Transcript Солнечный коллектор - Средняя школа при посольстве России

Средняя общеобразовательная школа при Посольстве
России в Монголии
ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА
(систематизация способов получения электрической энергии из
лучистой энергии солнца, с элементами прогнозирования их
развития)
Выполнил:
Учащийся 7 класса «Б»
О.Насанбаяр
Г.Улан-Батор, 2013 год
Солнечная энергетика(гелиоэнергетика) —
направление нетрадиционной энергетики,
основанное на непосредственном использовании
солнечного излучения для получения энергии в
каком-либо виде.
Внимание! Презентация работает на гиперссылках
Наше Солнце – это огромный светящийся газовый шар,
внутри которого протекают сложные процессы и в результате
непрерывно выделяется энергия. Энергия Солнца является
источником жизни на нашей планете. Солнце нагревает
атмосферу и поверхность Земли. Благодаря солнечной
энергии дуют ветры, осуществляется круговорот воды в
природе, нагреваются моря и океаны, развиваются растения,
животные имеют корм. Именно благодаря солнечному
излучению на Земле существуют ископаемые виды топлива.
Солнечная энергия может быть преобразована в теплоту или
холод, движущую силу и электричество.
Как заставить солнце работать на
себя, как сделать процесс извлечения
энергии из солнечных лучей
несложным, рентабельным и
дешевым?
Для того чтобы ответить на этот
вопрос необходимо провести анализ
имеющихся способов преобразования
лучистой энергии и попробовать
спрогнозировать их эволюцию в
ближайшем будущем.
Потенциал солнечной энергии
Солнце обеспечивает
нас в 10 000 раз большим
количеством бесплатной
энергии, чем фактически
используется во всем мире.
Только на мировом
коммерческом рынке
покупается и продается чуть
меньше 85 триллионов
(8,5 x 1013) кВт·ч энергии в
год.
Цели и задачи работы:
Я выбрал эту тему, потому что мне хотелось больше узнать про
солнечную энергию, способы её преобразования. Я думаю, что преобразование
лучистой энергии в электрический ток – единственный, экологический способ
получения электрического тока в будущем. Но моя главная задача
спрогнозировать возможные методы преобразования энергии солнца в
индивидуальной солнечной энергетике.
Цель работы: С помощью системного оператора провести
систематизацию способов преобразования лучистой
энергии в другие виды энергии полезные для человека.
Задачи:
1.Найти и систематизировать информацию по
преобразованию лучистой энергии солнца в различных
источниках.
2.Применить «системный оператор» для анализа
конструктивных особенностей строения солнечных коллекторов
и батарей.
3.Познакомится с новыми разработками в этой области
Солнечные лучи
Пассивное - проект которых
разработан с
максимальным учетом
местных климатических
условий
Абсорбер
Солнечные печи
Солнечные системы
Плоские
Параболические
Солнечные коллекторы
Бойлер
Трубопроводы
Активное использование
солнечной энергии
осуществляется с помощью
солнечных коллекторов и
солнечных систем.
Фокусирующие
Тепловые
электростанции
Трубчатые
вакуумированные
Фотоэлектриче
ские системы
Индивидуальная
солнечная
энергетика
Тарельчатые
Концентраторы
Электростанции
Системы с аккумулятором
Солнечные насосы
Системы, присоединённые к сети
Системы с
генераторами
Фотоэлекрические
установки
Системный оператор
Над-система
в прошлом
Над-система
в настоящем
Над-система
в будущем
Солнечные лучи
Солнечные лучи
(лучистая энергия
прошедшая через
атмосферу)
(лучистая энергия
прошедшая через
атмосферу)
Солнечные панели
установленные на
искусственных спутниках
Земли
система
в прошлом
система
в настоящем
Солнечный коллектор
принцип :
Солнечная батарея
принцип:
Солнце-электричество
солнце - вода - пар
Под-система
в прошлом
Под-система
в настоящем
Теплоноситель (вода или
воздух),Коллекторы, Баланс
вентили, Контрольный
вентиль, Насос,
Расширительный бак
Пластины проводника,
Антибликовое покрытие,
Кремний п- и р- типа,
Металлическая подложка,
Стеклянное покрытие,
Фотоэлемент, Каркас, Рама
Экраны прошлого
Экраны настоящего
система
в будущем
Индивидуальные
браслеты для приема
микроволн
Гелиоактивное
биологическое
вещество
Под-система
в будущем
Биологическая энергия
преобразуется в
электрическую, миниатюрные
конденсаторы и аккумуляторы
на основе углеродных
нанотрубок
Экраны будущего
Путешествие в прошлое
 Доподлинно известно, что около 3000 лет
назад султанский дворец в Турции
отапливался водой, нагретой солнечной
энергией.
