Цели работы:
- Изучить литературу об электричестве и способах его получения.
- Создать рабочие макеты и попробовать извлечь с их помощью дополнительную энергию.
- По итогам эксперимента сделать выводы о возможном использовании моих конструкций в жизни.
- 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.
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.
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.
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.
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.
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:
- Электродвигатель действительно может работать как генератор.
- 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.
- 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.
- 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:
- Малов В. И. “Куда идет электричество?”- Издательство АСТ, 2016.
- Германович В., Турилин А. Альтернативные источники энергии. Практические конструкции по использованию энергии ветра, солнца, воды, земли, биомассы. — Наука и Техника, Санкт-Петербург 2011.
- Россия сегодня. 19.12.2019.
- Альтернативные источники энергии: почему они нужны всем https://1prime.ru/energy/20191219/830706934.html
- Руководство по сборке к конструктору Gigo «Энергия ветра».
- Музей гидроэнергетики http://hydromuseum.ru/ru/encyclopedia/glossary/Vodyanoe_koleso/
- Как сделать ветрогенератор своими руками https://sovet-ingenera.com/eco-energy/generators/vetrogenerator-svoimi-rukami.html
- Академик. Лифт https://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_colier/6751/ %D0 %9B %D0 %98 %D0 %A4 %D0 %A2
