Физика пәнінен ғылыми жоба

Жаңақала мектеп – гимназиясы

Тақырыбы: «KAZ ­-TESLA» электркөлігі

Cексия: «Ғарыштық техника және инфроқұрылым»

Орындаған: 8 «Ә» сынып оқушысы Ерсайынқызы Алтынай

Жетекшісі: Абжалелова Айжан Губайдуллаевна

Жаңақала – 2024

Абстракт

Жобаның өзектілігі: Арзан баламалы жаңартылмалы энергия көзін пайдалану арқылы экологияға нұқсан келтірмейтін энергияны үнемдеу арқылы жүретін көліктер шығаруды ұсыну.

Зерттеудің мақсаты: Зиянды қалдықтарсыз жүретін, энергияны тиімді пайдаланатын көліктер шығару.Заманауи электромобильдерді құру туралы ақпаратты жүйелеп, электромобиль болашақ машинасы екенін дәлелдеу.

Зерттеудің міндетері: «KAZ-Tesla» үлгісін жасап, оның атқаратын қызметін түсіндіру. Оған бірнеше функциялар қосып шығару.

Болжамы: Егер осы элетрокөлікті шығарсақ, халыққа әсіресе алыс шалғай жерлерге, ауыл шаруашылығына тиімді болар еді. Жанармаймен үнемі толықтыруды қажет етпей күннен қуаттау арқылы жүретін болады.

Ғылыми жаңалығы: «KAZ-Tesla» көлігін күн сәулесімен қуаттау арқылы жүргізу. Қосымша қуат батарейкасымен жабдықтау. Ауыл шаруашылығына, шалғай ауылдарға тиімді, жол талғамайтын көлік құрастыру.

Практикалық жаңалығы: Бұл жобаны іске асыру үшін кемінде 2 жыл керек болады. Себебі, біз «KAZ-Tesla» моделін жаңартып, жаңа функциялар мен құралдар қосып, алдымен зерттеуіміз қажет.

Зерттеу кезеңдері: Тақырып таңдау, танысу, мәліметтер жинақтау,

«KAZ-Tesla» үлгісін жасап шығару, жиналған мәліметтерді сараптау.

Зерттеу әдістері: Ақпарат жинақтау, болжау, тиімді, жағымды жақтарды анықтау, саралау, бағалау.

АБСТРАКТ

Актуальность проекта: Важность проекта:предложить выпуск транспортов,низкоптребляемой энергией и абсолютно безвредной для экологии.

Цель исследования: систематизировать и конструировать аппарат современной электромобили,доказать машину будущего.

Обязанности исследования: сделать образец аппарата «KAZ-Tesla объяснять принцип его работы. Добавить еще несколько дополнительных функций, придать ему маневренность и легкость по преодолению препятствий.

Прогноз:. Если выпустить такой электротранспорт,было бы выгодно отдаленным населенным пунктам и сельскому хозяйству.

Научная новость: Доставка и установка малогабаритного и глубококопающего аппарата «KAZ-Tesla

Практическая новость: Для осуществления этого проект, необходимо по меньшей мере 2 года. Потому, что мы обновили аппарат «KAZ-Tesla, добавили новые функции.

Объект исследования: Научное открытие:передвижение автотранспорта "Kaz-Tesla" с помощью солнечного заряда.Снабдить зарядной батарейкой. Собрать для отдаленных местностей выгодный внедорожник.

Этапы исследования: выбор темы, знакомство, сбор сведений, разработка модели аппарата «KAZ-Tesla, анализ полученных результатов.

Способы исследования: Сбор информации, прогноз, выявление выгодной, позитивной стороны, отбор, оценивание.

Abstract

Project timeliness Importance of the project: to offer the production of vehicles, low-energy consumption and absolutely harmless to the environment.

Investigation objectives: systematize and design the apparatus of modern electric vehicles, prove the car of the future.

Research task: to make a sample of the KAZ-Tesla apparatus to explain the principle of its operation. Add a few more additional functions, give it maneuverability and ease of overcoming obstacles.

