Исследовательская работа на тему "Альтернативные источники энергии" ( 7 класс, экология)

МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «СРЕДНЯЯ ШКОЛА № 35» АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ Секция экологии Исследовательская работа Выполнил: ученик 7«Б» класса            Урангин Кирилл  Руководитель: учитель биологии  Мирошниченко Светлана Николаевна Хабаровск 2019 2 Оглавление Введение……………………………………………………………………………… 3 Альтернативная энергия…………….……………………........................................... Энергия солнца………………………………………………………………………. 4 5 Энергия ветра………………………………………………………………………… 6  8 Геотермальная энергия………………………………………………….. ………… Биотопливо………………………………………………………………………… Использование альтернативных возобновляемых источников  10 энергии в Хабаровском крае………………………………………………………… 13 Практическая часть………………………………………………………………….. 16 Экспериментальная часть………………………………………………………….... Социологический опрос….…………………………………………………………. 16 19 Заключение…………………………………………………………………………… 21 Список используемой литературы и интернет­ресурсов………………………… 22 3 ВВЕДЕНИЕ Экологическая обстановка – пожалуй, самая актуальная проблема  XXI  века. Не случайно указом Президента РФ В.В. Путина 2013 год   в России был объявлен Годом охраны окружающей среды, а 2017 ­ годом экологии. В современном мире человечество нуждается в электрической энергии каждый день. Она нужна как большим предприятиям, так   и   в   быту.   На   её   выработку   тратится   много   ресурсов,   счета   за   электроэнергию ежегодно растут. Те предприятия, которые могут вырабатывать дешёвую электроэнергию, наносят   большой   вред   окружающей   среде.   А   те   предприятия,   которые   вырабатывают более   экологически   чистую   электроэнергию,   как,   к   примеру,   гидроэлектростанции, требуют больших затрат. В экологическом рейтинге субъектов России Хабаровский край находится на 50 месте из 85. В последние годы в нашем городе объём вредных выбросов энергетических   предприятий   в   атмосферу   значительно   сократился.   Так,   по   данным экологической службы «Хабаровской генерации», в 2005 году объем вредных выбросов в атмосферу достиг 25,6 тысячи тонн, а в 2015 году этот показатель составил 11,6 тысячи тонн. Например, за 10 лет хабаровская ТЭЦ­1 в два раза сократила выбросы вредных веществ и в четыре раза – золошлаковых отходов. Это произошло благодаря переводу шести из пятнадцати котлоагрегатов станции с угля на газ. В будущем количество газовых котлов на ТЭЦ­1 планируется увеличить.  Актуальность  нашей работы в том, что в современном мире учёные занимаются проблемой нахождения новых экологически чистых источников энергии. ПРЕДМЕТ исследования: альтернативные источники энергии. ЦЕЛИ исследования:  1. Изучить   разнообразные   альтернативные   источники   энергии,   их   достоинства   и недостатки; 2.   Определить   экологически   чистый   способ   добычи   электрической   энергии   из подручных, малозатратных средств. ЗАДАЧИ: Научиться измерять напряжение с помощью вольтметра; исследовать от чего зависит напряжение; провести эксперименты по созданию биотоплива; определить факторы, влияющие на напряжение; сделать выводы. МЕТОДЫ  ИССЛЕДОВАНИЯ:  анализ   литературы,   проведение   исследований, наблюдений,   обработка   полученных   экспериментальных   данных   и   теоретическое обобщение. 4 Альтернативная энергия Об   электричестве   люди   знали   уже   в   1700   году,   но   добывать   его   в   гигантских масштабах научились только 100 лет назад. Его добывали из тепла, силы воды, внутренней энергии   атома,   силы   ветра.   Видов   электростанций   много   и   каждый   вид   наносит   вред окружающей среде. На строительство электростанций и их обслуживание требуется много средств.   Из   чего   же   тогда   вырабатывать   электроэнергию?   В   основе   принципа электробатарейки   или   аккумулятора   –   это   кислота   и   взаимодействующий   металл.   Эту кислоту создают в лабораториях. Но кислота содержится и в других веществах. К примеру, в лимоне, яблоках, апельсинах, картофеле, солёных помидорах и огурцах… Альтернативная   энергия   –   совокупность   перспективных   способов   получения энергии,   которые   распространены,   не   так   широко,   как   традиционные,   однако, представляют интерес из­за выгодности их использования при низком риске причинения вреда окружающей среде. [4] Все большую популярность в мире приобретают альтернативные источники энергии. Их   преимущество   заключается   в   возобновимости   энергетических   ресурсов.   К   таким источникам можно отнести энергию солнца, энергию ветра, энергию приливов, глубинное тепло Земли, топливо из биомассы. [2] Уже   построены   гелиостанции   в   США   (Калифорнии).   Они   имеют   экономические показатели, не уступающие станциям других типов. В ряде стран созданы геотермальные станции   ­   в   США   (станция   Гейзерс   в   США   имеет   мощность   1   млн.   