Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 19 июля, печатный экземпляр отправим 23 июля
Опубликовать статью

Молодой учёный

Альтернативные источники электроэнергии для дома

Научный руководитель
Физика
01.02.2021
201
Поделиться
Библиографическое описание
Шалаев, А. Н. Альтернативные источники электроэнергии для дома / А. Н. Шалаев, Л. Е. Хоромская. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2021. — № 2 (43). — С. 52-55. — URL: https://moluch.ru/young/archive/43/2337/.


Цели работы:

  1. Изучить литературу об электричестве и способах его получения.
  2. Создать рабочие макеты и попробовать извлечь с их помощью дополнительную энергию.
  3. По итогам эксперимента сделать выводы о возможном использовании моих конструкций в жизни.
  4. Создать макет возможного получения электроэнергии.

Все люди на земле используют электричество. Ежедневно мы пользуемся различными электроприборами, освещаем жилища и улицы. Электричество приводит в движение троллейбусы и трамваи, лифты и метро. На заводах и фабриках от электричества работают машины и станки. Электричество — великая сила! Трудно представить, как современный человек может жить без электричества.

Однажды у нас на даче произошла авария на линии электропередач. И в нашем дачном поселке пропало электричество. Для нашей большой семьи это оказалось большой проблемой. С помощью электричества происходит подача воды в наш дом — насос качает ее из скважины. От электричества работает отопление, освещение в нашем доме и вся кухонная техника.

Я решил незамедлительно заняться изучением этой темы и попробовать создать рабочие макеты получения электроэнергии.

В наше время электричество вырабатывают многочисленные электростанции. Самые распространенные ТЭЦ АЭС ГЭС. Менее распространенные приливные солнечные и ветряные.

Собрав всю необходимую информацию, я приступил к работе. Я долго думал, где взять двигатель и решил попробовать использовать моторы из моих конструкторов.

Я вспомнил, что я был на экскурсии на Гайворонской ГЭС. Во время экскурсии я узнал о том, как вырабатывается электроэнергия и, как важно диспетчерам вовремя обнаружить и устранить неполадку.

Впечатлившись экскурсией на ГЭС, я подумал, что может быть можно использовать большой поток воды после дождя в нашей небольшой речке для получения электричества. Я хотел изобрести что-то похожее на водяную мельницу, но пока я собирал все необходимые детали и продумывал конструкцию, весенние дожди кончились, уровень в реке понизился, а с ним и скорость течения. Я понял, что с водой у меня ничего не получится.

Я не отчаялся, а приступил к разработке конструкции настольной лампы.

Z:\проект\IMG_20201103_144844.JPG

После полной сборки ее из конструктора Lego я зажёг её от батарейного блока и убедился, что она работает. Далее я отключил блок питания и заменил его на электродвигатель, и подсоединил к нему механическое колесо. Мне приходилось достаточно быстро катать его, чтобы получить свет. Но свет был нестабильным. Он постоянно моргал, что было очень неудобно. Тогда я решил усовершенствовать мою конструкцию. Колесо было напрямую подсоединено к мотору. Этого было мало. Я сделал редуктор (ускоряющую передачу) и удобную вращающуюся ручку. Это помогло. Лампа стала давать хороший стабильный свет. Ура! Теперь можно использовать её при отключении электричества в нашем доме. Для того, чтобы освободить руки я решил сделать педали как у велосипеда.

Z:\проект\IMG_20201103_145217.JPG

Моя конструкция оказалась несовершенна. Конструктор не мог выдерживать силу моих ног, ось изгибалась, стабильного света я не получил, поэтому от этой идеи пришлось отказаться. Но я буду думать, как можно укрепить слабое звено ножного привода и в скором будущем смогу успешно ее использовать и продемонстрировать вам.

В данной конструкции я вырабатывал электричество тратя свои силы. И тут я вспомнил, что из другого конструктора можно сделать ветряк! Тогда работать буду не я, а ветер.

Z:\проект\IMG_20201103_144347.JPG

Я собрал самую распространённую ветряную конструкцию с тремя лопастями, присоединил к ней светодиодную лампочку, поставил на улице и стал наблюдать. Я очень долго ждал, но результата не получил.

