Участник:ENERGO-127-Михаил

Материал из Wiki
Перейти к: навигация, поиск

Визитка

  • Образовательное учреждение: МБОУ СОШ № 127 г.о. Самара
  • Фамилия, имя участника, класс:Лебедев Михаил, 11 класс
  • ФИО педагогов-руководителей с указанием предметной специализации: Тимошевская Светлана Анатольевна, учитель физики, Лебедева Ольга Вячеславовна, учитель информатики

Конкурсные работы

Возобновляемые источники энергии – это не альтернатива существующей энергетике, а ее будущее, и вопрос лишь в том,когда это будущее наступит, и что мы можем сделать, чтобы его приблизить.

Энергетический рынок всегда развивался чрезвычайно динамично. Но особую стремительность эта динамика приобрела в последние годы. Все указывает на то, что в производстве энергии, особенно электричества, грядет настоящая революция. И секрет этой революции заключается в использовании так называемой "микроэнергетики" -- раздела энергетики, связанной с производством энергии при помощи компактных маломощных (от ватт до киловатт) источников различной природы. В силу чрезвычайной привлекательности своей концепции и особенностей используемых технологий микроэнергетика способна проникать с одинаковой скоростью и на рынки промышленно развитых стран, и в неразвитые районы, где с ее помощью местная промышленность и население смогут получить доступ к энергии, не дожидаясь развития крупных станций и национальной энергосети. Эффективность современной микроэнергетики подтверждается значительным интересом, проявляемым к ней гигантами современной индустрии. Так, например, швейцарский энергетический гигант АВВ недавно объявил, что начинает сворачивать свой бизнес по созданию атомных электростанций и переключается на разработку возобновляемых источников энергии и небольших электростанций, расположенных поблизости от потребителей. Несколько слов об экологическом преимуществе микроэнергетики. Солнечные батареи и коллекторы уже сейчас являются эталоном экологически чистых источников энергии. Топливо (водород и природный газ), используемое микроэнергетикой, также сравнительно спокойно воспринимается экологами. Особенно велики перспективы микроэнергетики в развивающихся странах и странах с переходной экономикой, многие из которых испытывают серьезные проблемы из-за состояния своих энергосистем. Уже сегодня многие пользователи в этих странах, не желая зависеть от капризов инфраструктуры, используют местные источники энергии, как правило, дизельные генераторы. Использование для этих целей солярных устройств, гидро и ветрогенераторов, а также тепловыделяющих элементов и газовых турбин позволило бы таким странам перешагнуть в развитии своей энергетики через этап гигантских электростанций, подобно тому, как многие страны сейчас перешагивают через традиционную телефонную связь, переходя сразу к беспроводной. Однако, несмотря на имеющиеся трудности, микроэнергетика стремительно развивается и особенно та ее часть, которая связана с альтернативной энергетикой. Согласно прогнозам Мирового Энергетического Конгресса к 2020 году в США, Германии, Японии, Великобритании и других развитых западных странах доля альтернативных экологически чистых источников энергии составит более 20% всей производимой энергии. К 2020 году Европа планирует осуществлять теплоснабжение 70%(!) своего жилого фонда за счет экологически чистой энергии, в частности, солнечной. В мире (без России) уже сейчас геотермическими станциями производится более 5200 МВт и в ближайшее время будет введено в строй таких генерирующих мощностей еще более 2000 МВт. И ведущее место здесь занимают США - более 40% действующих и вводимых мощностей. В США к концу 2001 года производилось около 500 МВт солнечной электроэнергии. Сейчас в мире годовой выпуск фотоэлектрических преобразователей уже превысил 300 МВт. Кроме того, солнечная энергия все более активно используется для генерации тепла - в мире работает уже более 2 млн термических гелиосистем. Так, например, в США общая площадь солнечных коллекторов превысила 10 млн квадратных метров, а в Японии - 8 млн.кв.м. В США и Японии работает также более 5 млн. тепловых насосов, более 100 000 ветрогенераторов. Активно ведутся исследования в области создания генерирующих мощностей на базе водородного топлива. Среди альтернативных источников энергии особенно активно развивается ветроэнергетика -- 24% в год. Сейчас это наиболее быстро растущий сектор энергетической промышленности в мире. В Европе ветрогенераторы стали привычным элементом пейзажа. В Дании 13% электроэнергии уже сейчас вырабатывается с помощью возобновляемых источников, половина ветровых турбин изготавливается именно в этой стране, отсюда их развозят по всему свету. Следующее перспективное направление микроэнергетики - солнечная энергетика. Проблема утилизации экологически чистой и притом "дармовой" солнечной энергии Она волнует человечество с незапамятных времен, но только недавно успехи в этом направлении позволили начать формировать реальный развивающийся рынок солнечной энергетики. К настоящему времени основными способами прямой утилизации солнечной энергии являются преобразование ее в электрическую и тепловую. Устройства, преобразующие солнечную энергию в электрическую, называются фотоэлектрическими или фотовольтаическими (PV-системы), а приборы, преобразующие солнечную энергию в тепловую, -- термическими (Т-системы). В последнее время все большее распространение получают так называемые гибридные или как их еще называют комбинированные системы (Н-системы), сочетающие в себе функции фотовольтаических и термических устройств. Отличительной особенностью гибридных систем является возможность их функционирования в автономном режиме, без подключения к централизованным энергосистемам. Часто в литературе все три типа приборов называются гелиосистемами. Подобные источники энергии очень ждут прежде всего в Китае, Индии, Индонезии. В Южной Африке с помощью солнечных батарей заряжаются в сельских районах беспроводные телефоны. В Кении в ближайшее время десятки тысяч домов будут получать энергию от солнечных батарей, выпуск которых наладили местные производители. До сих пор в Индии ежегодно умирают полмиллиона детей из-за загрязнения жилищ продуктами горения углеродного топлива. Солнечные генераторы электричества не только принесут энергию в дома, но и спасут миллионы жизней. В Китае из-за того же загрязнения миллионы некурящих женщин страдают от хронических бронхитов и рака легких, поскольку готовят пищу на открытом огне. Следующая перспективная технология - водородные топливные элементы. Суть ее в том, что на специальных мембранах электрон отделяется от ядра атома водорода, в результате чего получается электрический ток, а в отходах - вода и тепло. Пять таких водородных элементов мощностью по 200 киловатт работают на Аляске, освещая и обогревая здание почты в городе Анкоредже. Помимо ветрогенераторов, гелиосистем и водородных топливных систем достаточно перспективными для мини и микроэнергетики представляются и другие альтернативные источники энергии: тепловые насосы, энергетические системы на базе мини и микрогидрогенераторов электрической энергии. Микроэнергетика в России. Как хорошо известно -- ситуация с энергообеспечением в России в последнее время становится все более тревожной. Прежде всего, нужно признать, что действующие генерирующие мощности катастрофически дряхлеют. Так, например, к 2005 году в результате старения выбытие генерирующих мощностей составит не менее 34% от существующего уровня, а к 2010 году - 53% (т.е. более половины!). Вызывает споры и нарекания структура используемых в энергетике России энергоносителей: 44-46% -- природный газ, 19-20% -- уголь, 4-6% -- мазут, 18-20% -- гидроресурсы, 12-14% -- ядерная энергия. Хотелось бы указать на незначительную роль в российской энергетике малой энергетики и, в частности, такого ее раздела микроэнергетики. Во-вторых, в российской энергетике практически сведена на нет роль альтернативных, экологически чистых источников энергии. Остановимся на этих обстоятельствах подробнее. Не секрет, что структура энергопотребления в западных странах существенно отличается от России. Если, например, западные страны большое внимание уделяют проблеме автономного энергообеспечения различных объектов, то в России долгое время главное внимание уделялось централизованному энергоснабжению. Именно по этой причине в западных странах так хорошо развито производство малых генерирующих мощностей (от сотен ватт до мегаватт) и столь существенна роль малой энергетики в отличие от России. В 2001 году согласно официальным данным в России на долю альтернативных источников энергии приходилось всего чуть более 0,16% общего энергопроизводства. Так на 2001 год в России действовали: • 1 геотермальная станция мощностью 11 МВт; • 1500 ветрогенераторов мощностью от 0,1КВт до 16 КВт; • 50 микро и 300 малых гидростанций общей мощностью более 2 млрд КВт.ч; • 1 приливная станция мощностью 400 КВт; • солнечные батареи общей мощностью около 100 КВт; • солнечных коллекторов около 100 000 кв.м.; • 3000 тепловых насосов мощностью от 10 КВт до 8 МВт. Вместе с тем в последние годы Россия высказывает свое активное желание интегрироваться в мировое сообщество, в том числе и в мировую энергетическую систему. Следовательно, она будет просто вынуждена учитывать и следовать тенденциям развития последней. А как видно из вышесказанного одна из стратегических линий развития мировой энергетики - это явная ориентация на миниэнергетику и, в частности, на альтернативные источники энергии.

