ғылыми жұмыс физика альтернативті энергия көздері

ЗЕРТТЕУ:

«Баламалы энергия көздерін алудың жолдары»

Аннотация

Гипотеза: Егер баламалы энергия көздерін пайдаланатын болсақ, бұл табиғи ресурстардың жаңаруына әкеледі. Арзан экологиялық таза электр қуатын табуға болады.

Өзектілігі: Жобаның өзектілігі бүгінгі күні табиғи ресурстардың сарқылуы мен жер экологиясының нашарлауы проблемасының өзекті болуымен байланысты. Болашақ технологиялары ғалымдар энергия бағасының өсуімен экологиялық таза энергия көздерімен және байланыстармен тығыз байланысты, жеке үйлердің иелері жел, күн, гидроэнергетика және геотермалдық сияқты жаңартылатын және дәстүрлі емес энергия көздеріне бет бұруда.

Зерттеудің мақсаты: Энергияның әртүрлі балама көздерін, олардың артықшылықтары мен кемшіліктерін зерттеңіз, осы энергия көзінің әр түрінің тиімділігін табыңыз және олардың біреуін жасаңыз. Электр энергиясын импровизацияланған, аз шығындардан өндірудің экологиялық таза әдісін анықтау.

Зерттеудің індеттері:

• Баламалы энергетика туралы ақпаратты табу;

• Бұл ақпаратты егжей-тегжейлі зерттеу;

• Мектеп жағдайында жасалатын баламалы энергия көзін таңдау;

• Осы көзді құру жөніндегі нұсқаулықты табу;

• Өз қолыңызбен баламалы энергия көзін жасау;

Зерттеу әдістері: Әдебиеттерді талдау, зерттеулер, бақылаулар жүргізу, алынған эксперименттік мәліметтерді өңдеу және теориялық жалпылау арқылы энергияның экологиялық таза түрлерін анықтау.

Зерттеу пәні: Баламалы энергия көздері.

Аннотация

Гипотеза: Если мы будем использовать альтернативные источники энергии, это приведет к возобновлению природных ресурсов. Можно найти недорогое экологически чистое электричество.

Актуальность: Актуальность проекта обусловлена тем, что на сегодняшний день актуальна проблема истощения природных ресурсов и ухудшения экологии Земли. Технологии будущего ученые тесно связаны с ростом цен на энергию с экологически чистыми источниками энергии и связями, владельцы частных домов обращаются к возобновляемым и нетрадиционным источникам энергии, таким как ветер, солнце, гидроэнергетика и геотермальные.

Цель исследования: Изучить различные альтернативные источники энергии, их преимущества и недостатки, найти эффективность каждого вида этого источника энергии и создать один из них. Определение экологически чистого способа производства электроэнергии с минимальными затратами.

Эпидемии исследования:

- Найти информацию об альтернативной энергетике;

- Детальное изучение этой информации;

- Выбор альтернативного источника энергии в условиях школы;

- Найти инструкцию по созданию этого источника;

- Создание альтернативного источника энергии своими руками;

Методы исследования: анализ литературы, проведение исследований, наблюдений, определение экологически чистых видов энергии путем обработки и теоретического обобщения полученных экспериментальных данных.

Предмет исследования: альтернативные источники энергии.

Annotation

Hypothesis: If we use alternative energy sources, it will lead to the renewal of natural resources. You can find inexpensive, environmentally friendly electricity.

Relevance: The relevance of the project is due to the fact that today the problem of depletion of natural resources and deterioration of the Earth's ecology is relevant. Technology of the future scientists are closely linked to rising energy prices with clean energy sources and connections, private home owners are turning to renewable and unconventional energy sources such as wind, solar, hydropower, and geothermal.

The purpose of the study: To study various alternative energy sources, their advantages and disadvantages, to find the effectiveness of each type of this energy source and create one of them. Determination of an environmentally friendly method of generating electricity with minimal costs.

