Солнце, воздух и Земля-наши лучшие друзья!

Солнце, воздух и Земля - наши лучшие друзья!!!

Сведения об авторе:
Терентьев Юрий Александрович , МБОУ «Траковская СОШ» Чувашская Республика с.Красноармейское, 11 класс.

Секция: физика и астрономия

Научный руководитель: Спасова Валентина Петровна, учитель высшей квалификационной категории, заслуженный учитель Чувашской Республики, отличник народного просвещения Российской Федерации, обладатель грантов Президентов Российской Федерации и Чувашской Республики МБОУ "Траковская СОШ" с.Красноармейское.

Республиканская конференция-фестиваль творчества обучающихся «EXCELSIOR - 2017»

Их наличие, виды, доступ к ним значительно влияют на экономическое

развитие страны в целом. Наша страна обладает колоссальными запасами различных энергоносителей. Но постоянное развитие промышленности, увеличение роста потребления энергоносителей делает эти запасы не бесконечными. Другим фактором, влияющим на развитие энергетики, является экология. Казалось бы, имеется дешевая на сегодняшний день атомная и тепловая энергетика, но аварии на атомных станциях и загрязнение атмосферы ТЭС, пагубно влияют на окружающую среду. Именно поэтому сейчас, как никогда остро, встал вопрос: что  ждет человечество - энергетический голод или изобилие? В настоящее время мировой энергетический рынок перенасыщен. Это ведёт к снижению цен на энергоносители на мировых рынках, что также влияет на экономику стран поставщиков нефти и газа. Однако по подсчётам учёных уже в 21 веке жителям Земли придётся столкнуться с проблемой энергоснабжения, т.к. традиционные виды энергоносителей исчерпают себя в большинстве районов мира.

ветровой и солнечной
электростанции.
Метод исследования:
Анализ литературы.
Расчет мощности

по теоретическим формулам.
Подведение итогов полученных результатов.

Цель работы: выявление и использование альтернативных источников энергии в с. Красноармейское и в Чувашии.

Гипотеза: предполагаю, что солнечная энергетика в Чувашии более выгодна чем ветровая.

и солнечной электростанции.
Рассчитать годовую выработку электроэнергии ветровой и солнечной электростанции

с учётом потерь.
Познакомиться с новыми изобретениями в солнечной и ветровой энергетике, использование которых выгодно в Чувашии.
Рассмотреть плюсы и минусы альтернативной энергетики.
Выделить наиболее перспективные районы Чувашии для альтернативной энергетики.

Задачи исследования

солнечной электростанции.

шовная труба 108 мм, длина 3 метра, (с одной стороны универсальный

фланец, с другой стороны переходник под хомут ветряка 89 мм) с ушками для тросов - 1 штука; 2. Колено универсальное, шовная труба 108 мм, длина 3 метра, (с двух сторон универсальный фланец), с ушками для тросов - 2 штуки; 3. Колено нижнее, шовная труба 108 мм, длина 3 метра, (с одной стороны универсальный фланец, с другой стороны фланец с петлями) - 2 штуки; 4. Опорная площадка, шовная труба 108 мм, длина 1 метр (с одной стороны фланец с петлями) - 1 штука; 5. Якоря фундаментные для тросов - 4 штуки 6. Комплект крепёжных изделий: • трос оцинкованный 6 мм -150 метров,  • болты - 15 штук ,  • гайки - 15 штук,  • шайбы - 30 штук,  • гроверы - 15 штук,  • талрепы - 8 штук,  • коуш - 16 штук,  • зажимы для тросов - 32 штуки

Цена : 32 500 рублей

Мачта для ветрогенератора

следит за положением солнца и поворачивает панель.
Солнечный трекер «АТ-8000 Dual»-

это двухкоордиатный солнечный трекер (ориентация трекера происходит в двух плоскостях: вверх-вниз: от -10° до 75°; влево-вправо: от -120° до 120°)

Площадь трекера для солнечных панелей (S=76 м^2).
Потребление- 0.8кВт*ч.
Максимальная нагрузка ветра: 42 м/с.
Трекер увеличивает вырабатываемую мощность солнечных панелей на 40-50%.
Работает автономно.

Цена:508 200 рублей.

Стойка для солнечных панелей

инверторов, а также предупреждать о технических неполадках.
Цена полного комплекта 50

000 рублей.

Двужильный медный кабель, сечение 120мм^2.
Цена за метр 340р.

Приборы и материалы

Техническое здание будет служить центром управления ветровой и солнечной электростанции, а также защитой от непогоды всех приборов электростанции. Площадь планируемого здания 24 м^2. Цена до 500 000 рублей.

ветрогенераторов по два - последовательно.
Соединение аккумуляторов - параллельно.

радиация на горизонтальной поверхности(кВт/м2*день)
Все табличные данные взяты с официального сайта

NASA
https://eosweb.larc.nasa.gov/cgi-bin/sse/grid.cgi

Солнечная радиация — излучение Солнца , которое распространяется в виде электромагнитных волн .