Expectations If such electric vehicles were produced, it would be beneficial to remote settlements and agriculture.

Scientific discovery: Delivery and installation of a small-sized and deep-digging vehicle "KAZ-Tesla

Practical discovery: This project will take at least 2 years to complete. Because we have updated the KAZ-Tesla apparatus and added new functions.

Stage of research: Subject selection, introduction, information gathering, preparation of «KAZ-Tesla sample, analysis of gathered information.

Methods of research: Information gathering, forecasting, identification, analysis and assessment of plusses and benefits.

Пікір

Арзан баламалы жаңартылмалы энергия көзін пайдалану арқылы экологияға нұқсан келтірмейтін энергияны үнемдеу саясатын еліміздің президенті ұсынғаннан кейін осы жоба туралы ой түйіндеп, осы жобаға негіз қойды. Елбасымыздың тапсырмасымен энергетикалық инфрақұрылымды жаңғырту және дамыту мақсатында елімізде электр энергиясын кідіріссіз қамтамасыз ету үшін ”AstanaSolar” фотоэлектрлі модульдер шығаратын зауыты-”Қазатомпром”ұлттық компаниясының баламалы энергия көздерін дамыту жөніндегі-KazPV  жобасы  отандық  үш кәсіпорын тұтас кластер құрып, күн энергетикасы саласында баламасы жоқ өндіріске айналмақ. Күн энергиясын алыс-шалғай ауылдарда пайдалануды осы жоба негізінде үлкен ізденіспен талдап, ойластырды.

Зерттеуге оқушылар өте қызығушылық танытып, үлкен еңбекпен араласты. Бұл жазылған жоба ары қарай басқа да қызықты жобалардың бастамасы болсын деп айта отыра, болашақтың шаңырағы биік, босағасы берік болсын дегім келеді.

Жетекшісі: Абжалелова Айжан Губайдуллаевна

Мазмұны

Кіріспе

I-тарау.

1.1.Энергияны пайдалану жолдары..................................................................8

1.2. Күн энергиясын тиімді пайдалану әдісі……………................................11

II – тарау.

2.1. «KAZ-Tesla» моделі техникалық сипаттамалары..................................................................................................26

Қорытынды.....................................................................................................30

Жасалу барысы……………………………………………………………….31

Пайдаланған әдебиеттер...............................................................................32

Кіріспе

Жобаның өзектілігі: Арзан баламалы жаңартылмалы энергия көзін пайдалану арқылы экологияға нұқсан келтірмейтін энергияны үнемдеу арқылы жүретін көліктер шығаруды ұсыну.

Зерттеудің мақсаты: Зиянды қалдықтарсыз жүретін , энергияны тиімді пайдаланатын көліктер шығару.Заманауи электромобильдерді құру туралы ақпаратты жүйелеп, электромобиль болашақ машинасы екенін дәлелдеу.

Зерттеудің міндетері: «KAZ-Tesla» үлгісін жасап, оның атқаратын қызметін түсіндіру. Оған бірнеше функциялар қосып шығару.

Болжамы: Егер осы элетрокөлікті шығарсақ, халыққа әсіресе алыс шалғай жерлерге, ауыл шаруашылығына тиімді болар еді. Жанармаймен үнемі толықтыруды қажет етпей күннен қуаттау арқылы жүретін болады.

Ғылыми жаңалығы: «KAZ-Tesla» көлігін күн сәулесімен қуаттау арқылы жүргізу. Қосымша қуат батарейкасымен жабдықтау. Ауыл шаруашылығына, шалғай ауылдарға тиімді, жол талғамайтын көлік құрастыру.

Практикалық жаңалығы: Бұл жобаны іске асыру үшін кемінде 2 жыл керек болады. Себебі, біз «KAZ-Tesla» моделін жаңартып, жаңа функциялар мен құралдар қосып, алдымен зерттеуіміз қажет.

