Введение. Общеобразовательный Лицей ТюмГНГУ

Общеобразовательный Лицей ТюмГНГУ

Исследовательская работа

Использование солнечной энергии в условиях Сибири

Выполнил: ученик 102 группы,

Ларионов Андрей Викторович

Научный руководитель:

д.ф.- м.н., профессор ТюмГНГУ

Новиков Виталий Федорович

Тюмень, 2011

Содержание

Введение..................................................................................................................3

Солнечная энергетика............................................................................................6

Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения..............6

Двигатель Стирлинга ………...……………........................……...……….….....6

Расчет КПД..................…………………………………………...……...…….…..8

Выводы……….……………………………………………….……….............…..8

Список литературы………………………………………………….………….....9

Приложение.......………………..….…...…...........................................................10

Введение

Человек уже давно использует солнечную энергию, но в основном только для отопления и горячего водоснабжения. Научно-исследовательское отделение голландской фирмы «Филипс» – одна из многих научных организаций, занимающихся изучением и испытанием методов аккумуляции солнечной энергии в практических условиях. Фирмой построен экспериментальный односемейный дом сельского типа с солнечным отоплением [рисунок 1]. Энергетические потребности семьи из четырех человек моделируются посредством двух мини-ЭВМ, которые регулируют отопительную систему и одновременно обрабатывают полученные данные. Для освещения, приготовления пищи, привода насосов и других нужд используется электрическая энергия, а энергию для поддержания в комнатах температуры 24^оС дает Солнце. Солнечные коллекторы расположены на южной стороне крыши под углом 48^о. На общей площади 20 м² помещены 18 модулей, которые содержат 18 вакуумных стеклянных трубок и сборную трубу. 324 таких коллектора передают солнечную энергию воде, температура которой достигает 95^оС. Тепловой аккумулятор, находящийся в подвале, состоит из трех баков, теплового насоса и подземного теплообменника. Такая гелиосистема позволяет экономить энергию на обогрев жилых помещений, но она не может полностью обеспечить живущих необходимой для жизни энергией, то есть необходима еще электроэнергия или какое-либо топливо. Получить электроэнергию можно при помощи новых технологий. В частности, «Силовая установка на солнечной энергии» по патенту RU № 2184873 может вырабатывать электроэнергию в количестве более 15% от тепловой энергии, отобранной солнечными коллекторами у солнечных лучей. В «Солнечном коллекторе» (см. патент RU № 2183801), на который падают солнечные лучи, до 90% тепла солнечных лучей отбирается теплоносителем, проходящим в «Солнечном коллекторе», это тепло затем переносится в «Силовую установку», где более 15% отобранной энергии турбиной преобразовываются в электричество. В результате в местах, где солнечные лучи падают с тепловой мощностью около 1 кВт/м2, что бывает в течение 6‑8 часов, да еще 6‑8 часов, когда лучи падают с мощностью около 0,5 кВт/м2, можно получить около 10 кВт-часов тепловой энергии с 1 м2 поверхности, или в среднем в течение суток 0,42 кВт/м2. Поэтому с каждого квадратного метра поверхности, на которую падают солнечные лучи, можно получить 0,9х0,42х0,15 = 0,05 кВт электроэнергии, а с поверхности 100 м х 100 м = 10000 м2 можно получить 500 кВт электроэнергии. Сейчас строится много зданий ангарного типа очень больших размеров, зданием 100 м х 100 м теперь никого не удивишь. Эти помещения достаточно дешевы, легко и быстро монтируются, а главное, они позволяют создать внутри помещения любой искусственный климат, необходимый для жизни человека, животных и растений, независимо от природных условий снаружи помещения. Так почему же не использовать такие здания и современные новые технологии для обеспечения жизни в пустыне? Для этого может быть использован «Комплекс жизнеобеспечения на солнечной энергии» (см. патент RU № 2194834), состоящий из помещения ангарного типа необходимой площади, в котором часть помещения является жилым, имеются производственные помещения, мастерские для ремонта техники, помещения для животноводства, остальная площадь используется для выращивания сельхозрастений. Для обеспечения комплекса энергией имеется «Силовая установка на солнечной энергии», тепловая энергия для которой получается в «Солнечных коллекторах», установленных на крыше помещения, которые и передают энергию солнечных лучей теплоносителю, а он переносит эту энергию в «Силовую установку…», где более 15% ее преобразуется в электричество. Солнечные коллекторы устанавливаются на части крыши, при этом остальная часть крыши, прозрачная для солнечных лучей, используется для освещения при выращивании сельхозрастений. Для равномерного освещения солнечные коллекторы и прозрачная часть располагаются чередующимися полосами. В местах прохода солнечных лучей через крышу внутрь устанавливаются отражатели, равномерно распределяющие свет на сельхозрастения. Одновременно с экологически чистой электроэнергией такие комплексы смогут обеспечить все человечество экологически чистыми продуктами питания. И главное, что все вышеизложенное не фантазия, такие комплексы можно реально устанавливать уже в настоящее время, нужно только финансирование [1].

Таким образом, проблема использования альтернативных источников электроэнергии во всем мире, в том числе и средней полосе России актуальна.

В северных широтах России сложнее использовать обычные установки для получения электроэнергии, так как часть энергии идет на нагрев окружающей среды, поэтому я решил рассмотреть эту проблему в частности в городе Тюмени.

Объект:

Солнечная энергетика.

Предмет:

Способы передачи и акамуляции солнечной энергии

Цели:

Использование солнечной энергии в условиях Сибири.

Задачи:

1) Изучение источников информации по данной проблеме

2) Разработать схему преобразования солнечной энергии в тепловую и электрическую энергию без солнечной батареи.

3) Изготовить сферическое зеркало

4) Изготовить зеркальный кабель

5) Собрать схему сбора и транспортировки солнечной энергии

Солнечная энергетика — направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии.[2]

Дата добавления: 2015-09-02