Z:\проект\IMG_20201103_143943.JPG

Тогда я решил собрать конструкцию с 6 лопастями. Я нашел информацию, что данная конструкция должна легче крутиться от ветра. Ветер смог раскрутить лопасти ветряка, но лампочка не зажглась. Мне пришлось очень долго ждать хорошего ветра, но я был терпелив. Ожидания мои были не напрасны: вскоре силы ветра стало достаточно и ветряк закрутился завертелся! И, о чудо, лампочка загорелась! Теперь в очень ветреную погоду моя лампочка стала освещать крыльцо нашего дома. Но, к сожалению, ветряная погода в наших местах бывает очень редко, и я решил использовать ветряк для других целей — для зарядки аккумуляторной батареи, правда крутить мне его пришлось руками. Я очень обрадовался, что мои старания не напрасны, и усердно крутил ручку стремясь полностью зарядить аккумуляторную батарею. Теперь ее можно использовать, например в часах или компьютерной мыши.

Когда я добился желаемого результата с моими моделями, я не остановился и продолжал думать о других возможностях получения электроэнергии более глобального масштаба.

Однажды, проходя мимо небоскребов в Москва-Сити, я подумал, а как работают лифты в этих высоченных башнях? Лифт ведь работает, потребляя электроэнергию. Он потребляет ее и когда поднимает вес и когда спускает вес. Но часто бывает, что лифт поднимается вверх пустой, а опускается полный. А что если лифт будет опускаться от веса людей и подниматься (когда пустой) от противовеса, который тяжелее лифта, то, может быть, будет вырабатывать энергию.

Вес противовеса обычно это вес пустой кабины плюс 40–50 % от полезной нагрузки. Это значит, что если лифт рассчитан на 10 человек, то противовес это вес лифта и еще вес 4–5 человек. Значит, когда полный лифт едет вниз, то можно использовать энергию от опускания 5–6 человек. Лифт и 4–5 человек уравновешивают противовес, а остальные до 10 полезной нагрузки создают усилие, которое можно превратить в энергию. Если пустой лифт поднимается вверх, то противовес тянет его и излишний вес можно также превратить в энергию.

Я поискал информацию и не нашёл ничего об использовании рекуперации в лифтах многоэтажек. Тогда я решил разработать конструкцию, которая могла бы вырабатывать электричество при спуске лифта.

Z:\проект\IMG_20201103_144136.JPG

Перед вами макет лифта в многоэтажном здании. К лифту я подключил мою настольную лампу. Она будет иллюстрировать поступление электричества в помещения здания. Представьте, что в лифт на последнем этаже здания зашло, например, девять человек, лифт спускается вниз от их веса и в это же время вырабатывает электричество. Наша лампа засветилась.

Из моих опытов видно:

  1. Электродвигатель действительно может работать как генератор.
  2. Ветрогенератор — хорошая идея! Энергия ветра неисчерпаема, повсеместно доступна и экологически чистая! На практике оказалось видно, что конструкция с шестью лопастями работает лучше, чем конструкция с тремя. Поэтому я думаю, что будущее будет за таким типом ветрогенераторов. Но, к сожалению, ветер необходимой силы в нашем районе бывает очень редко, и он нестабилен.
  3. Попытка получения электроэнергии при помощи своих сил была очень удачна. Все мои собранные конструкций рабочие. Но наиболее удобная и надежная в моих опытах оказалась ручка. Педали, изготовленные из моего конструктора, были бы удобны, если бы конструкция была более прочной.
  4. Использование рекуперации в конструкции лифта можно получать дополнительную электроэнергию для зданий. Поэтому, я планирую, когда я вырасту внедрить данную идею в жизнь и оснастить все многоэтажные здания такой системой.

Литература:

  1. Малов В. И. “Куда идет электричество?”- Издательство АСТ, 2016.
  2. Германович В., Турилин А. Альтернативные источники энергии. Практические конструкции по использованию энергии ветра, солнца, воды, земли, биомассы. — Наука и Техника, Санкт-Петербург 2011.
  3. Россия сегодня. 19.12.2019.
  4. Альтернативные источники энергии: почему они нужны всем https://1prime.ru/energy/20191219/830706934.html
  5. Руководство по сборке к конструктору Gigo «Энергия ветра».
  6. Музей гидроэнергетики http://hydromuseum.ru/ru/encyclopedia/glossary/Vodyanoe_koleso/
  7. Как сделать ветрогенератор своими руками https://sovet-ingenera.com/eco-energy/generators/vetrogenerator-svoimi-rukami.html
  8. Академик. Лифт https://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_colier/6751/ %D0 %9B %D0 %98 %D0 %A4 %D0 %A2
Можно быстро и просто опубликовать свою научную статью в журнале «Молодой Ученый». Сразу предоставляем препринт и справку о публикации.
Опубликовать статью

Молодой учёный