кВт),   России,   на Филиппинах и в Италии; приливные ­ во Франции, Канаде, России и КНР; ветровые ­ в США и Дании. [6] Созданием топлива из биомасс активно занимаются практически во всем мире и даже  есть  страны,  которые  уже  перешли  на  этот вид   топлива  в  определенной  мере  (в Финляндии потребности в горючем уже на 20% удовлетворяются за счет биотоплива, а лидирует в ЕС по использованию биомассы в качестве источника энергии Германия). Но уже   сейчас   можно   увидеть   основные   преимущества   биодизельного   топлива:   в   выхлопе гораздо меньше токсичных отходов, сажи (на 50%) и выбросов СО и СО2; оно дешевле нефтепродуктов; может использоваться как в чистом виде, так и в смеси с привычным топливом; в смеси пригодно для любого дизельного двигателя практически без переделки; само по себе значительно безопаснее для окружающей среды, чем обычное топливо (менее токсично, чем обычная поваренная соль); легко разлагается микроорганизмами (на 90% за 3   недели);   продлевает   жизнь   двигателя   (не   образуется   нагар   в   цилиндрах);   не   имеет неприятного запаха. [1]   5 Энергия солнца Часто говорят, что новое ­ хорошо забытое старое. Как ни странно, к солнечной тепловой энергии эти слова тоже относятся. Раскопки археологов показали, что в стенах бань и некоторых других построек Древнего Рима были проложены каналы, по которым проходил теплый воздух от нагреваемой солнечным излучением части зданий и создавал комфортную   температуру   во   всех   помещениях. [3]  Хотя   многие   из   нас   этого   и   не подозревают, способ получения электроэнергии из солнечного света известен более ста лет. Явление фотоэлектричества впервые наблюдал Эдмон Беккерель в 1839 г. Проводя серию   экспериментов   по   электричеству,   он   погрузил   2   металлических   электрода   в проводящий   раствор   и   подвергал   установку   воздействию   солнечного   света.   Между электродами   возникло   небольшое   электрическое   напряжение.   Появление   в   начале   50­х годов солнечных элементов, разработанных в лаборатории Белла, произвело революцию в электронной   промышленности.   Космическая   индустрия   была   бы   без   них   практически беспомощна.   Легкие   солнечные   генераторы   энергии   позволили   совершенно   по­иному подойти   к  проблеме   создания   искусственных   спутников  Земли.  Кроме  того,  солнечная энергия   может   использоваться   в   солнечных   домах. Солнечные   установки   могут   быть предназначены   для   отопления   и   горячего   водоснабжения   жилых   домов.   Солнечные энергетические   установки   способны   сэкономить   дорогостоящее   минеральное   топливо, благодаря   разумному   использованию   энергии   солнечного   излучения.   Представление   о солнечном   доме   (доме,   в   котором   теплохладоснабжение   и   горячее   водоснабжение, осуществляемое при помощи солнечной энергии) стало широко известно.  [5]  Наверное, самым   идеальным   примером   такого   дома   является   традиционный   японский   дом.   Что летом,   что   зимой   там   всегда   вполне   приемлемая   температура   для   проживания.   Но настоящих солнечных домов, где полностью отработана система отопления и охлаждения, еще сравнительно немного, и сделать их экономически оправданными совсем не просто. Однако очевиден тот факт, что природных запасов нефти и угля на земном шаре не хватит на   длительный   срок   и   дальнейшая   техническая   программа   неразрывно   связана   с необходимостью экономии энергии. [3] В конце 80­х годов наиболее распространенными предметами личного обихода, в которых использовалась солнечная энергия, были "солнечные кухни". Даже существовали специальные портативные солнечные кухни, которые можно было брать с собой в морское путешествие или в экскурсию в горы (производили Франция, Швейцария). В это же время в 6 Японии были созданы электрические панели, солнечные фотоаппараты, радиоприемники, портативные солнечные батареи, «солнечные» светильники. [2] Почти все источники энергии так или иначе используют энергию Солнца: уголь, нефть,   природный   газ   не   что   иное,   как   "законсервированная"   солнечная   энергия.   Она заключена в этом топливе с незапамятных времен.  Энергия солнечного излучения распределена по большой площади любая установка для прямого использования солнечной энергии должна иметь собирающее устройство   с достаточной поверхностью. Преимущества и недостатки использования  солнечной энергии (гелиоэнергетики) Достоинства: Общедоступность и неисчерпаемость источника. Теоретически, полная безопасность для окружающей среды. 1) 2) Недостатки: 1) 2) 3) элементов. Зависимость от погоды и времени суток. Как следствие необходимость аккумуляции энергии. Высокая   стоимость   конструкции,   связанная   с   применением   редких 4) Необходимость периодической очистки отражающей поверхности от пыли. Ветровая энергия Впервые   энергия   ветра   была   использована,   по­видимому,   для   передвижения парусных судов, а позднее ­ для подъема воды и размола зерна. Считается, что в Китае, Японии и Тибете первые ветряные двигатели были построены более 2 тысяч лет назад. Древние вавилоняне использовали их для осушения болот. В Египте и на Ближнем Востоке строили ветряные водоподъемники и мельницы. [3] Но толком ветряной энергией стали заниматься гораздо позже. В России этот вид энергии   стал   объектом   для   исследований   только   после   революции.   