Использование энергии Солнца на Земле

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение «Архангельская средняя школа имени А. А. Кудрявцева».

Индивидуальный итоговый проект по физике
«Использование энергии Солнца на Земле».
 

Выполнил ученик 8 «А» класса
Егунов Максим
Руководитель: Минина Л.В., учитель физики.

Солнце — это гигантский светящийся источник излучения, посылающий непрерывно огромное количество энергии в направлении Земли. Благодаря солнечной энергии, происходит кругооборот воздуха и воды, идут процессы фотосинтеза в растениях, выделяется кислород.

Актуальность применения солнечной энергии постоянно растет, потому что солнечная энергия является экологически чистой.
За 9 минут Земля получает больше энергии от Солнца, чем человечество производит за весь год. Эта энергия поставляется бесплатно и не оказывает влияния на окружающую среду непосредственно в вашей квартире.

Проблема
Возникает вопрос, почему получение за счет Солнца не является ведущим способом добычи энергии в настоящее время?
Гипотеза
Возможность использования энергии Солнца для обеспечения потребностей человека вполне реальна.

Цель – изучение возможности использования солнечного излучения для удовлетворения энергетических потребностей человека.
Задачи данного проекта:
- собрать информацию об энергии Солнца;
- изучить какую пользу приносит нам Солнце, использование энергии Солнца на Земле;
- узнать историю применения солнечной энергии на Земле;
- Рассчитать и оценить возможности применения солнечных батарей для удовлетворения энергетических потребностей человека.
Методы работы над проектом:
1. подбор и анализ литературы, информации, представленной в сети Интернет,
2. сравнительный анализ информации, расчеты на ее основе, обобщение исследуемого материала, оценка.

1. Солнечная энергия и ее применение на Земле1.1.Солнечная энергия.

Солнечная энергия – сегодня один из наиболее реальных видов альтернативной энергии, применяемый на практике. Общее количество солнечной энергии, доходящей до поверхности Земли за 7 дней, намного превосходит энергию всех запасов нефти, газа, угля и урана на планете.
При использования энергии Солнца нет отходов.
Никакие радиоактивные полураспавшиеся материалы не нужно захоранивать под землей, на дне или в космосе.

1.2. Солнечные элементы (батареи)

Солнечная батарея — объединение фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток.
Солнечные батареи бывают различного размера: от встраиваемых в микрокалькуляторы до занимающих крыши автомобилей и зданий

1.4. История применения солнечной энергии.

Раскопки старого греческого городка Олинфа выявили, что весь город и его дома были спроектированы по одному плану и размещались так чтобы в зиму можно было уловить как можно больше лучей Солнца, а в летний сезон, наоборот, избегать их.
Создание инженерами инсолатора – попытка внедрить энергию солнечного тепла в реальную жизнь людей.

Методы преобразования энергии Солнца для получения разных видов энергии, применяемой человеком
1. Преобразование в электрическую энергию.
Метод внедрения фотоэлектрических частей
Метод внедрения термоэлектрических генераторов
2. Преобразование в термическую энергию.
Метод использования коллекторов разных типов и конструкций.

Достоинства:
экологичность,
безопасность,
неисчерпаемость.
Недостатки:
зависимость поступления энергии от смены дня и ночи , времен года и широты,
наличие больших площадей для фотоэлементов и поддержание их в чистом состоянии,
фотоэлементы дорогие и быстро выходят из строя,
зависимость потока солнечной энергии от погоды и климатических условий

2.4. Использование солнечной энергии сейчас.

В Америке максимально развита солнечная энергетика. Есть регионы, где солнечная энергия наравне с другими способами является полноправным поставщиком энергии в общий котел. Но у нас в стране солнечная энергия используется мало. В основном это небольшие объекты. И климат сказывается и дороговизна оборудования.

3. Расчет возможности использования солнечной энергии, полученной с помощью солнечных батарей для обеспечения ежедневного потребления энергии в моем доме.

Затраты электроэнергии согласно квитанции (кВт*ч):
Количество электричества потребляет моя семья за месяц 170кВт*ч,
за день – 170кВт*ч /30 сут.=5,7 кВт*ч.
Таким образом, солнечные батареи за день должны выработать электрическую энергию, необходимую для использования не менее 5,7 кВт*ч.
Одна солнечная батарея мощностью 100 Вт за световой день (12час.) может выработать электроэнергию 100 Вт*12 ч=1200 Вт*ч=1,2 кВт*ч
Для того, чтобы обеспечить мой дом электричеством нам потребуется не менее 5 панелей мощностью 100 Вт и безоблачная погода.

3. Расчет возможности использования солнечной энергии, полученной с помощью солнечных батарей для обеспечения ежедневного потребления энергии в моем доме.

Стоимость установки
Стоимость батарей взята с сайта компании «Технолайт».
Солнечная батарея SilaSolar – 100Вт, цена-6 320 руб.
Солнечная батарея SilaSolar 100Вт 5BB используется в составе солнечной электростанции для автономного или резервного электроснабжения. Для полного комплекта необходимо использовать аккумуляторы, инвертор, контроллер заряда и дополнительное оборудование для монтажа.
Примерную стоимость дополнительного оборудования можно оценить по данным сайта той же компании
К сожалению, стоимость такого комплекта из 5 мощных солнечных панелей, аккумулятора инвертора и некоторых дополнительных мелочей, без которых обойтись нельзя, будет составлять не менее 100 тысяч рублей.

Заключение.

Для того чтобы обеспечить электроэнергией жилой дом, вполне достаточно установить на крыше солнечные панели в относительно небольшом количестве. Речь может идти не только о частном доме, но и о городском многоквартирном и такая практика существует в Европе.
На практике использование солнечной энергии сейчас не приносит огромной выгоды, но этот вектор получения энергии является более чем актуальным.
Если каждый будет использовать для себя солнечные панели, такой вариант будет выходом из задачи обеспечить каждого человека нужным количеством энергии. Тем не менее, культура такого самообеспечения до сих пор не является развитой.