 Древние жители Африки, Азии и
Средиземноморья получали поваренную
соль, выпаривая морскую воду
 Шведский ученый Н. Соссюр построил
первый водонагреватель. Вода, налитая в
немудреное приспособление, нагревалась
солнцем до 88°С.
 В 1774 году великий французский ученый
А. Лавуазье впервые применил линзы для
концентрации тепловой энергии солнца.
Первые солнечные батареи, способные преобразовывать солнечную энергию
в механическую, были построены во Франции. В конце XIX века на Всемирной
выставке в Париже изобретатель О. Мушо демонстрировал инсолятор аппарат, который при помощи зеркала фокусировал лучи на паровом котле.
Котел приводил в действие печатную машину, печатавшую по 500 оттисков
газеты в час. Через несколько лет в США построили подобный аппарат
мощностью в 15 лошадиных сил.
Пассивные солнечные системы
Один из методов применения пассивных технологий солнечной энергетики
для обустройства офисов и жилых помещений. Суть этого метода заключается в
использовании солнечного света в качестве альтернативы электрическим лампам
и светильникам. Необходимость построения систем естественного освещения
нужно продумывать на начальных стадиях планировки здания, так как здесь
очень важную роль играет структура крыши дома, расположение окон. Помимо
эстетического и психологического удовлетворения, системы естественного
освещения могут помочь владельцам сэкономить на электричестве и выделиться
среди когорты ценителей необычных архитектурных решений
Гелиоконцентраторы
Метод фокусировки солнечных лучей для выработки электричества или
тепла, по причине дороговизны и сложности изготовления огромных линз,
используют массивы вогнутых зеркал (классические зеркальные панели или
листы полированного алюминия). Зеркала являются составной частью
гелиоконцентратора – установки, собирающей параллельные солнечные
лучи в одной точке. Если в эту точку-фокус поместить трубу с
теплоносителем (водой или другой жидкостью), она нагреется.
Солнечный коллектор
Солнечный коллектор (инсоляор) — устройство для
сбора тепловой энергии Солнца, преобразующее
её в тепловую энергию теплоносителя (вода).
Строение солнечного коллектора
1. Коллекторы
2. Баланс вентили
3. Контрольный
вентиль
4. Насос
5. Бак
6. Расширительный
бак
Солнечная батарея
Солнечная батарея — несколько объединённые
фотоэлектрические преобразователи
(фотоэлементов) — полупроводниковых
устройств, прямо преобразующих солнечную
энергию в постоянный электрический ток.
Kак устроена солнечная батарея
Тонкая пластина состоит из двух
слоев кремния с различными
физическими свойствами.
Внутренний слой представляет
собой чистый
монокристаллический кремний,
обладающий "дырочной
проводимостью" (p-тип).
Снаружи он покрыт очень
тонким слоем «загрязненного»
кремния, например с примесью
фосфора (n-тип).
Строение солнечной батареи
1.
а)
б)
в)
г)
д)
е)
ж)
1.
Фотопластинки
Пластины проводника
Антибликовое покрытие
Кремний п- и р- типа
Металлическая подложка
Стеклянное покрытие
Фотоэлемент
Каркас
Рама
Как работают солнечные панели
Фотоэлектрического преобразователя (ФЭП). Это полупроводниковые
устройства, напрямую преобразовывающие солнечную энергию в
электричество, основаном на фотовольтаическом эффекте
Фотоэлектрические системы, присоединённые к сети
В условиях централизованного
энергоснабжения, подключенная к сети
фотоэлектрическая система может
обеспечивать часть необходимой нагрузки,
другая часть при этом поступает из сети. В
этом случае аккумулятор не используется.
Фотоэлектрические системы с аккумулятором
Даже в самых неблагоприятных условиях и в
отдаленных пунктах фотоэлектрическая
энергия, сохраняемая в аккумуляторах, может
питать необходимое оборудование (
осветительные приборы, сенсоры,
звукозаписывающее оборудование, бытовые
приборы, телефоны, телевизоры и
электроинструменты.)