В   связи   с   началом электрификации   сельского   хозяйства   была   организована   работа   по   созданию ветроэлектрических   станций   (ВЭС).   Уже   в   1930   г.   была   спроектирована,   а   в   1931   г. сооружена в Крыму первая в мире ВЭС Д30 мощностью 100 кВт. Станция проработала до 1942   г.   и   давала   энергию   в   электрическую   сеть   Севастопольэнерго.   А   в   1956   г.   было произведено более 9 тысяч ветродвигателей. За рубежом наиболее широкое применение 7 ветроустановки   нашли   в   Австралии,   Новой   Зеландии,   Латинской   Америке,   Греции   и др. Ветер   ­   один   из   наиболее   мощных   энергетических   источников,   который   при благоприятных   условиях   может   быть   широко   использован   в   народном   хозяйстве.   Он возникает  вследствие   постоянной  циркуляции   воздушных  масс  в  атмосфере,  вызванной неравномерным нагревом солнцем земной поверхности. Ветер ­ даровой энергетический источник. Поэтому у некоторых еще бытует мнение, что и энергия, полученная с помощью ветродвигателей   тоже   практически   "дешевая".   Особенность   ветра   как   энергетического источника заключается в его непостоянстве, большой изменчивости скорости, а отсюда и энергии   (в силу   ряда  метеорологических   факторов  (возмущение  атмосферы,   изменение солнечной активности и количество тепловой энергии, поступающей на землю), а также из­ за   влияния   рельефных   условий   в   данной   местности   скорость   и   направление   ветра изменяются  по случайному закону). Большое государственное значение имеет экономия минерального   топлива   и   охрана   окружающей   среды   от   загрязнений.   Наиболее   широко ветроустановки могут применяться в сельском  хозяйстве для зарядки аккумуляторных батарей, опреснения минерализованных вод, откачки воды для питьевых нужд. [2]        Новейшие   исследования   направлены   преимущественно   на   получение электрической   энергии   из   энергии   ветра.   Стремление   освоить   производство ветроэнергетических   машин   привело   к   появлению   на   свет   множества   таких   агрегатов. Некоторые из них достигают десятков метров в высоту, и, как полагают, со временем они могли бы образовать настоящую электрическую сеть. Малые ветроэнергетические агрегаты предназначены для снабжения электроэнергией отдельных домов.    В проектировании установки самая трудная проблема состояла в том, чтобы при разной   силе   ветра   обеспечить   одинаковое   число   оборотов   пропеллера.   Поэтому   угол наклона   лопастей   по   отношению   к   ветру   регулируют     за   счет   поворота   их   вокруг продольной оси: при сильном ветре   угол острее, воздушный поток свободнее обтекает лопасти и отдает им меньшую часть своей энергии. Помимо регулирования лопастей весь генератор автоматически поворачивается на мачте против ветра. Преимущества   и   недостатки   использования   ветровой   энергии (ветроэнергетики) Достоинства: 1) 2) Экологически чистый вид энергии. Эргономика   (ветровые   электростанции   занимают   мало   места   и   легко вписываются   в   любой   ландшафт,   а   также   отлично   сочетаются   с   другими   видами хозяйственного использования территорий). 8 3) Возобновляемая энергия (энергия ветра, в отличие от ископаемого топлива, неистощима). 4) Ветровая   энергетика   ­   лучшее   решение   для   труднодоступных   мест   (для удалённых мест установка ветровых электрогенераторов может быть лучшим и наиболее дешёвым решением). Недостатки: 1) Нестабильность   (нет   гарантии   получения   необходимого   количества электроэнергии; на некоторых участках суши силы ветра может оказаться недостаточно для выработки необходимого количества электроэнергии). 2) Относительно   невысокий   выход   электроэнергии   (ветровые   генераторы значительно уступают в выработке электроэнергии дизельным генераторам, что приводит к необходимости   установки   сразу   нескольких   турбин;   кроме   того,   ветровые   турбины неэффективны при пиковых нагрузках). 3) Высокая   стоимость   (стоимость   установки,   производящей   1   мегаватт электроэнергии, составляет 1 миллион долларов). 4) Опасность для дикой природы (вращающиеся лопасти турбины представляют опасность для некоторых видов живых организмов; согласно статистике, лопасти каждой установленной турбины являются причиной гибели не менее 4 особей птиц в год). 5) Шумовое   загрязнение   может   причинять   беспокойство   диким   животным   и людям, проживающим поблизости. Геотермальная энергия Геотермальная энергетика — направление энергетики, основанное на производстве электрической энергии за счёт энергии, содержащейся в недрах земли, на геотермальных станциях. В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше температуры кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности, иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к подземным тёплым водам возможен при помощи глубинного бурения скважин.  