Research epidemics:

- Find information about alternative energy;

- Detailed study of this information;

- Choosing an alternative energy source in a school environment;

- Find instructions for creating this source;

- Creating an alternative energy source with your own hands;

Research methods: analysis of the literature, conducting research, observations, determination of environmentally friendly types of energy by processing and theoretical generalization of the obtained experimental data.

Subject of research: alternative energy sources.

Мазмұны

І. Кіріспе

ІІ. Негізгі бөлім.........................................................................................

2.1 Баламалы энергия көздері ..............................................................

2.2 2050 - болашақ энергетикасын дамыту жолдары.....................

2.3 Дәстүрлі емес энергетика................................................................

2.4 Геотермалық энергия.....................................................................

2.5 Күн энергиясы - баламалы энергия көзі ретінде.......................

2.6 Жел энергиясы....................................................................................

ІІІ. Эксперименттік бөлім.......................................................................

3.1 Лимон және картоп арқылы энергияны алуды зерттеу...........

ІV. Қорытынды........................................................................................

V. Пайдаланылған әдебиет....................................................................

І. Кіріспе

Біздің планетамыздың халқы санының тұрақты өсуі, ҒТР кезеңінде өндірістің бұрын-соңды болмаған қарқынды дамуы, әдеттегі энергия көздері қорларының сарқылуының артуы (көмір 600 жылға, мұнай 90 жылға, газ 50 жылға, уран 27-80 жылға жетеді), сайып келгенде, қоршаған ортаны қорғауға қойылатын талаптар адамдарды жаңа энергия көздерін іздеуге мәжбүр етеді, ең алдымен жаңартылатын немесе таусылмайтын қорлары бар. Адамзат табиғи, іс жүзінде таусылмайтын көздерден энергия алу мүмкіндіктерін нашар пайдаланады: жер қойнауы мен мұхиттың жылуы, мұхит пен өзен ағымдарының энергиясы, толқындар мен толқындар, жел. Адамзат көп энергия жұмсайды. Бір жыл ішінде біз 9-дан 20 млрд.тоннаға дейін отын жағамыз. Барлық тұтынылатын энергияның 75% - ын пайдалы қазбалар (34% - мұнай, 25% - көмір, 19% – табиғи газ); қалған тұтынылатын энергияның 5% - ын - атомдық ЭС; 6% - ГЭС; 11% - басқа энергия көздерінен құрайды.

Біз өз жұмысымызда жаңартылатын энергия көздеріне келетін 17% - ға назар аудардық. Энергетика халық шаруашылығының барлық салаларындағы кез келген процестердің негізі, материалдық игіліктер жасаудың, адамдардың өмір сүру деңгейін арттырудың басты шарты болып табылады. Энергияның дәстүрлі көздеріне ЖЭС, АЭС, СЭС жатады. Егер дәстүрлі энергетиканың болашағын қарастыратын болсақ, онда көмір 600 жылға, мұнай 90 жылға, газ 50 жылға, уран 27-80 жылға жетеді. Сондықтан біз энергияның дәстүрлі емес көздері тақырыбына жүгіндік, оларға жел энергетикасы, гидроэнергетика, су тасу-құю энергетикасы, геотермалдық энергетика жатады.

Жаңартылатын энергия көздерінің үлкен әлеуетіне қарамастан, оларды пайдалану техникалық қиындықтармен күрделене түседі, сондықтан дәстүрлі емес энергетика есебінен ең оптимистік болжамдарға адамзаттың энергияға деген қажеттілігінің 30% - дан астамы қанағаттандырылған. Баламалы энергетика — энергия алудың, берудің және пайдаланудың дәстүрлі энергия сияқты кең таралмаған, бірақ қоршаған ортаға зиян келтірудің төмен тәуекелі кезінде оларды пайдаланудың пайдалылығына байланысты қызығушылық тудыратын перспективалық тәсілдерінің жиынтығы.

