Солнечная энергия - будущее Земли

Автор проекта

Килина Екатерина , ученица 7 Б класса МБОУ СОШ №15 города Сургута

Руководитель проекта

Заречнева Елена Викторовна, учитель технологии

Название проекта

Солнечная энергия - будущее Земли

Введение

Солнце играет исключительную роль в жизни Земли. Весь органический мир нашей планеты обязан Солнцу своим существованием. Солнце – это не только источник света и тепла, но и первоначальный источник многих других видов энергии (энергии нефти, угля, воды, ветра).

С момента появления на земле человек начал использовать энергию солнца. По археологическим данным известно, что для жилья предпочтение отдавали тихим, закрытым от холодных ветров и открытых солнечным лучам местам.

Пожалуй, первой известной гелиосистемой можно считать статую Аменхотепа III, относящуюся к XV веку до н.э. Внутри статуи располагалась система воздушных и водяных камер, которые под солнечными лучами приводили в движение спрятанный музыкальный инструмент. В Древней Греции поклонялись Гелиосу. Имя этого бога сегодня легло в основу многих терминов, связанных с солнечной энергетикой.

Проблема обеспечения электрической энергией многих отраслей мирового хозяйства, постоянно растущих потребностей населения Земли становится сейчас все более насущной.

Актуальность исследования

Энергия – не только один из чаще всего обсуждаемых сегодня понятий. Помимо своего основного физического содержания оно имеет многочисленные экономические, технические, политические аспекты. Человечеству нужна энергия, при этом потребности в ней возрастает с каждым годом. Дефицит энергии и ограниченность топливных ресурсов с всё нарастающей остротой показывают неизбежность перехода к нетрадиционным, альтернативным источникам энергии. Они экологичны, возобновляемы, основой их служит энергия Солнца и Земли.

Объект исследования

Солнце.

Предмет исследования

Свойства Солнца (энергия, тепло).

Гипотеза

Если старые способы выработки электроэнергии изживают себя в новом веке, постепенно становясь неактуальными и нерациональными по использованию, то альтернативные источники энергии будут достойной им заменой.

Цель работы

Изучение использования Солнечной энергии, возможностей замены «ископаемой энергии» на энергию Солнца.

Задачи

- изучить литературные источники по данной теме, найти информацию в сети интернет;

- проанализировать традиционные методы генерации электроэнергии;

- разработать и предложить свои варианты добычи электроэнергии.

Основная часть

Общепризнано, что основным фактором развития цивилизации является использование источников энергии. В основном мы используем традиционные энергоресурсы, такие как - нефть, уголь, природный газ.

Например, в год в мире потребляется столько нефти, сколько ее образуется за 2 млн. лет. В связи с этим последнее время большое внимание уделяется так называемым возобновляемым источникам энергии, таким как энергия ветра, солнца, прилива и т.д.

Солнце – это самый сильный источник энергии для нашей планеты. Без солнечного тепла и света любая жизнь на Земле не была бы возможна. Все наши повседневные дела включают в себя использование энергии. Она необходима для передвижения транспорта и приготовления пищи, для работы и отдыха, для обогрева и охлаждения помещений. И даже для того, чтобы произвести один вид энергии, приходится затрачивать другой.

Впервые на практическую возможность использования людьми огромной энергии Солнца указал основоположник теоретической космонавтики К.Э. Циолковский в 1912 году во второй части своей книги: “Исследования мировых пространств реактивными приборами”. Он писал: “Реактивные приборы завоюют людям беспредельные пространства и дадут солнечную энергию, в два миллиарда раз большую, чем та, которую человечество имеет на Земле”.

Энергия солнца может использоваться для множества задач. Она может быть использована как в земных условиях, так и в космосе. Одно из способов использования энергии Солнца – это преобразование солнечной энергии в электрическую, в так называемое солнечное электричество.

Преобразование солнечной энергии в электрическую имеет массу достоинств. Прежде всего это 100% надежность – Солнце от нас никуда не денется по прогнозам ученых еще несколько миллионов лет. Также это чистый и соответственно безопасный для здоровья источник энергии.

И что самое интересное, то только благодаря тому, что у нас есть Солнце мы и имеем практически все источники энергии. Исключением можно назвать энергию приливов и отливов, за которую ответственна Луна, и радиоактивные элементы, которые используются на атомных станциях. Энергия ветра полностью зависит от Солнца и разности температур им же и создаваемой. Энергия угля, нефти и природного газа также во власти химических процессов, которые происходят в недрах Земли под действием солнечных лучей. Все бы хорошо, но есть «маленькая» проблемка. Человечество с такой скоростью тратит ископаемые источники энергии, что восстанавливаться они никак не успевают. Пора бы и задуматься о замене «ископаемой энергии».

Исследование солнечной энергии

Потенциал солнечной энергии

Для преобразования солнечного света в электричество используют солнечные батареи. Впервые солнечные батареи применили при освоении Космоса в 1957 году. Они были установлены на спутнике и вырабатывали электрическую энергию для его работы.