Нысаны: «KAZ-Tesla» алдымен кедергілерден оңай өтіп, жеңіл қозғалуы жасалады, оған күннен қуаттайтын құрылғылар жалғау

Зерттеу кезеңдері: Тақырып таңдау, танысу, мәліметтер жинақтау,

«KAZ-Tesla» үлгісін жасап шығару, жиналған мәліметтерді сараптау.

Зерттеу әдістері: Ақпарат жинақтау, болжау, тиімді, жағымды жақтарды анықтау, саралау, бағалау

Энергияны пайдалану жолдары

Әлемде энергия қоры тапшы. Сондықтан болар, дамыған елдің бәрі баламалы энергия көзін қолданысқа енгізумен әлек. Күн, жел энергетикасы сынды қуат көздерін дамыту бүгінгі күннің басты қажеттілігіне айналып келеді. Тіпті, елімізде өтетін «ЭКСПО-2017» халықаралық көрмесіне ұсынылған тақырып та осыған орайлас, яғни, «Болашақтың энергиясы!»

Жел энергиясы жөніндегі әлемдік кеңестің мәліметі бойынша, 2020 жылы жел электр стансалары өндіретін электр энергиясының көлемі жаһандық тұтыну деңгейінің 12 пайызын қамтамасыз етуі мүмкін.

Қазақстан жерінде өзен, көл, мұздақтар мен жер асты суының таралуы және олардың деңгейлік ерекшеліктері ең алдымен климат факторына, жер бетіне түсетін жылу мен ылғалдың арақатынасына тәуелді. Су қорларының ішінде, әсіресе, өзен және көл ағындарының маңызы аса күшті. Бірақ көпшілік өзен-көлдердің деңгейлері үнемі күрт ауытқып отырады: кей жылдары су мөлшері қалыпты орташа деңгейден 2-4 есе артық болса, қуаң жылдары көптеген айдындар мүлдем құрғап қалады. Аридтік аймақта жайласқан Қазақстанның маңызды табиғи қорларының бірі – жер асты суы. Су қорлары кең байтақ аумақта біркелкі таралмаған.

Қоғам дамыған сайын энергия тұтыну қажеттігі қарқындап өсе түседі. Әсіресе электр энергиясының орны ерекше, себебі энергияның басқа түрлерімен салыстырғандағы, оның бірнеше артықшылықтары электр энергиясын өте аз шығынмен энергияның кез келген басқа түріне оңай айналдыруға және оны алыс қашықтыққа жеткізуге мүмкіндік береді.

Қазақстанның балама энергия көздері бойынша әлеуеті аса зор. Экспорттық бағамдау негізінен алғанда еліміздің құрамына гидроэнергия, жел және күн энергиясы кіретін ресурстық әлеуеті 1 триллион кВт/сағат мөлшеріне тең деп жобалануда. Ақиқатында Қазақстандық жел энергиясының қуаты ешқашан сарқылмайды. Бұл ретте Жоңғар қақпасында толассыз соғатын қуатты жел екпінін және Алматы қаласындағы Шелек ауданындағы жел энергиясы көздерін атауға болады.

