Актуальность. Энергия — удивительное явление. Ею пропитан наш мир. Энергия поднимает в космос ракеты, движет автомобилями, кораблями и самолетами, зажигает миллионы огней больших городов. Энергия дает нам свет, тепло, связь. Поэтому для нас очень важно получать достаточно энергии.
В древности люди обходились только деревянными дровами, а теперь энергию приходится добывать, откуда только можно!
Чтобы получить энергию из угля, нефти или газа, их придется сжечь: горячий огонь, который при этом получается, и позволяет добыть электричество. Но, к сожаленью, при этом в воздух выбрасываются целые тучи черного дыма и вредных химических отходов. Вдобавок, и нефть, и газ, и уголь выкапываются из-под земли, где запасы их могут скоро закончиться.
Зато когда получают энергию из ветра, солнца, воды, урана или биотоплива, ничего не дымит и не коптит в воздух. Это экологически чистая, «зеленая» энергия.
Гипотеза: Использование альтернативных источников энергии в промышленном масштабе позволит значительно улучшить экологию.
Цели работы: Обоснование актуальности и экологичности использования альтернативных видов энергии. Создание солнечного коллектора.
Задачи работы:
‒ Изучить альтернативные виды энергии;
‒ Рассмотреть возможности использования солнечной энергии в Республике Казахстан;
‒ Продемонстрировать принципы работы солнечного коллектора.
Предмет иобъект исследования: солнечная энергия, устройство солнечного коллектора.
Возобновляемые источники энергии доступны практически всем странам планеты, правда, в разном соотношении. Например, страны Европы уже давно используют возобновляемые источники энергии для выработки электричества. Здесь из них вырабатывается от 10 % (как в Нидерландах) до 29 % (в Дании) энергии. Казахстан обладает значительными ресурсами солнечной и ветровой энергии, огромен потенциал малых рек и геотермальных вод. Надо отметить, что в нашей республике использование возобновляемых источников энергии в производстве электричества поддерживает государство. В Казахстане даже действует специальный закон. И благодаря этой поддержке, в будущем ожидается рост выработки электроэнергии объектами ВИЭ.
Самые интересные современные технологии в области «зеленой энергии» были представлены на всемирной выставке EXPO-2017 вАстане.
Вообще, как ожидается, к 2020 году в Казахстане будет введено в эксплуатацию более 30 объектов возобновляемой энергетики общей мощностью 1850 Мегаватт (МВт). В целом на сегодня в нашей стране уже имеется запущенные проекты вобласти возобновляемой энергетики.
Казахстан занимает третье место в мире по объемам выбросов в атмосферу углекислого газа. При этом 80 % этих выбросов приходится на наш энергетический сектор, который использует традиционные источники энергии, о которых мы говорили в самом начале. Это нефть, газ, уголь.
1 этап: Я решил внести свою лепту вулучшение экологической обстановки вгороде. Чтобы собрать свой солнечный коллектор, я изучил строение стандартного солнечного водонагревателя.
Солнечный водонагреватель — это устройство, которое предназначено для производства горячей воды путём поглощения солнечного излучения, преобразования его в тепло, аккумуляции и передачи потребителю. Солнечный водонагреватель с вакуумным коллектором, наиболее эффективный, хотя и самый дорогой, состоит из двух основных элементов:
‒ наружного блока — солнечных вакуумных коллекторов;
‒ внутреннего блока — резервуара-теплообменника.
Солнечный вакуумный водонагреватель обеспечивает сбор солнечного излучения в любую погоду, ослабляя зависимость от внешней температуры. Коэффициент поглощения энергии коллекторов достигает 98 %, но из-за потерь, связанных с отражением света стеклянными трубками и их неполной светопроницаемостью, он ниже.
2 этап: Я собираю солнечный коллектор
Первоначально я подготовил материал для водонагревателя.
Нам понадобятся:
1) Медная трубка диаметром 19 мм и 10 мм для коллектора
2) Медная пластина для коллектора
3) Краска черная матовая, жаропрочная для покры
4) Фанера или OSB плита для корпуса
5) Теплоизоляция, чтобы водонагреватель мог работать в зимнее время
6) Стеклопакет или прозрачный пластик для закрывания корпуса
7) Резервуар, накопитель нагретой воды
Берем медную трубки диаметром 19 мм длинной 700 мм две штуки. Выпрямляем и наносим маркером отметки для отверстий 100 мм от края, через 70 мм 7 штук. Сверлим отверстия диаметром 10 мм. Далее берем медную трубку диаметром 10 мм длинной 700 мм 7 штук. Вставляем в просверленные отверстия, чтобы трубка вошла в трубу 19 мм не более 1–2 мм внутрь. Используя газовую горелку и медный припой, паяем медные трубки. Это наш коллектор.
Рис. 1
К собранному водонагревателю припаиваем медную пластину — это наш накопитель солнечной энергии. Для улучшения КПД нашего нагревателя красим коллектор с пластиной черной матовой, жаропрочной краской.
Собираем корпус. Из фанеры собираем корпус. Размер нашего нагревателя 600*800 мм. В боковых планках 100 мм от задней планки сверлим 4 отверстия для медной трубки диаметром 20 мм.
Рис. 2. Собираем корпус.
Рис. 3. Собираем корпус
Рис. 4. На дно корпуса укладываем базальтовую теплоизоляцию 50 мм
Рис. 5. Закрываем ее алюминиевой фольгой — это отражатель тепла
Вставляем медный коллектор в просверленные отверстия. Монтажной пеной заделываем отверстие между трубками и корпусом. Обклеиваем базальтовой теплоизоляцией боковые планки...
Рис. 6. Сверху корпус закрываем стеклопакетом или прозрачным пластиком
Медные трубки, выходящие из корпуса, запаиваем одну сверху, одну снизу по диагонали. Две оставшиеся трубки соединяем пластиковой трубой или гибким шлангом в теплоизоляции с накопительным баком. Нижняя трубка соединена с накопительным баком в нижней зоне, так как холодная вода опускается в низ, а горячая подымается вверх. В баке предусматриваем термометр для измерения температуры и входной и выходной кран 15 мм. Водонагреватель готов к использованию!
Рис. 7. Водонагреватель готов к использованию
Рис. 8. Водонагреватель готов к использованию
ВЫВОДЫ: Проведя данную работу, я убедился в том, что энергию солнца можно использовать людям для своих нужд. Современному человеку нужно много энергии. Почему бы не воспользоваться солнечной?!
Земля каждый день получает от Солнца в тысячу раз больше энергии, чем её вырабатывается всеми электростанциями мира. Солнечная энергия проникает во все уголки Земли, ее запасы неисчерпаемы для человечества. Наша задача состоит в том, чтобы научиться практически использовать хотя бы ее небольшое количество. Чтобы сохранить нашу планету для нашего будущего.
Литература:
- Физика для малышей Автор: Сикорук Леонид Леонидович., Издательство: Интеллектик, 2015 г.
- Физика — детям. ''Крутая механика для любознательных''
- https://ecotechnica.com.ua › Энергия › Солнце
- lifeandlight.ru › Свет и человек › Свет и быт
- house4u.com.ua/moy-perviy-solnechniy-kollektor.php