Солнечная инсоляция в с.Красноармейское

Солнечная радиация

свою поверхность 78 солнечных панелей (151 м^2).По данным солнечной радиации

приведённых выше можно рассчитать мощность солнечной электростанции в разные месяца. По формуле:
Pсэс= Pср* S* КПДпанели

Общая мощность солнечной электростанции за год будет равна 102486кВт без учёта потерь

• π • R2 • V3 • ρ • ηген

Расчет мощности

ветровой электростанции

кВт

R= ρ*L/S
Для расчета потерь мощности на проводнике воспользуемся законом Джоуля-Ленца

A(Q)=I^2*R*t. Ветрогенераторы в среднем в год работают 4368 часов, а солнечные панели 5400 часов. Сила тока ветрогенератора в среднем составляет 10 А, а 13-и солнечных панелей, соединённых параллельно, составляет 60А.

Авэс.= ((I1^2(R1-2+ R3-4+R5-6+R7-8+R9-10+R11-12))*15 724 800сек.*12=504335220Дж.
Асэс.= ((I2^2(Rc-1+Rc-2))*19 440 000сек.*6= 3744144000Дж.

Чтобы ответ получить в кВт работу надо разделить на 3 600 000 Дж.
Рветр.=Аветр./3600000Дж.=140кВт.
Рсол.=Асол./3600000Дж.=1040кВт.
Аобщая=Аветр.+Асол.=1180кВт*ч.

Расчет потери мощности

вырабатывает в год 102486кВт, а ветровая электростанция 21913кВт. Общая мощность

ветровой и солнечной электростанции без учёта потерь равна 124399кВт.

Расчёт полезной электроэнергии ветровой и солнечной электростанции:
Аполезн= ((Авэс* КПДкв + Асэс* КПДкс)*КПД акк.)) КПД инв-Pтрекера

Общая электроэнергия, которую может отдать ветровая и солнечная электростанция равна 95248кВт*ч.

лет. Конечно ветровая и солнечная энергия дорога, но в случаях,

когда нет поблизости энергосетей она даже очень актуальна. Сделав анализ, опираясь на выходную мощность солнечной и ветровой электростанции я сделал вывод о том, что использование солнечной энергетики в с.Красноармейское наиболее выгоднее, чем использование ветроэнергетики.

Финансовый расчет вырабатываемой энергии ВЭС и СЭС

энергии 300кВт*ч трёхметровым ротором.
Недостатки:
Нет в серийном производстве.
Актуальные ветрогенераторы для Чувашии

Вертикальный ветрогенератор.

Достоинства:
1) Стабильная работа на слабых ветрах.

Недостатки:
1) Высокая стоимость.

Ветрогенератор Онипко.

в технологии производства полупрозрачного перовскита. Этот слой поглощает только высокоэнергетические

фотоны из видимого спектра, пропуская остальные, тогда как кремниевая подложка работает в основном за счёт низкоэнергетических фотонов и инфракрасного спектра. Кристаллический минерал прост и недорог при изготовлении в лаборатории.

при производстве энергии. 2) Использование возобновляемого, неисчерпаемого источника энергии.
3)Минимальные

потери при передаче энергии.

Недостатки ВЭС:
1)Шум.
2) Угроза для птиц.
3) Изменения в ландшафте.
4) Частая поломка лопостей.

Общие недостатки:
1)Зависимость от погоды и времени суток.
2) Высокие инвестиционные затраты.
3) Нестабильная выработка мощности.

500Вт*ч и солнечный водонагреватель.

строить в Чувашии и в с.Красноармейское солнечную электростанцию выгодней, чем

ветровую.

3)В ходе исследования были рассмотрены новшества, а так же достоинства и недостатки альтернативной энергетики.

4) Были выбраны наиболее перспективные районы Чувашии для постройки солнечной и ветровой электростанции.

5) Самое главное выработка электрической энергии с использованием солнечных батарей и ветрогенераторов является более безвредным для окружающей среды, чем с использованием традиционных энергоресурсов.
6) ) В ходе научно-исследовательской работы было установлено, что использование ВЭС и СЭС в Чувашии не очень выгодно, но в случаях, когда нет поблизости энергосетей, она даже очень актуальна.

З А К Л Ю Ч Е Н И Е

России и мире]
[Атернативные источники энергии Германович В., Турилин А.]
[https://eosweb.larc.nasa.gov/cgi-bin/sse/grid.cgi]
[http://solar-power-system.ru/id/kontroller-zaryada-expert-scc-mppt-3kw-91.html]
[http://gisee.ru/upload/deploying_renewables_rus.pdf]
http://gisee.ru/upload/deploying_renewables_rus.pdf]

[http://dom-en.ru/mosh/]
[http://altenergiya.ru/apologiya/alternativnaya-energiya-i-fizika.html]
[http://promvesti.com/alternativnaya-energetika/]
[https://ria.ru/eco/20091113/193404769.html]
[http://www.electroveter.ru/]