Күн энергиясы

 Адам тарихы дамудың жемісі, барлық қоғамдық- экономикалық қатынастардың жиынтығы. Ол ғажайып құдіретті күш, табиғаттың алып тұлғасы. Адам өндіргіш күштің басты элементі, өндірістің субьективті жеке факторы. Қоғамдық өндіріс адамсыз іске аспайды, оның нәтижесі адамның қажеттіліктерін қанағаттандыруға, солардың мүддесі үшін қызмет етеді. Игіліктерді өндіруші бір ғана күш бар. Ол да адам. Қоғамды өркендетуші де адам . Адам қоғамнан тыс өмір сүрмейді, қоғамның аясында болады, соның өрісінде дамиды. Адам барлық өндіріс түрлерінің шешуші факторы. Сондықтан қоғам дамуының сатыларына байланысты ол үнемі даму үстінде болады.  Адамның өндірістегі орны, рөлі, адамға қойылатын өндірістік , әлеуметтік және т.б. талаптар күшейді.
     Ғылыми- техникалық прогрестің нәтижесі, шаруашылықтың салалық құрамдарының өзгеруі, жаңа өндіріс салаларының дүниеге келуі, еңбек бөлінісінің тереңдей түсуі кәсіптік құрылымның өзгеріп тұруын заңды процеске айналдырды. Жаңа кәсіп, жаңа мамандық түрлері пайда болды. Қоғамдық өндірістің дамуы нәтижесінде дене және ой еңбектерінің ара салмағы да өзгеріп отырады. Адамның өндірісте атқаратын қызметтерінің ішінде ой еңбегі басымырақ болып келеді. Дене еңбегінің де бейнесі өзгеріске ұшырайды. Бұлар ғылыми- техникалық прогрестің озық нәтижелерін өндіріске тікелей пайдалануға байланысты. Адамзат қоғамының даму сатысының бәрінде еңбек мазмұны күрделі бола бермек. Өндірісті механикаландырып, кешенді түрде автоматтандырғанда, робот техникаларды, икемді технологияны енгізгенде және т. б. Ғажайыптардың бәрі де еңбек мазмұнына сапалы өзгерістер енгізеді. Бұл әкономикалық дамудың жалпылама негіздерінің зор ерекшелігі.

Жер бетіне қуатты үш энергия ағыны бағытталған:  күн сәулесі энергиясы, тәуліктік қуатты 174000 ТВт; жер астынан үстіне қарай бағытталған жылу энергиясы, тәуліктік қуатты 32 Вт; теңіз тасқыны энергиясы, тәуліктік қуатты 3 ТВт. Күн сәулесі энергиясының 30 % - і Жердің жоғарғы атмосфералық қабатынан шағылысып, ғарыш кеңістігіне тарайды. Ал оның 70 % - і жер асты жылуы мен теңіз тасқыны энергияларының қуатынан шамамен 3500 есе артық. Бұл өте көп энергия. Күннің жерге түсетін мол энергиясының бір бөлігі атмосфераға, мұхит пен құрлықтарға сіңеді. Температура төмендеген уақытта осы бөлігі жылу энергиясына айналады. Екінші бөлігі сулардың булануына және олардың айналып, қайта түсуіне шығындалады. Үшінші бөлігі теңіз және атмосфералық ағындарды туғызады. Ал төртінші – бір кішкене ғана бөлігін өсімдіктер бойына сіңіреді. Сөйтіп, жер бетінде ғажайып фотосинтез реакциясы жүреді.
Күн – энергияның аса қуатты көзі.

Күн энергиясын тиімді пайдалану әдісі

Күн батареясы, фотоэлектрлік генератор — Күн сәулесінің энергиясын электр энергиясына айналдыратын шала өткізгішті фотоэлектрлік түрлендіргіштен (ФЭТ) тұратын ток көзі. Көптеген тізбектей-параллель қосылған ФЭТ-тер Күн батареясын қажетті кернеу және ток күшімен қамтамасыз етеді. Жеке ФЭТ-тің электр қозғаушы күші 0.5 — 0.55 В және ол оның ауданына тәуелді емес; 1 см² ауданға келетін қысқа түйықталу тогының шамасы 35 — 40 мА. Күн батареясындағы ток шамасы оның жарықтану жағдайына байланысты, күн сәулелері Күн батареясы бетіне перпендикуляр түскенде ол ең үлкен мәніне (максимумына) жетеді. Қазіргі Күн батареясының ПӘК 8-10%, олай болса 1 м² ауданға (ғарыш аппаратының Күннен қашықтығы 150 млн. болған кезде) келетін қуат ~130 Вт-қа тең. Температура жоғарылаған сайын (25oС-ден жоғары) ФЭТ-тегі кернеудің төмендеуіне байланысты Күн батареясының ПӘК кемиді. Күн батареясының жиынтық қуаты ондаған тіпті жүздеген кВт-қа жетеді. Күн батареясы ғарыш кемелері мен аппараттарында энергиямен жабдықтау жүйесіндегі негізгі электр энергиясының көзі ретінде қолданылады. Күн батареясы сондай-ақ, тұрмыс пен техникада қолданылатын көптеген бұйымдарды (калькулятор, қол сағаты, т.б.) токпен қоректендіру көзі болып табылады.