Баламалы энергетиканың негізгі бағыты баламалы (дәстүрлі емес) энергия көздерін іздеу және пайдалану болып табылады. Энергия көздері-табиғатта кездесетін заттар мен процестер, бұл адамға өмір сүру үшін қажетті энергияны алуға мүмкіндік береді. [8,15]

Баламалы энергия көзі жаңартылатын ресурс болып табылады, ол жанған кезде атмосфераға көмірқышқыл газын шығаратын, парниктік әсердің өсуіне және жаһандық жылынуға ықпал ететін мұнай, табиғи газ және көмірде жұмыс істейтін дәстүрлі энергия көздерін алмастырады. Баламалы энергия көздерін іздеудің себебі-оны жаңартылатын немесе іс жүзінде таусылмайтын Табиғи ресурстар мен құбылыстардың энергиясынан алу қажеттілігі. Экологиялық таза және үнемді болуы мүмкін.

2.1 Баламалы энергия көздері

Бүгін біз өмірді электр қуатынсыз елестету қиын. Қазіргі өмірде бізді көптеген электр құралдары қоршап алады: компьютерлер, теледидарлар, тоңазытқыштар және т. б. Электр нысандарының энергиясын, передающаяся сымдары. Электр сымдары арқылы жұмыс істеген кезде ол электр тогы деп аталады. Электр қуаты өзендегі су сияқты сымдар арқылы да ағып жатыр.

Электр энергиясы жылу, жарық, дыбыс және қозғалыс жасау үшін қолданылады – ол машиналардың барлық түрлерін жұмыс істей алады. Электр энергиясының әртүрлі түрлері бар. Бірақ негізгі көзі – электр станциялары. Электр қуатын батареяларда, батареяларда да сақтауға болады. Электр туралы ғылым 1800 жылы физик Алессандро Вольта батареяны ойлап тапқаннан бастап тез дами бастады. Ол электр энергиясын химиялық жолмен алуға болатындығын, қышқыл ерітіндісіне әртүрлі металдардан жасалған тақталарды түсіру арқылы ашты.

Бұл өнертабыс адамдарға алғашқы тұрақты және сенімді энергия көзін берді және осы саладағы барлық маңызды ашылуларға әкелді.

Қазіргі уақытта барлық энергия көздерін бөлуге болады:

дәстүрлі (электр, жылу және қозғалтқыш отынын алу үшін кең таралған

дәстүрлі емес (балама) энергия көздері

Энергияның дәстүрлі көздеріне мыналарды жатқызуға болады:

1. Көмір

2. Газ

3. Мұнай

4. Шымтезек

5. Ағаш (ағаш)

6. Сутегі атомы

Біз энергияның дәстүрлі емес көздеріне жатамыз:

Күн

Жел

Су (өзендер, сарқырамалар энергиясы)

2.2 2050-Болашақ энергетикасын дамыту жолдары

Әлем энергиямен жабдықтаудың тұрақтылығына байланысты және алдағы 20 жылда оған сұраныс артады. Энергетиканың болашағы жаңартылатын энергия көздерінің дамуына және қазбалы отынды ұтымды пайдалануға байланысты.

