Рассказать друзьям
Техника 5 июня 2011

Солнечная батарея – использование в быту (макет дома)

ВВЕДЕНИЕ

Идея создания данного проекта пришла ко мне не случайно. Мой дядя недавно побывал в Израиле, где люди повсеместно используют солнечную энергию для бытовых нужд (освещение, обогрев домов, воды и т. д.). Эта тема меня очень заинтересовала, и я решил больше узнать об этом и попробовал создать макет дома, освещаемого с помощью солнечной батареи (или солнечного модуля).


Солнечная батарея — бытовой термин, используемый в разговорной речи или не научной прессе. Обычно под термином “солнечная батарея” подразумевается несколько объединённых фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток.


История создания солнечной батареи

Еще в древности люди начали задумываться о возможностях применения солнечной энергии. Согласно легенде, великий греческий ученый Архимед сжег неприятельский флот, осадивший его родной город Сиракузы, с помощью системы зажигательных зеркал. Доподлинно известно, что около 3000 лет назад султанский дворец в Турции отапливался водой, нагретой солнечной энергией. Древние жители Африки, Азии и Средиземноморья получали поваренную соль, выпаривая морскую воду. Однако больше всего людей привлекали опыты с зеркалами и увеличительными стеклами. Настоящий “солнечный бум” начался в XVIII столетии, когда наука, освобожденная от пут религиозных суеверий, пошла вперед семимильными шагами. Первые солнечные нагреватели появились во Франции. Естествоиспытатель Ж. Бюффон создал большое вогнутое зеркало, которое фокусировало в одной точке отраженные солнечные лучи. Это зеркало было способно в ясный день быстро воспламенить сухое дерево на расстоянии 68 метров. Вскоре после этого шведский ученый Н. Соссюр построил первый водонагреватель. Это был всего лишь деревянный ящик со стеклянной крышкой, однако вода, налитая в немудреное приспособление, нагревалась солнцем до 88°С. В 1774 году великий французский ученый А. Лавуазье впервые применил линзы для концентрации тепловой энергии солнца. Вскоре в Англии отшлифовали большое двояковыпуклое стекло, расплавлявшее чугун за три секунды и гранит – за минуту.

Первые солнечные батареи, способные преобразовывать солнечную энергию в механическую, были построены опять–таки во Франции. В конце XIX века на Всемирной выставке в Париже изобретатель О. Мушо демонстрировал инсолятор – аппарат, который при помощи зеркала фокусировал лучи на паровом котле. Котел приводил в действие печатную машину, печатавшую по 500 оттисков газеты в час. Через несколько лет в США построили подобный аппарат мощностью в 15 лошадиных сил.


Преимущества солнечной батареи

Одно из главных достоинств солнечной энергии – ее экологическая чистота. Правда, соединения кремния могут наносить небольшой вред окружающей среде, однако по сравнению с последствиями сжигания природного топлива такой ущерб – капля в море.

Полупроводниковые солнечные батареи имеют очень важное достоинство – долговечность. Притом, что уход за ними не требует от персонала особенно больших знаний. Вследствие этого солнечные батареи становятся все более популярными в промышленности и быту.

Несколько квадратных метров солнечных батарей вполне могут решить все энергетические проблемы небольшой деревушки. В странах с большим количеством солнечных дней – южной части США, Испании, Индии, Саудовской Аравии и прочих – давно уже действуют солнечные электростанции. Некоторые из них достигают довольно внушительной мощности.

Сегодня уже разрабатываются проекты строительства солнечных электростанций за пределами атмосферы – там, где солнечные лучи не теряют своей энергии. Уловленное на земной орбите излучение предлагается переводить в другой тип энергии – микроволны – и затем уже отправлять на Землю. Все это заучит фантастично, однако современная технология позволяет осуществить такой проект в самом близком будущем.

Солнечная энергетика открыта уже довольно давно. Но ее долго не рассматривали в качестве крупного источника энергии из–за дороговизны производства. Время шло, и технологии развивались. Солнечные панели подешевели и стали серьезным источником энергии. В прошлом году во всем мире суммарная мощность солнечных электростанций превысила 20 гигаватт! И этот показатель с начала нынешнего века удваивается каждые три года. В стороне только Россия (а зря, ведь плата за электроэнергию в стране велика).


Недостатки солнечной батареи

• Зависимость от погоды и времени суток.

• Как следствие необходимость аккумуляции энергии.

• Высокая стоимость конструкции.

• Необходимость постоянной очистки отражающей поверхности от пыли.

• Нагрев атмосферы над электростанцией.


Где производят солнечные панели?

В наше время тема развития альтернативных способов получения энергии как нельзя более актуальна. Традиционные источники стремительно иссякают и уже через каких–нибудь пятьдесят лет могут быть исчерпаны. И уже сейчас энергетические ресурсы довольно дороги и в значительной мере влияют на экономику многих государств.

Всё это заставляет жителей нашей планеты искать новые способы получения энергии. И одним из наиболее перспективных направлений является получение солнечной энергии. И это вполне естественно. Ведь именно Солнце даёт жизнь нашей планете и обеспечивает нас теплом и светом. Солнце обогревает все уголки Земли, управляет реками и ветром. Его лучи выращивают не менее одного квадриллиона тонн всевозможных растений, которые, в свою очередь, являются пищей для животных.

Производство солнечных панелей растет бешеными темпами, стараясь поспеть за стремительно растущим спросом. Причем одновременно растет спрос и для промышленных электростанций и для бытового потребления.