Күн батареясының қуаты түнде азайып қалмай ма?

Күн батареялары алғаш шыға бастаған кезде олардың күші өте әлсіз еді. Қазіргі таңда күн батареялары да жаңа технологиямен жасалып, оның құрылымы да, қызметі де дами түсті. Күн технологиясы – бұл қуатты күннен алатын құрылғылар. Соңғы шыққан күн батареялары пластмасса табақшаларға өткізілген төрт бұрышты тоқ өткізгіш спиральдардан тұрады. Мұндай спиральдарды «наноантенна» деп те атайды. Оның диаметрі адамның бір тал шашының 1/25 бөлігіндей. Наноантенналар күндіз күннен жерге бөлінген инфрақызыл қуатты жұтады. Олар тіпті тек күн сәулесін ғана емес, күндіз күннің сәулесі арқылы қызған жердің жылуы арқылы да қуат алады. Сондықтан мұндай батареялар түнде де жұмыс істейді. Бүгінде мұндай күн батареялары мен жалпы наноантенналарды жасауда ғалымдар тынбай еңбектеніп, нанотехнологияны дамытуға тырысуда. Мамандардың айтуынша, Орталық Азия елдерінде бір жылда 300-ден астам ашық күнді ауа райы болады. Сондықтан мұндай батареяларды кең түрде қолданудың тиімділігі көп. Егер күн батареясын тұрмыста қолданатын болсақ, электр қуатын қолдану жылына 70 пайызға төмендейді екен. Сондай-ақ бұл құрылғылар көптеген инновациялық аумақта кең қолданысқа ие болады.

Қазақстанда күн энергетикасын дамытуға қолайлы жағдай болғанымен, шөл далада орналасқан бірқатар қалаларды, елді мекендер мен жекеленген ауылдарды энергиямен жабдықтауда үлкен қажеттілік туындағанымен, саланы дамыту үшін техникалық базасы болмады. Қазақстанда кремний мен фотоэлектр түрлендіргіш өндірісі жолға қойылмаған еді.

Күн энергетикасының Қазақстандағы алғашқы қадамдары Қазақстан нарығында күн сәулесі энергетикасы үшін техниканың импорттық үлгілері қойылды. Бұл бағаға әсер етті. Мысалы, жарықтандырудың (күн батареясы бар көше шамдары) фотоэлектр жүйелерінің бағасы 200-250 мың теңге құрады. Зарядтаудың көшпелі станциялары: 170-200 мың теңге. Энергиямен жабдықтаудың автономиялық жүйелері: 830 мыңнан 21,6 млн. теңгеге дейін. Электр қазандықтары: 48-ден 95 мың теңгеге дейін. Бағалардың мұндай деңгейінде күн сәулесі энергетикасы қоғамның тек бай бөлігіне ғана қолжетімді емес, осының бәрі керісінше болуы керек, күн сәулесі энергетикасы бірінші кезекте қоғамның бай емес жігінің игілігі болуы тиіс.

Бұл келесіден туындаған, жабдықтың көптеген басым үлгілерінің қуаттылығы аз. Мысалы, фотоэлектр түрлендіргіштегі энергиямен жабдықтаудың автономдық жүйелері 0,3-3 кВт диапазонда кей кезде 5-8 кВт-қа дейін қуаттылығы бар. 3 кВт – бұл бір пәтердегі электр энергиясын тұтыну (мұздатқыш, теледидар, компьютер, 5-6 лампочка). Егер, сорғыны және суды жылытуды қажет ететін қала сыртындағы үйді алсақ, 20 кВт-қай дейін қуаттылық қажет. Сондықтан, күн энергетикасы ірі және орта бизнеске қызғылықты емес, өйткені оларға елеулі үлкен қуат керек.Қуаттылығы 10 кВт дейінгі жабдық шағын қалалар мен ауылдық жерлерде көбіне жеке меншік үй иелерімен, сондай-ақ, ең шағын бизнесі бар жеке кәсіпкерлермен пайдаланылуы мүмкін. Бірақ олар үшін күн энергетикасының жабдығы бағасы бойынша қолжетімді емес.

