Солнечная энергетика. Перспективы развития солнечной энергетики, в частности в авиации в России
Скачать 412.26 Kb.
|
| Департамент образования города Москвы Восточное окружное управление образования Государственное бюджетное образовательное учреждение № 1351 с углублённым изучением информатики ПРОЕКТ Тема: Солнечная энергетика. Перспективы развития солнечной энергетики, в частности в авиации в России. Выполнила: учащаяся 7 класса Багдасарян Юлия Микаеловна Научный руководитель: Сафронова Галина Яковлевна , к.п.н. Москва 2013 год Тема: СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В ЧАСТНОСТИ В АВИАЦИИ В РОССИИ. Цель: Показать и выявить перспективы солнечной энергетики и создания солнечной авиации в России. Основные проблемы:
Актуальность: Использование солнечной энергии в разных странах мира открывает перспективы развития этого вида энергетики, применение ее в различных областях. Практическая значимость: Экономия энергоресурсов нашей планеты, а так же экономия средств на электроэнергию. Использование солнечных самолетов для связи и разведки, защиты рубежей России, а также для наблюдения в гражданских и научных целях. Стратегическая цель: Привлечь внимание заинтересованных лиц к разработке и осуществлению проектов. Конкретные цели:
Задачи:
Методика решения: Сбор информации в различных источниках для ответа на все поставленные задачи. План: Проект состоит из блоков, которые являются подпроектами. Каждый блок также имеет подтемы. Блок№ 1. Перспективы солнечной энергетики
Блок№ 2. Принцип работы солнечных батарей 2.1 Способы преобразования лучистой энергии солнца. 2.2Принцип действия солнечной батареи. 2.3 Как собирается солнечная батарея?! Блок№ 3. Сферы использования солнечных батарей
3.2Бытовое обслуживание. 3.3Автомобильная промышленность. 3.4 Водный транспорт. 3.5 Детские игрушки.
3.7Другое. Блок№ 4. Перспективы использования солнечной энергии в России. 4.1 Гео-метеорологические данные. 4.2 Реализованные объекты. 4.3 Проекты. 4.4 Достижения ученых России. Блок№ 5. Солнечная авиация 5.1История солнечной авиации.
«Придет время, когда наука опередит фантазию» Жюлъ Верн. 1.Перспективы солнечной энергетики 1.1 Проблемы использования углеводородного топлива С первобытных времён человек получал тепловую энергию от сжигания всего, что горит, что находилось под рукой. Горючее, которое Земля накапливала миллиарды лет, за последнее столетие интенсивно уничтожается. При традиционной выработке электроэнергии, это касается ТЭЦ, происходит сжигание ископаемого топлива, в процессе чего выделяется огромная масса вредных газов, серы и азота, что ведет к мировому парниковому эффекту, изменению климата. Атомные электростанции (АЭС), в частности захоронение их отходов, не отвечают требованиям абсолютной безопасности. Техногенные аварии и природные катаклизмы порой являются причиной масштабных катастроф на АЭС (Чернобыльская АЭС, АЭС Фукусима). Что естественно оказывает негативное влияние на экологию планеты. Чем платит человечество за несовершенство энергетических установок?!
Как итог - онкологические болезни, оплата медицинского обслуживания, снижение продолжительности жизни людей и многое другое. При этом потребности в энергии только растут. А сжигание различных видов топлива ведёт к энергетическому кризису. Земляне стали задумываться о том, что запасы энергоносителей, истощаются и не возобновляются. Уже сейчас не дожидаясь исчезновения энергоресурсов, ученые занялись поиском альтернативы. Использование энергии ветра, приливов и других возобновляемых источников не обеспечат потребности человека полностью. Ученые разных стран сходятся в одном: чтобы избежать глобального энергетического кризиса, нужно задействовать солнечную энергию.[1,5]
Солнце – неисчерпаемый, экологически безопасный и сравнительно дешевый источник энергии. По мнению академика Ж.И. Алферова, «человечество имеет надежный естественный термоядерный реактор – Солнце. Оно является звездой класса «Ж-2», очень средней, каких в Галактике до 150 миллиардов. Но это – наша звезда, и она посылает на Землю огромные мощности, преобразование которых позволяет удовлетворять практически любые энергетические запросы человечества на многие сотни лет». Причем, солнечная энергетика является «чистой» и не оказывает отрицательного влияния на экологию планеты. Солнечная энергия является серьезной альтернативой традиционной энергетике уже в настоящее время и представляет собой одно из перспективных направлений возобновляемой энергетики. Энергия теплового потока, идущего от Солнца на Землю, составляет 1,57х10 18 кВтч в год. Использование всего лишь 0,0125% солнечной энергии могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики, а использование 0,5% – полностью покрыть потребности в будущем.