Использованные источники информации: 1. Книга: "Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России" /П.П.Безруких, Ю.Д.Арбузов, Г.А.Борисов, В.И.Виссарионов, В.М.Евдокимов, Н.К.Малинин, Н.В.Огородов, В.Н.Пузаков, Г.И.Сидоренко, А.А.Шпак. – СПб.: Наука, 2002. 314 с. 2. "Экология производства" – научно-практический портал. 3. Сайт кампании "Новая Генерация". 4. www.YouTube.com 5. Физика. – № 18, № 21, № 39 – 2001. (Прилож. к газете “Первое сентября) 6. Журналы "Экология" за 2008, 2009, 2010 г . 7. www.energystrategy.ru 8. www.solar-battery.narod.ru 9. "Энергия будущего" – информационный сайт по альтернативной энергетике.

  • Решение проблемных энергетических задач.

Перейти к задачам

Отправить решение задач 9-11 классы

  • Направление по выбору: Энергетика глазами художника: рисунок (плакат, коллаж)

Энергия.png

  • Инженерное решение. Опыт по производству электричества из водорода.

Opyt.jpg

Берем 6 стаканов с раствором соды. Между собой последовательно соединяем стаканы металлическими пластинами так, чтобы они не касались друг друга. К крайним пластинам подключаем зарядное устройство. Начинается знакомый нам процесс электролиза. Возле пластин выделяются пузырьки водорода и кислорода. Отключаем источник питания и к этим же контактам подключаем светодиод. Он начинает светиться! Измеряем напряжение - 4 Вольта.

Мы обнаружили процесс, обратный электролизу. Водород и кислород, оставшийся на электродах,начинает реакцию с вырабатыванием электричества. На этом принципе работает топливный элемент.

Моя работа показывает, что водород можно и нужно осваивать как топливо, и в ближайшем будущем водородная энергетика будет основой мировой энергетики.


На главную

На страницу проекта Энергетика для всех