Главным   достоинством   геотермальной   энергии   является   её   практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени суток и года. 9 Существуют следующие принципиальные возможности использования тепла земных глубин. Воду или смесь воды и пара в зависимости от их температуры можно направлять для   горячего   водоснабжения   и   теплоснабжения,   для   выработки   электроэнергии   либо одновременно   для   всех   этих   целей.   От   того,   какой   источник   геотермальной   энергии используется, зависит устройство станции. Если   в   данном   регионе   имеются   источники   подземных   термальных   вод,   то целесообразно их использовать для теплоснабжения и горячего водоснабжения.  Главная из проблем, которые возникают при использовании подземных термальных вод, заключается в необходимости возобновляемого цикла поступления (закачки) воды в подземный  водоносный  горизонт.  В  термальных  водах  содержится  большое   количество солей   различных   токсичных   металлов   (например,   бора,   свинца,   цинка)   и   химических соединений   (аммиака,   фенолов),   что   исключает   сброс   этих   вод   в   природные   водные системы, расположенные на поверхности. Наибольший   интерес   представляют   высокотемпературные   термальные   воды   или выходы   пара,   которые   можно   использовать   для   производства   электроэнергии   и теплоснабжения. Преимущества и недостатки использования геотермальной энергии  Достоинства: 1) Возобновляемый  источник энергии (во всяком случае, при условии,  что в нагнетательную   скважину   не   закачивается   слишком   много   воды   за   слишком   короткое время). 2) Геотермальная электростанция для работы не требует поставок топлива из внешних источников. 3) Эксплуатация   геотермальной   электростанции   не   требует   дополнительных расходов, кроме расходов на профилактическое техобслуживание или ремонт. 4) Геотермальные электростанции не портят пейзаж и не требуют значительного землеотвода. 5) Обычная геотермальная электростанция, расположенная на берегу моря или океана, может применяться и для опреснения воды. Не зависит от времени года и времени суток. 6) Недостатки: 1) Найти подходящее место для строительства геотермальной электростанции и получить разрешение местных властей и согласие жителей на ее возведение может быть проблематичным. 10 2) Иногда действующая геотермальная электростанция может остановиться в результате естественных изменений в земной коре, плохого выбора места или чрезмерной закачки воды в породу через нагнетательную скважину. 3) Через эксплуатационную скважину могут выделяться горючие или токсичные газы или минералы, содержащиеся в породах земной коры. Избавиться от них достаточно сложно.  4) Стоимость установки геотермальной электростанции велика. Биотопливо Этот вид энергии имеет большие преимущества перед другими видами, поскольку он относительно дешевый и практически безвреден для окружающей среды. Естественно, что   это   не   могло   остаться   незамеченным   и   многие   страны   уже   активно   занимаются исследованиями в этой области: Кипр.  В   связи   с   непрерывным   ростом   цен   на   нефть,   на   Кипре   все   активнее обсуждалась  возможность использования в качестве альтернативы нефти биодизельного или других разновидностей топлива, получаемых из биомассы. Уже к концу 2005 г. был подготовлен план поставок такого топлива и частичный перевод на него автомобилей с дизельным двигателем. Его станут получать из кукурузы, сои, хлопка, жмыха, остающегося после отжима масла из оливок. [8] Япония.  В   Токийском   технологическом   институте   недавно   запатентован   метод преобразования   растительного   масла   в   биодизельное   топливо   с   использованием катализаторов,   в   десятки   раз   гораздо   более   дешевых,   чем   применяемые   ныне.   Любое растительное масло может служить автомобильным топливом, но для этого входящие в его состав жирные кислоты надо превратить в эфиры. Японские ученые получили пригодный для   многократного   использования   катализатор   ­   твердую   кислоту   из   обычного   сахара. Теперь, по мнению авторов открытия, наладив промышленный выпуск катализатора, можно будет   приступать   к   массовому   производству   дизельного   топлива   из   возобновляемого сырья. [8] США. На конкурсе экологически чистых транспортных средств "Солнечный тур", прошедшем летом 2005 г. в  штате Нью­Джерси, среди машин на альтернативном топливе победил   автомобиль  "Вегетарианец",  работающий   на  отходах  школьной  столовой.   Этот автомобиль создали студенты Центральной школы из городка Трентон (штат Нью­Джерси). Точнее   они   переоборудовали   старенький   "Фольксваген   Гольф"   1985   г.   выпуска, приспособив   его   двигатель   к   работе   на   биодизельном   топливе   собственного   рецепта   и 11 изготовления.   Как   выяснилось,   технология   производства   биотоплива,   разработанная студентами, безопасна  для окружающей  среды  и безотходна. Даже для  перемешивания использованного кукурузного масла из студенческой столовой со щелочью, метанолом и этанолом они приспособили смеситель из солнечной энергии. А из выделенного в процессе производства   топлива   глицерина   получали   мыло,   которое   нашло   применение   тут  же,   в студенческом   гараже.   