40 жылдан кейін әлемді елестетіп көріңіз. Экономиканың барлық салаларында, сондай – ақ біздің жеке өмірімізде электр энергиясы негізінен дәстүрлі энергия көздерін-өнеркәсіпте, инфрақұрылымда, сондай-ақ ғимараттарды жылытуда алмастырды. Жаңартылатын жел мен күн энергиясы электр энергиясын өндіруде шешуші рөл атқарады. Күн сайын энергетикалық жүйеге жаңа шағын энергетикалық блоктар қосылады, сонымен қатар электр тарату желілері мен негізгі энергетикалық жүйе арасындағы байланыс өсуде. Электр энергиясын өндірушілер мен тұтынушылар арасында рөлдерді Жаңа бөлу, ақылды электр желілері, сондай-ақ энергияны икемді сақтау және бөлу мүмкіндігі арқасында энергия жүйесі өте тұрақты және сенімді болды. Мыңжылдықтың басында энергетикалық жүйенің өзгеруінің алғашқы жылдарынан бастап негізгі технологиялар басты рөл атқаруды жалғастыруда-сонымен бірге олар көптеген инновациялық циклдерден туындайтын мүлдем жаңа ерекшеліктерге ие. Жел энергиясы электр энергиясының үлкен көлемін сенімді түрде өндіреді. Бізге қажет электр энергиясының едәуір бөлігін жел турбиналары шығарады. Теңізде диаметрі 250 м болатын үлкен роторлардың пайда болуымен 20 МВт қуатты жел турбиналарын іске қосады және жоғары сенімділікпен электр энергиясының үлкен көлемін шығарады, жағалаудағы жел турбиналары бағасы төмендеді. Ротордың диаметрі 150 м-ге дейін және қуаты 3-5 МВт болатын бұл жел электр станциялары көмірмен жұмыс істейтін электр станцияларына қарағанда арзанырақ электр энергиясын өндіруге мүмкіндік береді. Электролиз жел энергиясын сутекке айналдырады. [9, 25] Негізінен жел электр станциялары өндіретін электр энергиясын қолдана отырып, Протон алмасу мембранасындағы (PEM) жоғары өнімді электролиз жүйелері (бірнеше киловаттан 100 МВт – қа дейін реттелетін) керемет қасиеттері бар сутегі газын шығарады. Ол химия өнеркәсібінде шикізат, көлік құралдарына арналған отын ретінде қызмет етеді және ұзақ уақыт сақталатын энергия тасымалдаушысы болып табылады, ол бу-газ циклі бар электр станцияларында оны энергияға айналдыру мүмкіндігі арқылы энергиямен қамтамасыз етудің сенімділігіне кепілдік береді.

Бу-газ циклді электр станциялары пәк 70%-ке дейін жетеді. Бу-газ циклді электр станциялары кең мүмкіндіктерінің арқасында энергетикалық тепе-теңдікті қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады. Бұл электр станциялары сутегімен жұмыс істеу кезінде өте жоғары тиімділікке 70% - ға жетіп қана қоймайды, сонымен қатар біріктірілген режимде жұмыс істеген кезде 95% - ға дейін толық тиімділік береді. Hvdc ультра жоғары кернеулі желісімен энергетикалық тұрақтылық. Жоғары вольтты тұрақты ток (HVDC) тарату желілері, сонымен қатар ультра жоғары вольтты желілер деп те аталады, энергетикалық жүйенің негізі болып табылады. Айнымалы ток желілерімен (AC) көптеген түйіндік қосылыстар оларға тарату желілерінің саны артып келе жатқан кезде электрмен қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Зияткерлік желінің инновациялық технологияларына негізделген олар бүкіл жүйе ішінде тәуелсіз сегменттер құрайды. [9,18]

Бу-газ электр станциясы (Иршинг, Германия)

Энергетикалық тұрғыдан тәуелсіз өнеркәсіптік объектілер және энергия тиімді ғимараттар.

Жаңа технологиялар электр энергиясын үнемді және экологиялық тұрғыдан өндіреді және таратады, ал өнеркәсіп пен ғимараттарға арналған инновациялық технологиялар энергияны тиімді тұтынуды қамтамасыз етеді. Бұл өнеркәсіптік кәсіпорындар мен жеке үй шаруашылықтарын сенімді энергиямен қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Энергетикалық тұрғыдан тәуелсіз (өзін – өзі қамтамасыз ететін) өнеркәсіптік нысандар-бұл бір ғана мысал. Деректерді басқару жүйелері ірі электр станциялары, виртуалды электр станциялары, ауыспалы жүктемелер, жүктемелерді басқару және икемді өткізу қабілеттілігі арасында сенімді ақпарат алмасуға негіз болады. Бұл Нақты уақыттағы деректер жүйелері ақпараттың үлкен көлемін үйлестіреді және энергетикалық жүйені оңтайландырады, сонымен қатар оның тұрақтылығын сақтайды.

