
 Относительно низкая выходная мощность (от
долей ватта до десятков ватт)
 Зависимость выработки электроэнергии от
погодных условий, времени года и времени суток
 Относительно высокая стоимость элементов
солнечной батареи (от 40 $ и выше)
Цель работы: изготовить солнечную
батарею и исследовать эффективность её
работы в зависимости от времени года,
времени суток и погодных условий
Элементарная солнечная
батарея изготавливается из
оксида меди, так как обычная
технология изготовления
солнечных элементов на
основе кремния доступна
лишь для промышленного
производства. Окись меди один из первых материалов, в
котором учёные открыли
фотоэлектрический эффект.
Для работы нам понадобятся
электрическая плита
мощностью порядка 1 кВт и
лист меди размером около 45
кв. см.
В процессе отжига на
медном листе
образуется тонкий
слой оксида меди,
который в паре с
листом чистой меди и
будет образовывать
основу солнечного
элемента
В целом для изготовления солнечного элемента нам
необходимы вполне доступные материалы:
 1. Два листа меди площадью примерно 45 кв. см.

2. Два зажима "крокодильчика".
 3. Чувствительный микроамперметр, который может измерить
промежутки между 10 и 50 микроамперами.

4. Электрическая печь не меньше 1100 ватт мощности, чтобы
горелка становилась красной.
 5. Пластиковая бутылка с отрезанным горлышком
(2-х литровая бутылка от минералки).
 6. Столовая соль ( пара столовых ложек.)

7. Вода из-под крана.
 8. Наждачная бумага или дрель с такой насадкой (абразивной)
 9. Ножницы по металлу для обрезки медного листа.
В конце работы
мы получим
установку
следующего вида
Нам понадобится для накопления энергии,
вырабатываемой солнечной батареей.
Газовый аккумулятор был изобретен в 1955 году советским
инженером А. Пресняковым. Важное преимущество газового
аккумулятора - простота устройства и высокая экономичность.
Для его изготовления не требуются цветные металлы и
дорогостоящие материалы. Эксплуатационные качества
газового аккумулятора также весьма высоки. Газовый
аккумулятор можно долго хранить как в заряженном, так и в
разряженном состоянии, и это не отразится на его
работоспособности. Газовые аккумуляторы - конструктивно
новые источники тока. Их создание стало возможным только
после того, как были найдены вещества, способные поглощать
газы в большом количестве и удерживать их в себе. Такие
вещества называются адсорбентами. Один из лучших
адсорбентов - активированный уголь. Поглощая газы, он сам не
участвует в химических реакциях.
Конструкция самодельного газового аккумулятора показана на рисунке. В
емкость 1 налит электролит 2. В электролит опущены два электрода,
которые состоят из стержня 3 и мешочка 4 с активированным или древесным
углем 5. Предохраняет мешочки от смещения перегородка 6, которая
изготавливается из любого электроизоляционного материала. Емкость
закрывается крышкой 7.
Работает аккумулятор следующим образом. При
зарядке, когда к электродам подключено
напряжение, электролит разлагается на водород и
хлор.
Электрод,
присоединенный
к
отрицательному проводу, будет поглощать
водород, а к положительному — хлор. Таким
образом, создается разность потенциалов. В
качестве электролита в газовых аккумуляторах
можно применять растворы различных солей,
кислот и щелочей. Подбирая электролит, можно
осуществить его электролиз на те или иные газы и
получить различную электродвижущую силу и
емкость аккумулятора.
Основным устройством, использующим энергию
ветра является ветрогенератор - устройство для
преобразования энергии ветра в электрическую
энергию
Проблемы широкого внедрения ветрогенераторов:


Отсутствие постоянных ветров достаточной
силы
Необходимость создания открытых пространств
для эффективной работы ветрогенераторов
Цель работы: изготовить ветрогенератор
и исследовать эффективность его работы,
т.е. определить общее количество
электроэнергии, вырабатываемой
ветрогенератором на протяжении года
Нам понадобятся пять элементов,
общие для всех вариантов ветрогенераторов
• Генератор
• Ветроколесо
• Устройство, разворачивающее ветроколесо к
ветру
• Мачта
• Аккумуляторы и электроника управления
Генератор на
12 – 30 В с
низкой частотой
оборотов
Лопасти изготавливаются из куска ПВХтрубки диаметром 150 мм и длиной 60 см
Так выглядит ветроколесо в сборе, после
присоединения лопастей к ступице
Флюгер
помогает
ветрогенера
тору
ориентирова
ться по
ветру
Электроника
управления
служит для
стабильной
зарядки
аккумулятора
Примерно так
выглядит
ветрогенератор
в сборе
Типичным устройством данного вида энергетики
является биологическая батарея - устройство для
преобразования биохимических энергий в
электричество
Проблемы широкого внедрения биологических
батарей:
 Возможно, отсутствие серьёзных
исследовательских работ в этом направлении (в
Интернете мы таковых не нашли)
 Невысокая выходная мощность устройств
Цель работы: изготовить биологическую
батарею и исследовать её работу в зависимости
от состава питательной среды и температуры
По единственному (!) описанию в сети Интернет биологическая
батарея состоит из 12 элементов, представляющих собой пластмассовые
сосуды диаметром 50 и высотой 100 мм), в которые насыпан порошок из
рисовых чешуек, а также установлены электроды (анод и катод). Бактерии
(безопасные для окружающих), размножающиеся в этой среде при наличии
воды, дают (при 12 сосудах) ток около 40 мА при напряжении 6 В. Запаса
питательной среды хватает на полгода непрерывной работы элемента.
Биологические элементы с питательной средой, состоящей из бананов и
неорганических солей, питают в течение суток электронные устройства
мощностью до 3,7 Вт (0,76 В х 4,92 А), Бананы могут быть заменены
виноградом, дыней и т. п.
В Интернете очень мало описаний
биологических батарей, к тому же все они
сводятся к одному и тому же источнику
(книге 1977 г. в.). Исследовательские работы
в этом направлении, видимо, не проводились,
или же они не опубликованы . Это открывает
широкие перспективы для исследовательской
деятельности.
Мы видим своей основной задачей
исследование работы биологической батареи
с питательной средой на основе продуктов,
произрастающих в местных климатических
условиях
То, что мы знаем –
ограничено. То, чего
мы не знаем –
бесконечно.
П.С. Лаплас