Солнечная батарея – это фотоэлектрический генератор в виде панельного модуля, где многочисленные полупроводники выполняют свою задачу: фотоны света выбивают электроны из внешней оболочки атомов, цепь замыкается и вырабатывается электрический ток. Срок службы солнечной батареи не менее 25 лет. Чаще всего в них используются кремниевые элементы в виде пластин, соединенных последовательно проводниками. Все это устройство помещается в короб из закаленного стекла, что обеспечивает защиту от внешних воздействий.

Нужно заметить, что кремний второй по распространенности элемент в земной коре (первый кислород). Однако на изготовление солнечных батарей требуется чистый кремний, что составляет всего 2% от общего количества добываемого. Нехватка мировых потребностей для солнечной индустрии составляет более 15 тысяч тонн кремния в год.

На такой основе создаются целые солнечные электростанции. Современные, они бывают двух видов:

– фотоэлектрические, преобразующие солнечную энергию в электрическую посредством фотоэлектрического генератора;

– термодинамические, превращающие первую энергию в тепловую и лишь затем в электрическую.

Причем, вторые мощнее первых. А упомянутый кремний можно заменить другими полупроводниками. В странах, где электрическая энергия стоит дорого и достаточное количество солнечных дней в году, хозяева частных домов и владельцы офисов устанавливают солнечные батареи на крышах зданий и используют солнечное электричество без ущерба для собственного бюджета. Солнце заменяет 40-60% всех затрат на другие энергоносители. Иногда солнечного электричества полностью хватает на нужды дома и даже вырабатывается больше необходимого. Тогда хозяева продают его сервисным компаниям, таким образом пополняя свой семейный бюджет и окупая установку солнечных батарей.

Вторым вариантом применения солнечного света является использование его по прямому назначению. Самым простым и наиболее дешевым способом является нагрев воды в плоских солнечных коллекторах. Принцип действия такого устройства весьма прост.

В настоящее время "солнечное" оборудование – полноправный товар теплотехнического рынка Европы.

В заключение: кроме низкотемпературных систем, использующих солнечную радиацию естественной плотности (они, по мнению специалистов, наиболее эффективны), человечеством созданы и применяются в различных отраслях и установки, где для достижения высоких температур плотность излучения повышается в сотни и тысячи раз. Оно осуществляется гелиоконцентраторами, включающими зеркала или линзы, фокусирующие солнечные лучи. Так, концентраторы применяются в солнечных печах для плавки и термической обработки в особо чистых условиях при температуре 2300–3000 °С некоторых материалов, например, оксидов кремния и циркония. Одна из наиболее крупных таких печей, мощностью свыше 1 МВт, была построена в начале 1970-х гг. в Фон-Роме-Одейо (Франция). Концентрация солнечных лучей производится и для получения высоких температур в термодинамических солнечных электростанциях. Основными странами-потребителями солнечной энергии являются Швеция, Дания, Германия, Австрия, Израиль. Суммарная площадь тепловых электростанций составляет уже более 8 миллионов квадратных метров.

Заключение

Традиционные источники энергии сегодня становится всё более дорогим удовольствием и серьёзно бьёт как по карману простых потребителей, так и по бюджетам многих государств. В то же время солнечная энергия имеет ещё одно достаточно важное преимущество. В отличие от традиционных источников, этот тип ресурсов практически неиссякаем.

Запасы нефти, угля и газа очень скоро закончатся, а Солнце, как уверяют учёные, будет светить ещё очень, очень долго.

Материалы проекта

Презентация "Солнечная энергия - будущее Земли"

Использование в будущем солнечной энергии

Использование солнечного электричества в наше время

Солнечный коллектор

Как преобразуется солнечная энергия?

Концентраторы

Как экономят энергию за границей?

Исчезнувшая муха и усовершенствование солнечных батарей

Библиографические источники

1. Авезов Р.Р., Орлов А.Ю. Солнечные системы отопления и горячего водоснабжения Ташкент: Фан, 2008.

2. Андреев С.В. Солнечные электростанции. - М.: Наука, 2002.

3. Володин В.Е., Хазановский П.И. "Энергия, век двадцать первый". – М.: Знание, 2005.

4. Рубан С.С. Нетрадиционные источники энергии. - М.:Энергия, 2003.

5. Энциклопедический словарь юного техника, Москва, «Педагогика», 2000. - 512с.

Интернет - ресурсы

1. http://www.astrogalaxy.ru/679.html

2. http://www.apxu.ru/article/nontradit/autonom/sun.htm

3. http://www.myenergy.ru/popular/source/

4. http://www.powerinfo.ru/sun-power.php

5. http://ru.wikipedia.org/wiki/

6. http://www.stroitelstvosovety.ru/drugoe/solnechnye-batarei-svoimi-rukami

7. http://www.coolreferat.com/Энергия_солнца_3

8. http://www.stroyka74.ru/articles/solntse-dlya-doma/

9. http://galspace.spb.ru/index115.html

---