Все   больше   американцев   предпочитают   следовать   примеру   этих студентов. Многие американцы договариваются с расположенными поблизости кафе или ресторанами и забирают у них использованное масло. С 2005 г. в стране стремительно формируется рынок альтернативного автомобильного топлива, и в США уже появились компании,   которые   оптом   скупают   в   ресторанах   отработанное   масло   и   продают   его автомобилистам, по цене 20­25 центов за литр, что, впрочем, в два с лишним раза дешевле обычного топлива. Россия.  В 2005 г. прошли первые испытания тепловоза с дизельным двигателем, адаптированным и работающем на рапсовом масле. [7] Большие   надежды   за   рубежом   возлагают   на   получение   энергии   из   биомассы, содержащей различные сахара, путем ее сбраживания с получением спирта (этанола). В Бразилии   разработана   национальная   программа   использования   этанола,   полученного   из сахарного тростника, для замены почти четверти потребляемого в стране бензина. Уже сегодня около 10% продаваемого там бензина содержит 10% ­ ную добавку этанола, что заметно снижает содержание вредных веществ в выхлопных газах. Масштабная программа замены   бензина   этанолом,   получаемым   при   переработке   излишков   кукурузы   и   других зерновых культур, осуществляется и в США. На долю так называемого газохола (смеси бензина с этанолом) уже приходится около 10% топливного рынка страны. [8] Формирование современных тенденций мирового рынка биотоплива сопровождается развитием противоречий субъектов на всех уровнях ­ от групп государств до отдельных хозяйствующих   структур   и   потребителей.   При   этом   экономические,   экологические   и социальные  эффекты  от  внедрения   биотоплива   остаются  предметом   обширных   споров. Учитывая  тот факт, что стоимость биотоплива по сравнению с традиционными видами топлива   несколька   высока,   во   многих   случаях   более   рентабельными   в   борьбе   за уменьшение глобального потепления климата оказываются такие методы, как сокращение энергоемких видов транспорта, повышение эффективности традиционных энергоресурсов, а также охрана и восстановление лесных массивов, поэтому, современное формирование 12 биотопливного рынка ­ процесс сложный и противоречивый и может стать существенным препятствием дальнейшего развития. И тем не менее рассмотрим все «за» и «против» Преимущества и недостатки использования биотоплива  (биоэнергетики) Преимущества: 1. Мобильность по сравнению с другими альтернативными источниками  энергии. 2. 3. 4. 5. 6. Снижение стоимости    Адаптация к двигателям и их эксплуатация. Возобновляемые источники. Сокращение выбросов парниковых газов.  Экономическая безопасность для стран, не обладающих большими запасами  топлива Недостатки:  1. 2. 3. 4. 5.      Ограничения региональной пригодности.      Инвазивность ­ урожай, который убивает местные растения и который  трудно контролировать может поставить под угрозу биоразнообразие и  серьезно повредить экосистему региона.    Климат ­ в некоторых местностях просто невозможно выращивать  биотопливные культуры, например, в местности с холодным или засушливым  климатом.    Разрушается среда обитания животных и микроэкосистемы.    Высокая стоимость биотоплива. 13 Использование альтернативных возобновляемых источников энергии в Хабаровском крае Ветроэнергетика В   Хабаровском   крае   ветрогенераторы   или   ветроэлектрические   установки   стали первым объектом выработки альтернативной энергии. Принцип их действия заключается в преобразовании кинетической энергии ветра в электрическую. Ветер раскручивает лопасти ветряка,   приводя   в   движение   вал   электрогенераторов.   Генератор   в   свою   очередь вырабатывает электрическую энергию, которая подаётся на контроллер, где преобразуется до нормативных показателей частоты и напряжения. Основное отличие от традиционных тепловых и атомных источников энергии заключается в полном отсутствии какого бы то было сырья и отходов.  Пример   достаточно   эффективного   использования   альтернативных   источников энергии можно встретить на автомобильных трассах Хабаровского края. В 2015 году на автодорогах региона появились новые автономные системы энергообеспечения на основе солнечных   модулей.   Объекты   были   установлены   в   местах   концентрации   ДТП,   чтобы предупредить их в темное время суток. Для освещения темных участков трассы сейчас используются солнечные батареи и ветрогенераторы. Днем получаемая солнечная энергия накапливается в аккумуляторах, а ночью расходуется на освещение. [9] Еще   одним   производителем   зеленой   энергии   в   крае   является   АО   «Корфовский каменный   карьер».   