[1,2]. Получается, что современное общество живет за счет будущих поколений, которые, возможно, не смогут воспользоваться ископаемым топливом. По оценкам специалистов (German Advisory Council on Global change), к 2100 году солнце станет доминирующим источником энергии на планете (Рисунок 1). Во многих странах солнечная энергетика получила активную государственную поддержку и стремительно развивается. Европейский план развития энергетики предусматривает, что к 2020 году 15 % от всей необходимой электроэнергии Европа будет получать от Солнца. США, Китай, Япония - также наращивают мощности своих солнечных электростанций. Всем известны названия мировых программ развития солнечной энергетики: в Германии - «Сто тысяч солнечных крыш», в США - «Миллион солнечных крыш». Швеция, приняла государственную программу, производства электроэнергии за счет солнца в 29 % от общегосударственного энергетического баланса. Германия, являющаяся лидером в использовании солнечной энергии, десять лет назад вложив миллионы в альтернативную энергетику, на сегодняшний день получает большую прибыль от торговли технологиями и готовой продукцией. В США уже через один-два года планируют добиться того, что стоимость электроэнергии от солнечных электростанций сравняется со стоимостью энергии от центральной электросети. Некоторые страны Европы стараются максимально быстро достичь подобных результатов, предоставив людям дешевую альтернативу современным электростанциям. Уже к 2020 году солнечная энергия может стать доминирующей на рынке электроэнергетики. Для обеспечения конкурентоспособности и быстрого роста солнечная энергетика должна отвечать следующим условиям:
Тогда солнечная энергия и ископаемое топливо станут конкурентами к 2017 году, а к 2050 году человечество будет использовать 20*10 12 (тераватт) солнечной электроэнергии в год. Сотрудник РАН Олег Пчеляков полагает, что переломный момент в мировой энергетике наступит в 2030 году. О.И. Шуткин, начальник отдела технического сопровождения проектов ООО «Хевел» также считает, что солнечная энергетика (СЭ) – одно из наиболее перспективных направлений развития возобновляемых источников энергии. По расчетам ученых, объемы использования солнечной энергии к 2050 году приблизятся к объемам энергии от сжигания углеводородного топлива, а к 2100 году Солнце будет обеспечивать 90% той энергии, что нужно Земле. [2]  Рисунок 1. Прогноз энергетического баланса в мире до 2100 года. 2. Принцип работы солнечных батарей 2.1. Способы преобразования лучистой энергии солнца Для преобразования солнечной энергии применяют два способа:
2.2. Принцип действия кремниевой солнечной батареи. Источники электрического тока - космические генераторы — полупроводниковые фотоэлектрические элементы работают на принципе преобразования световой энергии солнечного излучения непосредственно в электричество. Эти генераторы называют солнечными батареями.  (Рисунок 2) Схема работы кремниевой солнечной батареи. Тонкая пластина состоит из двух слоев кремния с различными физическими свойствами. Внутренний слой представляет собой чистый монокристаллический кремний. Снаружи он покрыт очень тонким слоем «загрязненного» кремния, например с примесью фосфора. При попадании солнечных лучей, между слоями возникает поток электронов и образуется разность потенциалов, а во внешней цепи, соединяющей слои, появляется электрический ток. Соединив тысячи таких кристаллов, покрытых слоем металла, - фотоэлементов, образуется солнечная батарея. Максимальный ток вырабатывается при перпендикулярном расположении плоскости батареи по отношению к солнечным лучам. Это означает, что необходима постоянная ориентация батарей на Солнце. В темноте солнечные батареи не будут давать ток, поэтому их необходимо применять в сочетании с другим источником тока, например с аккумулятором. К.п.д. солнечных батарей невелик, он не превышает пока 11-13%. С 1м2 современных солнечных батарей снимается мощность около 100-130 вт. Для получения, например, мощности 3 квт требуется батарея, состоящая из 100 000 элементов с общим весом около 300 кг, Такие батареи займут площадь более 30 м2.