Күн энергетикасына арналған жабдықтың өзіндік өндірісінсіз: жеке меншік үйлерге арналған кешенсіз, көшпелі генераторларсыз, энергиямен жабдықтаудың автономдық жүйелерінсіз, жарықтандыру құрылғыларынсыз Қазақстанда күн энергетикасының кеңінен дамуына сенуге болмайды. Жоғары бағалар жоғары кедергіні тудырады, күн сәулесі энергетикасына арналған импорттық жабдық нарықта билік құрған кезде, бұл сала экзотикалық ғажайып болып әлі ұзақ қалады.

Энергетиканың бұл жаңа саласының даму болашағы ұзақ уақыт бойы нақтыдан гөрі, ойға сыйымсыз болды. Бірақ 2007 жылы жаңа саланы игеру бойынша алғашқы қадамдар жасалды және зауыт құрылысы бойынша жобалар ұсынылды, оларда кремний шикізаты, және де дайын фотоэлектр түрлендіргіштері шығарылатын болады.

Ең ірі жобаны «Баско» компаниясының тобына кіретін Silicium Kazakhstan ЖШС жүзеге асыруда. Қарағанды облысының Теміртау Индустриалды паркінде қуаттылығы 25 мың тонна жоғары таза кремний, 10,5 мың тонна микрокремнезем және 875 тонна кремний шығаратын қож зауыты салынуда. Келешекте кәсіпорынның екінші кезегін құру және 50 мың тоннаға дейін жоғары таза кремний өндіруге жеткізу жоспарлануда. Жылына 130 мың тонна көлемінде Қарағанды облысының Ұлытау ауданы Ақтас және Ашколы-III кеніштерінде кварц өндіріледі, ал Жезді кентінде кварцты байыту жөнінде фабрика орналастырылады.

Компания серіктестіктері герман концерні Thyssen Krupp, Ресейдің «Титан» компаниясының тобы, сондай-ақ, Deutsche Bank. Зауыттың құрылысына 94 млн. евро жұмсалады. 2008 жылғы наурыздағы жағдайға қарағанда инвестицияның жалпы сомасының 25% игерілді. Компания жоспары бойынша Теміртау зауыты 2008 жылы іске қосылуы тиіс, алайда зауыттың аяқталуы мен іске қосылуы біршама ұзарып кетті. Silicium Kazakhstan Екібастұз ГРЭС-інен 2008-2017 жылдар ішінде жылына 4 мың МВт көлемінде электр энергиясын жеткізу туралы AES-пен келісімге қол қойып, зауытты энергиямен қамтамасыз етті.

Астананың Индустриалды паркінде және еркін экономикалық аймақ «Ақтау теңіз портында» екі жобаны жүзеге асыру жоспарлануда.

Компания Kun Renewables, Lancaster Group Kazakhstan Астананың Индустриалды паркінде поликристалл кремнийін (бірінші кезек), моно- және мультикриссталдық пластиналар (екінші кезек) өндіру зауытын жоспарлауда. Өндіріске 390 млн. доллар инвестициялау жоспарлануда. Компания Өскеменнен және Шульба ГЭС-тен 2009 жылдан бастап 2021 жылдар аралығында 50 МВт көлемінде электр энергиясының жеткізіліміне AES-пен келісім жасады. Астанадағы зауыт өте қарапайым және жылына 2,5 мың тонна поликристалл кремнийін өндіретін болады.

2007 жылғы қазанда Ақтауда күн батареялары элементтерінің зауытын салу жобасы басталды. Зауыт иесі – ТОО «SilicaSolar-Aktau», кәсіпорынды «Ақтау теңіз порты» СЭЗ аумағында орналастырады. Өндіріске инвестиция 105 млн. евро құрады, 2009 жылдың с