В   2013   году   на   предприятии   был   установлен   ветрогенератор, мощностью   500   КВатт,   который   является   одним   из   самых   больших   на   территории Хабаровского края. В настоящее время он позволяет экономить около 10% от общего потребления электроэнергии с экономическим эффектом около двух млн рублей. [9] В   Хабаровском   крае   перспективными   территориями   для   использования   энергии ветра являются побережье Охотского моря, Татарского пролива и частично долина реки Амур. В крае изготавливаются ветроэнергетические установки (ВЭУ) мощностью от 250 Вт до 10 кВт. Вырабатываемая ВЭУ энергия используется для обеспечения энергоснабжения удаленных от центрального электроснабжения объектов и подкачки воды. [10] 14 Интересен   опыт   применения   ВЭУ   в   гибридной   системе   «ветер   –   солнце»   для обеспечения   светоограждения   опор   спецперехода   через   реку   Амур   ВЛ­500   кВ «Хабаровская – Хехцир». В   настоящее   время   в   Хабаровском   крае   смонтировано   более   500   ВЭУ   разной мощности, которые используются для энергоснабжения лесозаготовительных, охотничьих и фермерских хозяйств, метео­ и телекоммуникационных станций и геологических партий. [10] Гелиоэнергетика Наибольшим   гелиопотенциалом   в   Хабаровском   крае   располагают   Бикинский, Вяземский, Комсомольский, Солнечный, Нанайский и Хабаровский районы, а также города Хабаровск, Комсомольск­на­Амуре и Амурск. В   крае   изготавливают   гелиоэнергетические   установки,   которые   используют   для подогрева   воды   и   получения   электрической   энергии.   В   Хабаровском   крае гелиоэнергетические   установки   используются   преимущественно   для   технологических нужд, а также индивидуальными потребителями в домах коттеджной застройки. С октября 2017 года солнечные батареи продолжают устанавливать в центральном районе Хабаровска. На этот раз их разместили на нерегулируемом пешеходном переходе на площади имени Ленина. Днем они собирают и накапливают энергию, а ночью подсвечивают знаки пешеходной "зебры". Вторым подобным местом стала Комсомольская площадь, по периметру которой установили несколько подобных конструкций. Сами дорожные знаки находятся в рамке. Они предназначены для яркой мигающей индикации и привлечения тем самым   внимания   водителей   автотранспортных   средств.   Автономное   питание   от собственной   солнечной   электростанции   позволяет   эксплуатировать   светодиодные дорожные знаки без подключения к электрическим сетям. Геотермальная энергетика В   Хабаровском   крае   данный   вид   энергетики   представлен   только   тепловыми насосами. В климатических условиях южной части   Хабаровского края тепловые насосы являются наиболее эффективным источником энергии, который может использоваться в зимнее   время   для   отопления,   в   летнее   —   для   кондиционирования   и   горячего водоснабжения.   Применение   геотермальных   насосов   для   кондиционирования   позволяет уменьшить потребление электроэнергии в 2 раза по сравнению с традиционными сплит­ системами. 15 На   территории   края   реализовано   несколько   проектов   с   применением   тепловых насосов для теплоснабжения и кондиционирования общей мощностью 130 кВт. В стадии реализации проект оснащения жилого дома 8 тепловыми насосами общей мощностью 80 кВт. Имеется проект оборудования 36 тепловыми насосами общей мощностью 360 кВт для кондиционирования и теплоснабжения офисно­складского здания площадью 8000 м2. В ближайшей перспективе при реализации вышеуказанных проектов на территории края будут эксплуатироваться тепловые насосы общей мощностью 570 кВт. [10] Биоэнергетика Количество   древесных   отходов   в   местах   рубок   на   территории   края   по   разным оценкам составляет от 18 до 20 тыс. м3 в год. В   Хабаровском   крае   биомасса   (дрова)   используется   в   качестве   топлива   на   56 коммунальных отопительных котельных. Котельная «Лесозавод­20» в Советско­Гаванском районе работает на отходах деревообработки (щепа). В крае изготавливаются биоэнергетические установки мощностью 6 и 12 кВт для получения биогаза. Удельная  выработка  энергии   из   возобновляемых  источников  (без  учета  большой гидроэнергетики)   в   России   по   данным   Международного   энергетического   агентства составила, по разным оценкам, в 5 раз меньше, чем в Германии, в 11 – меньше, чем в Норвегии, и в 10 раз меньше, чем в США. В последнее время экономический потенциал возобновляемых источников энергии несколько увеличился в связи с подорожанием традиционных видов топлива. Принято постановление губернатора Хабаровского края от 06.05.2006 № 108 «Об основных мероприятиях энергосберегающей политики в Хабаровском крае на 2006­2008 годы»,   в   котором   нашли   отражение   мероприятия   по   внедрению   альтернативных возобновляемых источников энергии. Однако в целом развитие альтернативных источников энергии сдерживается из­за отсутствия государственной поддержки возобновляемой альтернативной энергетики в виде целевых   программ,   высокой   стоимости   оборудования   и   отсутствия   инвестиционной привлекательности, связанной с длительным сроком окупаемости. Активизация   внедрения   нетрадиционных   и   возобновляемых   источников   энергии требует,   по   крайней   мере,   на   начальном   этапе   выработки   соответствующей государственной   концепции,   мер   государственной,   экономической   и   общественной 16 поддержки,   а   также   совершенствования   законодательного   обеспечения.   