Весь процесс сборки показан на рисунках. В скобках указан номер рисунка, соответствующего данной стадии. Принцип действия солнечной панели прост. Панель поглощает солнечные лучи, преобразуя их в электрический ток при помощи фотоэлектрического преобразователя. Эта голубая пластина - модули, изготовленные из кристаллического кремния, а эти желобки проводники (1). Чтобы изготовить солнечную панель, нужно соединить несколько модулей вместе. На каждый модуль наносится паяльный флюс (2). Паяльный провод разогревается паяльником. После чего модули размещают на специальную панель (3). По окончанию паяния модули очищают при помощи ультразвука в воде с температурой 60 градусов (4). Высушенные и полностью очищенные модули готовы к дальнейшей сборке. Теперь можно приступать к спайке нескольких модулей в группы. Вначале наносится флюс, улучшающий качество спайки (5). Собирают 4 группы, состоящие из 9 модулей каждая, таким образом, на одну панель уходит 36 модулей. Модули крепятся край в край, с ними нужно обращаться крайне осторожно. Далее вольтметром проверяют напряжение на каждом из модулей (6). На этой стадии спайку легко поправить, если что-то не работает. Если все соответствует норме, модули, выстроенные в 9 рядов, поднимают пневматическим захватом (7). Так с ними проще обращаться, и нет опасности, загрязнить поверхность. Модули устанавливают на место, затем через них пропускается металлическая лента, являющаяся проводником и связывающая вместе 4 группы по 9 модулей (8). Каждый из модулей приваривается к металлической ленте (9), потом модули закрываются сверху листом прозрачного многослойного стекла (10). Оно служит жесткой основой, поддерживающей модули. Наложение частей формирует многослойный каркас, который придает панели дополнительную жесткость и прочность (11). Наконец для защиты модулей его запечатывают пленкой (12). Чтобы заламинировать и придать жесткость панели ее помещают в печь с вакуумом (13). Там панель выдерживается в течении 15 минут при температуре в 80 градусов (14). На выходе из печи все компоненты панели твердо связаны воедино (15). Панель помещают в имитатор солнца для тестирования (16), отрицательный и положительный контакты подсоединяют к вольтметру (17). Панель вставляют в симулятор, где на него подается мощный поток света (18). С вольтметра считываются показатели. Таким образом, проверяется сила тока вырабатываемого панелью. Панель помещается на пластиковую раму (19) и фиксируется клеем (20). Затем рамы крепятся винтами, которые удерживают ее на месте. Теперь панель готова (21). Различные типы панелей требуют своего процесса производства. Мы рассмотрели самый распространенный вид сборки панелей из аморфного кремния. На производство одной панели уходит около часа работы. И спрос на панели продолжает расти по мере того, как автономные источники в домах становятся необходимостью.  1 2 6 3 9 5 7 10 8 4      11 12 13 14 15 16 17 18                          19 20 21 (Рисунок 3) Схема сборки кремниевой солнечной панели. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Альтернативные источники энергии Солнечная энергетика Солнечная энергетика Солнечная энергетика используетнеисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов.... | | Коллеги Приглашаем принять участие в Международной научно-технической конференции Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта... |
| Солнечная энергетика Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов.... |  | Реферативная работа по теме: «Экономические и экологические преимущества... «Экономические и экологические преимущества атомной энергетики и перспективы её развития в России» |
| Реферат Том VI, 197 с., 59 рис., 32 источника, 6 прил Микроэнергетика, электроэнергтика, солнечная энергетика, ветроэнергетика, гидроэнергетика, биоэнергетика, системы электроснабжения,... | | Перспективы развития в россии распределенной энергетики на основе... Акимова, Т. А. Экология. Природа – Человек – Техника: учебник / Т. А. Акимова. – М.: Экономика, 2007. – 510с |
| Глобальная энергетическая безопасность и интересы россии Глобализация, российская и мировая энергетика на переломе веков: новые явления, тенденции и перспективы | | Московский энергетический институт (технический университет) институт... Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла М. 2 основной образовательной программы подготовки магистров «Физико-технические... |
| Реферат по теме: Перспективы развития атомной энергетики Томской области Особенности развития электроэнергетики Томской области | | Реферат по теме: Перспективы развития атомной энергетики Томской области Особенности развития электроэнергетики Томской области |
| Реферат Тема: «Перспективы развития атомной энергетики Томской области» Учитель географии Муниципального общеобразовательного учреждения средней общеобразовательной школы №40 г. Томска | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... План урока, пмк природа. Человек. Общество: Земля – наш общий дом. Солнечная система. Модель Солнечной системы (анимация) |
| Программа фундаментальных исследований Президиума ран перспективы... России и Украины по приоритетным направлениям модернизации, инновационного и технологического развития | | Рабочая программа по дисциплине б транспортная энергетика «Транспортная энергетика» являются: формирование у студентов знаний основных теоретических положений термодинамики и теплотехники,... |
| Реферат Отчёта по нир на тему: Разработка и внедрение автоматизированной... ... | | Рынок ценных бумаг России становление, оценка эффективности и перспективы развития Название реферата: Рынок ценных бумаг России становление, оценка эффективности и перспективы развития |