Производство электроэнергии - Космическая
солнечная электростанция
Основной принцип идеи солнечных
космических электростанций
заключается в том, что установки,
расположенные на поверхности Луны,
или в космосе концентрируют
солнечное излучение и передают его в
виде микроволнового пучка на
приемник, расположенный на
поверхности Земли.
В целом, идею привлекательности космических солнечных электростанций
можно пояснить так. Если на геостационарной орбите Земли разместить
полосу шириной 1 километр, то такая полоса за один год получит 212
тераватт энергии. И это при том, что энергоемкость ВСЕХ разведанных
запасов нефти составляет не более 250 тераватт.В целом космическая
энергосистема выглядит так: зеркала-концентраторы направляют на
солнечную панель излучение, которое преобразуется в мощный
микроволновый луч с частотой 2,5 – 6 Ггц, который и направляют на
приемную станцию, расположенную на поверхности Земли.
Достоинства и недостатки
Достоинства
Общедоступность и неисчерпаемость источника.
Теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует
вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может
изменить альбедо земной поверхности и привести к изменению климата (однако
при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно).
Недостатки
Зависимость от погоды и времени суток.
Как следствие необходимость аккумуляции энергии.
Высокая стоимость конструкции.
Необходимость постоянной очистки отражающей поверхности от пыли.
Нагрев атмосферы над электростанцией.
Обзор последних разработок
Американским ученым удалось обнаружить
в реке Потомак бактерию, способную
вырабатывать электричество. Эта бактерия
получила название «геобактер».
бактерия Geobactersulfurreducens способна
производить электричество, если пребывает
на графитовом электроде или на
поверхности иного проводника. Фактически,
она поглощает органические субстанции,
превращая их в электроэнергию.
Биогенератор постоянного тока
Гелиоактивное биологическое
вещество
•
Познакомившись с основными параметрами работы,
конструкцией гелиоустановок на подсистемном уровне (от
простой механической к тепловой к электрической к более
оргизованной энергии - биологической) можно предположить что
в недалеком будущем появиться биологически активное вещество
состоящее из бактерий, способных вырабатывать электричество
в топливных элементах за счет преобразования химической
энергии в электрическую или бактерий способные производить
электроэнергию непосредственно. Это вещество можно назвать
гелиоактивным биологическим веществом. Которое можно
принимать ввиде таблеток, которые активизирую биологическую
деятельность и преобразуют её в электрическую
Индивидуальные браслеты для приема
микроволн
Познакомившись с основными параметрами работы, конструкцией
гелиоустановок на надсистемном уровне (количество солнечной энергии
значительно теряется проходя через атмосферу земли) можно предположить
что в недалеком будущем гелиоустановки будут находится в космосе. а
электроэнергия будет передоваться с помощью микроволн на
индивидуальнве браслеты для питания сотовых телефонов,, электронных
часов, ноотбуков и т.д.
Обзор последних разработок
Диодные часы на солнечной батареи .
Время с точностью до минуты можно
определить благодаря четырем
дополнительным светодиодам,
вмонтированным в крестовину каркаса.
Брелок LED фонарик, самозаряжаемый на
солнечной батарее (3 светодиода)
Список использованных источников
Литература
•
Поиски жизни в Солнечной системе: Перевод с английского. М.: Мир, 1988 г., с. 44-57
•
Жуков Г.Ф. Общая теория энергии.//М: 1995., с. 11-25
•
Дементьев Б.А. Ядерные энергетические реакторы. М., 1984, с. 106-111
•
Тепловые и атомные электрические станции. Справочник. Кн. 3. М., 1985, с. 69-93
•
Энциклопедический словарь юного астронома, М.:Педагогика,1980 г., с. 11-23
•
Видяпин В.И., Журавлева Г.П. Физика. Общая теория.//М: 2005,с. 166-174
•
Дагаев М. М. Астрофизика.//М:1987,с. 55-61
•
Тимошкин С. Е. Солнечная энергетика и солнечные батареи. М., 1966, с. 163-194
•
Илларионов А. Г. Природа энергетики.//М: 1975., с. 98-105
Web-sites
•
http://www.stroyca.ru
•
http://www.astro.alfaspace.net
•
http://www. solbat.narod.ru/1.htm
•
http://www. sunenergy.4hs.ru
•
http://solar-battery.narod.r
•
http://radioskot.ru
Источники информации:
•
wikipedia.org
•
sharp-world.com
•
eetimes.com
•
gagadget.com