Увеличение масштабов   использования   возобновляемых   источников   энергии   изменит   структуру топливного баланса и позволит повысить энергетическую устойчивость многих регионов Российской Федерации. [10] 17 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц. Все металлы являются проводниками электричества. В них электрический ток ­ направленное движение свободных электронов. Чтобы по проводникам электроны двигались направленно, в них надо   создать   электрическое   поле.   Электрическое   поле   создаётся   источниками   тока. Источники   тока   характеризуются   напряжением.   Для   своих   исследований   мы   взяли картофель. Выбрали его потому, что в России картошка – это второй хлеб. В год на одного жителя России приходится 150 кг картошки. Это примерно 37 миллионов тонн в год. Запас картофеля в России всегда есть. Мы в картошку вставляли два различных проводника из цинка и меди и подключали вольтметр, который показывает некоторое напряжение.  Это означает,   что   через   картофель   проходит   электрический   ток   и   происходит   электролиз. Электролиз – это совокупность химических процессов, происходящих в электролите при прохождении   через   него   постоянного   электрического   тока,   когда   положительно заряженные ионы движутся к катоду, а отрицательно заряженные – к аноду. Электролитом в данном случае является картошка.  В данной работе были проведены следующие эксперименты: 1.Зависимость напряжения от площади погруженного в клубень проводника. Оборудование:   линейка,   картофель,   пластины   из   цинка   и   меди,   вольтметр, соединительные провода. Расчет площади поверхности пластины длиной А, шириной В и толщиной С S = 2 x A x B + 2 x A x C + B x C 1. A = 2 B = 2,5 C = 0,1 см S = 2 x 2 x 2,5 + 2 x 2 x 0,1 + 2,5 x 0,1 =10,65 см2   10,65 см2  в м2 10,65 x 0,0001 = 0,0011 м2 2. A = 4 B = 2,5 C = 0,1 см  S = 2 x 4 x 2,5 + 2 x 4 x 0,1 + 2,5 x 0,1 = 21,05 см2   21,05 см2  в м2 21,05 x 0,0001 = 0,0021 м2 3. A = 7 B = 2,5 C = 0,1 см  S = 2 x 7 x 2,5 + 2 x 7 x 0,1 + 2,5 x 0,1 = 36,65 см2   18 36,65 см2  в м2 36,65 x 0,0001 = 0,0037 м2 Последовательно с вольтметром подключали картофель, в который были вставлены металлические   электроды   различной   площади.   Результаты   показаний   вольтметра представлены в таблице. № 1 2 3 Площадь проводника, м2 Напряжение, В 0,0011 0,0021 0,0037 0.2 0,4 0.8 Вывод: Чем больше площадь погруженной части проводника, тем выше напряжение. 2) Определить какие из объектов дают большее напряжение. Оборудование: клубни картофеля, лимоны,   соленый огурец, пластины из цинка и меди, вольтметр, соединительные провода. В   данном   эксперименте   последовательно   с   вольтметром   были   подключены   по очереди   различные   объекты,   в   которые   были   вставлены   металлические   электроды одинаковой площадью. Результаты показаний вольтметра представлены в таблице. Напряжение, В Название продукта № 1 2 3 4 Картофель Лимон Лимон (мятый) Огурец (соленый) 0,60 0,81 0,85 0,65 Вывод:   По   данным   эксперимента   видно,   что   самое   большое   напряжение   можно получить из лимона, который предварительно был помят без нарушений кожуры. 3) Объектом исследования являются лимоны. Оборудование: Лимоны ­ 10 шт, пластины из цинка и меди,  соединительные провода, светодиод. В   начале   эксперимента   необходимо   вставить   в   лимон   цинковую   пластинку. Сантиметров в трех сделать прорезь ножом и вставить туда медную пластинку. Важно 19 следить за тем, чтобы пластинки  не касались друг друга, в противном случае не избежать короткого замыкания. Ведь медная пластинка – это “+”, а цинковая – это “­”. В этой батарее   пластинки   будут   электродами,   а   лимонный   сок   –   электролитом.   Сам   же электрический ток является потоком атомных частиц, называемых электронами. Что же в это   время   происходит   в   лимоне?   Дело   в   том,   что   в   лимоне   происходит   химическая реакция. Цинковая пластинка, может отпустить от себя ионы, это позволит высвободить энергию, а также потерять электроны.   Если цинк подключить к меди в электрическую цепь, то электроны начнут двигаться по этой цепи и нейтрализуют ионы меди в лимоне. В   Соединив результате   освобождается   энергия, последовательно   два лимона вставив пластинки из цинка и меди, прикрепив к концам   которую   можно   использовать. пластинок   соединительные   провода,     полученные       свободные   концы   присоединим   к контактам светодиода. Для подключения светодиода нужно определить в нем «+» и «­». Если внимательно посмотреть на пластик светодиода, то с одного бока можно заметить плоскую   сторону,   это   и   есть   «+».   Его   необходимо   подключить   к   «­»   лимона.   Поток электронов   движется   от   «­»   к   «+»,   что   дает   свечение   светодиодной   лампочки.     К сожалению, этого не достаточно, для того чтобы зажечь лампочку.   