"Сименс" болашақ энергетикасына көрініс береді. Болашақ әлемі қандай болатынына қарамастан, Сименс жылдан – жылға энергетикалық технологиялар саласында-тиімділігі, жақсы көрсеткіштері және экологиялық ұтымдылығы үшін стандарттар қояды. Біз 40 жылдан кейін энергетикалық жүйенің қандай болатынын нақты білмейміз, бірақ біз өзіміздің инновациялық күшіміз бен техникалық жетістіктерімізбен Siemens сенімді, үнемді және халықтың қажеттіліктерін қанағаттандыратын энергетикалық жүйені қалыптастыруға негіз қалайтынын білеміз. Дәстүрлі энергетика жаһандық урбанизация, ресурстардың тапшылығы және климаттың өзгеруі қазбалы отыннан электр энергиясын тиімді өндіру үшін өнімдер, шешімдер мен қызметтерді қажет етеді. "Сименс" компаниясының "қазбалы отын түрлерінен энергия өндіру" бөлімшесі осы проблемаларды шешуде аса қажет болатын инновациялық технологияларды ұсынады: олар энергияны қоғам үшін жаһандық ауқымда қолжетімді етеді және сонымен бірге оны өндіру операторлар үшін рентабельді болады. Қазбалы отынмен жұмыс істейтін инновациялық энергия жүйелерінің көмегімен тапшы ресурстарды мүмкіндігінше тиімді пайдалануға болады. Бұл жанармай энергиясын кез-келген жерде және кез-келген уақытта қол жетімді етеді, ал қазбалы отыннан электр энергиясын өндіру қоршаған ортаға мүмкіндігінше зиянсыз етеді. Жоғары тиімді қазбалы отын электр станциялары - қазбалы отындар жаңартылатын энергия көздерінен энергия жеткізілімдеріндегі ауытқуларды өтей отырып және сол арқылы тұрақты әлемдік энергиямен жабдықтау үшін сенімді негізді қамтамасыз ете отырып, маңызды рөл атқаруды жалғастырады. Бу-газ циклді электр станциялары қазбалы отынды пайдалана отырып электр энергиясын өндіру үшін ең ұтымды шешім болып табылады.[10, 8]

2.3 Дәстүрлі емес энергетика

ГЭС-те энергия түрлендіріледі (судың потенциалдық энергиясы айналмалы қозғалыс энергиясын электр энергиясына айналдыратын генераторға қосылған турбинаның айналу Энергиясына айналады). Кез келген ГЭС-тің әсер ету әсері (яғни оның электр энергиясын өндіруі) уақыт бірлігінде турбина арқылы өтетін су мөлшеріне және су құлауының биіктігіне тікелей пропорционалды.

ГЭС-бұл күрделі гидротехникалық құрылыстар мен жабдықтар кешені. Оның мақсаты - су ағынының энергиясын электр энергиясына айналдыру. Гидроэнергетика жаңартылатын энергия көздерінің қатарына жатады, яғни іс жүзінде таусылмайды. [10, 13]

ГЭС-тің артықшылықтары мен кемшіліктері бар.

Артықшылықтары:

1. жаңартылатын энергияны пайдалану;

2. ең арзан электр қуаты;

3. жұмыс зиянды шығарындылармен бірге жүрмейді.

Кемшіліктері:

1. егістік жерлерді су басу;

2. құрылыс су энергиясының үлкен қоры бар жерде жүргізілуде;

3. таулы өзендерде аудандардың жоғары сейсмикалығына байланысты қауіпті.

Ақ қысымды СЭС

Орынборда тереңдігі 0,5 – тен 2,8 м-ге дейінгі өзендерде қолдануға болатын жазықсыз маусымнан тыс ГЭС-тің алғашқы үлгісі шығарылды.бұл ГЭС-тің басты артықшылығы-экологиялық тепе-теңдіктің бұзылуына әкелетін бөгет пен су қоймасының болмауы. Пайдалану сынақтары үшін қуаты 10 кВт болатын бірінші үлгі Ириклин су қоймасының бұру каналында болады деп болжануда.

СУ АСТЫ ГЭС

Бірақ өзен энергиясын пайдаланудың ең дәстүрлі емес жобасын австриялық инженер ұсынды.