Лидером в производстве солнечных панелей является Китай. Здесь производят почти треть (29%) от общемировой продукции. При этом большая часть уходит на экспорт – в США и Европу. Примечательно, что американцы, являясь крупнейшим потребителем, производят лишь 6% от всех солнечных панелей, предпочитая инвестировать в перспективные крупные заводы в Китае.

Ненамного от Китая отстают Япония и Германия, которые производят соответственно 22% и 20% от общемировой продукции. Еще одним лидером является Тайвань – 11% рынка. Все остальные страны производят значительно меньшее количество солнечных панелей.


Создание дома

Идея использования солнечных батарей для нужд людей, так привлекла меня, что я решил смастерить макет дома из картона, освещаемого светодиодом, который питается от солнечной батареи. Для этого я собрал соответствующую схему электрической цепи. Для возможности использования освещения в пасмурную погоду и в ночное время, в цепь, возможно, подключить аккумуляторную батарею.








 

ВЫВОД

Использование электроэнергии от солнечных батарей выгодно  не только из–за дешевизны, но и тем, что они не вредят окружающей среде. Но Россия и в частности Башкирия  имеет мало солнечных дней в году. Поэтому для большей пользы природе и экономики актуально использовать комбинированные источники энергии, то есть солнечную энергию, сегодня следует рассматривать как дополнение к топливным, гидравлическим и ядерным энергоресурсом. Моей мечтой является создание мегаполиса, получаемого питание только от солнечной энергии. Через космическую станцию, направляющую лучи солнца в определенную точку на Земле.


Выполнил:

ученик МОУ СОШ №88
г. Уфы, Республики Башкортостан
Иванов Николай


Руководитель:
Учитель физики Лебединцева Татьяна Юрьевна

 

Комментарии ( 13 )
  • Дашевская Ольга 7 июня 2011, 23:52
    Работа интересная, но было бы не плохо дать схему этой электрической цепи. Как сделать такой макет? Это просто реферативное сообщение о наличии, пользе и вреде данного изобретения.
  • Administrator 8 июня 2011, 21:04
    Было бы неплохо дать количественные оценки:
    1. площадь батареи
    2. ее выходные параметры
    3. параметры светодиода

    В этом случае уже можно рассуждать – есть или нет прок от подобных источников энергии.
  • Эля Мутагарова 9 июня 2011, 13:40
    Реферативная работа, но нет источников использованной литературы.
    работа в полном объеме или урезанная?
  • Павел Шиварев 21 июня 2011, 15:04
    Спасибо за публикацию. Согласен с предыдущими замечаниями. Автору пожелание – двигаться вперед и реализовать свою мечту!
  • Лариса Россихина 28 июня 2011, 06:17
    По факту малого количества солнечных дней в России можно поспорить!
  • Данил 31 октября 2011, 04:08
    Удобно использовать на даче, например, такой источник энергии. Поставил несколько солнечных батарей, и на зиму домой уехал, а летом пришел, подключился к батареям и уже какая–то электроэнергия есть. Также интересен вопрос: какие параметры батареи какие на выходе батареи сила тока, напряжение?
  • CTUDENT 27 декабря 2011, 14:49
    это не работа, это идея, всего лишь идея, и эскиз. Использование солнечной батареи уже есть на пасеках, от нее заряжается аккумулятор. А использование подобного для дома нереально, так как необходимо защитить батареи от стихийных бедствий(град). Неоднократно страдали крыши домов от града. Более перспективный проект создание станций для коллективного пользования.
  • черед 13 марта 2012, 13:27
    выше сказанное интересно, и очень хорош вывод (на счет дешевизны не согласен)!! сам студент, делаю лабораторный стенд с изучением солнечного модуля. Показатели радуют, при хорошем солнечном дне при прямом попадании лучей на модуль с сопротивлением 100 ом получал 4 Вт из 5 возможных (заявленных изготовителем) при 17 В
  • Борис 28 августа 2012, 12:46
    Все правильно в статье написано, ну, может быть, за малым исключением. И то, эти исключения касаются чисто практической стороны эксплуатации. Например, из недостатков отмечена "необходимость постоянной очистки отражающей поверхности от пыли". Представьте, за мою семилетнюю практику использования солнечных модулей на кровле загородного дома, на третий год я решил очистить их рабочую поверхность. И тут же убедился, что моя затея совершенно не нужна - они чистые. Видимо ветер, дождь, все это сделали и без меня. Для больших электростанций, площадями в несколько сот квадратных метров, это действительно проблема, но сейчас и с ней научились справляться путем подачи мощного импульса. Этот импульс фактически сбрасывает пыль с поверхности.
  • Александр 28 марта 2013, 14:37
    Ничего нереального в этой идее нет. В Германии, например, тысячи домов пользуются электроэнергией солнечных батарей серийного производства, установленных на крышах. Причем, избыточная часть полученной электроэнергии, отдается в общую энергетическую систему, за что владелец дома получает соответствующую оплату. Кстати, небо в Германии чаще всего пасмурное.
  • Рада 16 июля 2014, 12:38
    в России есть районы где солнце почти всегда,например в Сибири--юг Красноярского края, ,респ. Хакасия. и рядом.
  • Нурсултан 18 августа 2014, 12:22
    Иванов Николай,   у вас хорошая работа, но я бы хотел узнать как вы сохранили энергию , что нужно для батареии чтобы сохранить полученную энергию солнца
  • Administrator 18 августа 2014, 15:45
    Нурсултан, вас интересует накопление электрической энергии? Необходим аккумулятор и управляющая электроника. В интернете продается масса готовых комплектов. Что-то простое, думаю, можно собрать и самостоятельно.
Ваш комментарий
 
Кому:
Ваше имя:
Ваш e-mail:
Комментарий:
 
  гостевые комментарии проверяются модератором