Для решения этой проблемы необходимо объединить лимонные батареи, таким образом можно создать более высокое напряжение. Два лимона в совокупности производят напряжение в 1,7 В, что недостаточно для выбранного светодиода. Четыре лимона создают напряжение в 3,4 В., собираем цепь из 4 лимонов. К сожалению, этого не достаточно – светодиод не горит. Шесть  лимонов создают напряжение в 5,1 В, собираем цепь из 6 лимонов. Этого должно хватить, для того, чтобы зажечь светодиодную лампочку. Собираем цепь из  6 лимонов – светодиод работает. Вывод: 6 лимонов дают достаточно напряжения, чтобы светодиод начал работать. Из проведённых экспериментов можно сделать выводы и продолжать работу над выделением экологически чистой энергии.  20 Социологический опрос «Что я знаю об альтернативных источниках энергии»         С   целью   определения   уровня   осведомленности   школьников   об   альтернативных источниках   энергии   нами   была   составлена   следующая   анкета   и   в   феврале   2019   года проведен социологический опрос. Вопросы анкеты: 1. Что такое альтернативные источники энергии? 2. Какие виды альтернативных источников энергии вы знаете? 3. В чём преимущества альтернативных источников энергии? 4. Какие виды альтернативных источников энергии используются в Хабаровском крае? В результате опроса были получены следующие данные: № Ответы 1 2 1.Знают 2.Не знают 1.Энергия Солнца  7а 7б 8а (20 чел.) (25 чел.) (22 чел.) 6 (30%) 14 (70%) 5 (25%) 18 (72%) 7 (25%) 20 (80%) 15 (68%) 7 (32%) 13 (59%) Общее (67 чел.) 39 (58%) 28 (42%) 38 (57%) 2.Ветровая энергия  6(30%) 15(60%) 11(50%) 32(48%) 3.Геотермальная энергия  0(%) 4(16%) 0(0%) 4(6%) 4.Биотопливо 5.Не знают 2(10%) 7(28%) 4(18%) 13(19%) 12(60%) 5(20%) 9(41%) 26(39%) 3 1.Возобновляемые 3(15%) 18(72%) 13(59%) 34(51%) 2.Не загрязняют  среду 3(15%) 21(84%) 10(40%) 34(51%) 3.Низкая  стоимость энергии 0 (0%) 3(12%) 4.Не знают 14(70%) 4(16%) 1(5%) 9(36%) 4(6%) 27(40%) 4 1.Энергия Солнца  5(25%) 13(52%) 12(55%) 30(45%) 2.Ветровая энергия  6(30%) 8(32%) 4(18%) 18(27%) 3.Геотермальная энергия  0(%) 3(12%) 1(5%) 4(6%) 4.Не знают 14(70%) 12(48%) 10(45%) 46(69%) Анализ результатов социологического опроса:  21 В исследовании приняло участие 67 человек (учащиеся 7А, 7Б, 8А классов), из них 39 человек (58%)  знают, что такое альтернативные источники энергии. На вопрос о видах альтернативных источников энергии 38 человек (57%) указали энергию солнца, 32 человека (48%) – ветровую энергию, 13 человек (19%) – биотопливо, и 4(6%) – геотермальную энергию. К преимуществам альтернативных источников энергии 34 человека (51%) отнесли возобновляемость   и   отсутствие   загрязнения   окружающей   среды,   низкую   стоимость отметили 4 человека (6%). В   2017   году   рядом   с   нашей   школой   пешеходный   переход   был   оборудован автономной системой энергоснабжения на солнечных панелях, но только 30 человек (45%) на   вопрос   об   использовании   различных   видов   альтернативных   источников   энергии   в Хабаровском крае упомянули в своём ответе энергию Солнца. А 46 человек (69%) не смогли назвать ни одного вида альтернативных источников энергии. 22 Заключение   Альтернативные источники энергии – это будущее человечества. Очень жаль, что многие   одноклассники   слабо   ориентируются   в   вопросах,   связанных   с   альтернативной энергетикой. Поэтому в следующем году я продолжу изучать эту тему, планирую посетить предприятия, где используются ветрогенераторы и солнечные панели, взять интервью у руководителей этих предприятий. Подготовлю несколько презентаций и викторин в виде интерактивной игры, и выступлю в классах. В этом году я целенаправленно исследовал классы,   которые   будут   учиться   в   нашей   школе   в   следующем   году,   чтобы   посмотреть динамику. В   процессе   выполнения   данной   работы   я   изучил   литературу   по   разнообразным альтернативным источникам энергии, обратил внимание на их достоинства и недостатки; научился получать экологически чистую энергию из подручных  средств; научился ставить эксперименты   и   делать   выводы   из   полученных   экспериментальным   путем   результатов. Научился проводить социологический опрос, обрабатывать полученные данные, оформлять в виде диаграмм и делать выводы. Результаты работы представлял на уроках экологии в 7­ 8­х классах, наметил план работы на будущее. 23 Список используемой литературы и интернет­ресурсов: 1. Агеев В.А. «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии». М.: Наука 2009 2. Безруких  П.П. «Ветроэнергетика мира». Справочное и методическое пособие. М.: ИД «ЭНЕРГИЯ» 2010 3. Германович В., Турилин А. «Альтернативные источники энергии и энергосбережение». Практические конструкции по использованию энергии ветра, солнца, воды, земли,  биомассы. М.: «Наука и Техника».  2014. 4. Ильин Ю.Д.  «Биология с основами экологии» Пенза 2013 5. Лосюк Ю.А., Кузьмич В.В. «Нетрадиционные источники энергии» Учебное пособие.  М.: УП «Технопринт». 2005 6. Сибикин Ю.Д., Сибикин М.Ю. «Нетрадиционные возобновляемые источники энергии». Учебное издание. М.:  ИП РадиоСофт. 2008. 7. Экология и жизнь. Научно­популярный образовательный журнал. 2006. № 5 (54).  «Поедем на биотопливе».  8. Экология и жизнь. Научно­популярный образовательный журнал. 2006. № 2 (51).  «Хлопоты вокруг выхлопов». 9. Зеленая энергия: перспективы развития в Хабаровском крае ... https://habinfo.ru/zelenaya­energiya­perspektivy­razvitiya­v­habarovskom­krae/ 10. http://dalenergy.ru/2007/07/4314/belenicin­3/ 24