Й. Колпері-су асты ГЭС. Бұл жағдайда турбиналарды жағаға қосылған сүңгуір қайыққа орнатуға болады, оларды өзен ағысы жазда ғана емес, қыста да, судың беті мұзбен жабылған кезде және көктемде су тасқыны кезінде айналдырады. Өнертапқыштың айтуынша, Дунай түбінде орналасқан ондаған суасты қайықтары Австрияға елдің барлық электр станциялары өндірген электр энергиясын бере алады.

Жылжымалы энергия станциясы

1961 жылы КСРО – да "қазіргі энергетикадағы толқындық электр станциялары" атты жұмыс жарық көрді, онда толқындар энергиясы емес, оны дұрыс пайдаланбау әрекеттері-суд жобасының сәтсіздігінің себебі екендігі дәлелденді. Шынында да, толқыннан үздіксіз және біркелкі энергия алу үшін ЖЭС қуатын (екі бассейн мен ГЭС-те) үш рет қайталау үшін үлкен қаражат жұмсау керек, яғни. құбылыстың табиғаты жоқ осындай қасиеттері бар энергия? Екінші жағынан, қазіргі заманғы энергияны тұтыну біркелкілікті қажет етпейді. Адамның энергияға деген қажеттілігі біркелкі емес, бірақ толқын тәрізді: күндіз көп, түнде аз. Сонымен, міндет-толқын энергиясының ағынын теңестіру емес, тұтынудың "толқындарын" толқын толқындарымен біріктіру. Бұл мәселені PES үшін арнайы жасалған қайтымды капсула гидроагрегатының көмегімен шешуге болады. Ол сорғы сияқты жұмыс істей алады. Бұл ретте жылу электр станцияларының ЖЭС-мен бірлесіп жұмыс істейтіндердің толық емес жүктемесі кезінде олардың қуатын (бұл сағаттар теңіздегі толық немесе аз сумен сәйкес келген кезде) суды теңізден ЖЭС бассейніне айдау (оның деңгейін көтерілу деңгейінен жоғары көтеру) немесе бассейн деңгейі төмен болуы үшін оны одан теңізге айдау үшін пайдалануға болады.

Толқындардың жұмысы тиімді деп саналмайды. Мұндай пессимизм алдын-ала есептеулер әрқашан түпкілікті нәтижелермен сәйкес келмейтіндігімен байланысты. Айталық, Ранста ЖЭС салудан бұрын көптеген скептиктер оның энергиясы тым қымбат болады деп болжаған. Бірақ соған қарамастан, құрылыс Францияның солтүстігінде табиғи отынның жеткілікті қоры болмағандықтан басталды. Нәтижесінде ЖЭС іс жүзінде өте тиімді және бәсекеге қабілетті болды. Толқындардың энергиясы туралы айтатын болсақ, оның кемшіліктерін, атап айтқанда, қоршаған ортаға теріс әсерін атап өтуге болмайды. Жылан мен лосось сияқты өтпелі балықтар уылдырық шашу үшін эстуарийлерді пайдаланады. Қоршап осы орындардың плотинами кедергі нересту және тудыруы мүмкін жаппай мұздатыл балық. Сонымен қатар, кедергілер флора мен фаунаға зиянды әсер ететін толқындар мен толқындардың көрінісін өзгертеді. Дегенмен, ЖЭС шығыны, әрине, жылу электр станцияларына қарағанда аз. Міндеттің өзектілігі күндізгі және кешкі максимум сағаттарында (ГЭС қуатының жеткіліксіздігі және олардың су қоймалары көлемінің шектеулілігі салдарынан) ең жоғары қуаттарға қажеттілікті жабу үшін аса қуатты ЖЭС-терді біркелкі жүктемеуге тура келмейтіндігімен айқындалады, бұл техникалық және экономикалық тұрғыдан орынсыз. Толқындарды құрайтын факторлардың астрономиялық тұрақтылығының арқасында толқындардың орташа айлық мөлшері мен энергиясы өзгермейді. Сондықтан, толқындық электр станциялары өзен су электр станциялары жұмыс істейтін электр жүйелерінің сенімді кепілі бола алады.

ТОЛҚЫН ЭНЕРГИЯСЫ

Толқында