Исследование источников электрической энергии

«Исследование источников электрической энергии»

Шалаев Даниил ученик 4А класса.

Лицей № 2.

Актуальность:

За последние 100 лет потребление электрической энергии увеличилось в 10 раз. За это время человечество выработало больше половины природных запасов топливного сырья. Увеличение производства электрической энергии равно увеличению загрязнения окружающей среды.

Цель работы:

• · Уточнить и расширить знания об источниках электрической энергии.
• · Определить экологически безопасные источники электрической энергии.
• · Спрогнозировать источники электрической энергии будущего.

Гипотеза:

Развитие альтернативных источников электрической энергии связано не только с ограниченным запасом топлива для традиционных источников электрической энергии, но и с вредным влиянием традиционных источников электрической энергии на окружающую среду. Ведь мы хотим жить не только в технологически развитом мире, но и на экологически чистой планете.

За последние 130 лет (с момента строительства первых электростанций) ученые всего мира продолжают искать новые источники электрической энергии. С развитием технического прогресса, растет и потребление электрической энергии, ведь трудно сейчас представить любой дом без освещения, телевизора, холодильника, стиральной машины. Но электрическая энергия должна не только приносить пользу людям, но и также не оказывать вредного влияния на окружающую среду. Вот такая непростая задача стоит перед учеными будущего.

Выделяют два основных вида источников электрической энергии:

• 1-й ВИД. Химические источники электроэнергии, к таким источникам относятся всем известные батарейки и аккумуляторы, а также солнечные электростанции, одна из крупных солнечных электростанций в России расположена в поселке Кош-Агач, республика Алтай.
• 2-й ВИД. Механические источники электроэнергии, которые работают:
  • — от силы воды — гидроэлектростанции, например Чемальская ГЭС, республика Алтай, и приливные электростанции — единственная в России Кислогубская приливная электростанция;
  • — от силы ветра — ветроэлектростанции, одна из таких электростанций обеспечивает электричеством Алтайский заповедник;
  • — от силы нагретого газа — газотурбинные электростанции, в Барнауле работают две такие станции;
  • — от силы нагретого пара — тепловые электростанции (Барнаульская ТЭЦ-2, Барнаульская ТЭЦ-3), к тепловым электростанциям относятся атомные электростанции и геотермальные электростанции;
  • — от механической силы — бензои дизель-генераторные электростанции.

По количеству вырабатываемой электроэнергии:

электрический традиционный энергия экологический.

Проанализировав влияние источников электрической энергии на окружающую среду, я сделал вывод, что самыми экологически безопасными источниками электрической энергии являются:

• — Ветроэлектростанции;
• — Геотермальные электростанции;
• — Солнечные электростанции;
• — Приливные электростанции.

Но если данные электростанции не оказывают плохого влияния на окружающую среду, то почему использование данных электростанций менее 1%. Постараемся в этом разобраться.

Ветроэлектростанции. Для работы ветрогенератора необходимая скорость ветра должна составлять 2 м/с и более. Согласно статистике в 2014 году таких дней в Барнауле было 176, из этого следует, что эффективность ветроэлектростанции составляет 48%.

Солнечные электростанции. В связи с тем, что день всегда сменяется ночью, то в среднем по году эффективность солнечной электростанции составляет 50%.

Приливная электростанция. Два раза в сутки Солнце и Луна силой тяготения заставляют морскую воду то наступать на берег, то отходить назад. 2 прилива по 4 часа + 2 отлива по 4 часа = 16 часов — работа станции, эффективность — 66%.

Геотермальные электростанции. 20% вырабатываемой такой станцией электроэнергии затрачивается на работу насосов, которые закачивают воду под землю, поэтому эффективность составляет 80%.

Какой же источник электрической энергии применим для обеспечения электроэнергией дома в нашем регионе. Исходя из географического расположения нашего региона (отсутствие моря и близости вулканов) наиболее подходящими являются солнечные и ветроэлектростанции. Однако эффективность данных электростанций мала. Одним из выходов из данной ситуации является их совместное использование в совокупности с накопителями электрической энергии — аккумуляторами. Именно такой способ используется на дорогах нашего региона для освещения пешеходных переходов (по Змеиногорскому тракту). Мы с папой попробовали создать подобный источник электроэнергии из садового фонарика и фонарика жучка.

Попробуем заглянуть в будущее и предположить источники электрической энергии будущего.

Тепловые электростанции в недалеком будущем вместо традиционного топлива (уголь, нефть, газ) будут использовать мусор.

Гидроэлектростанции будущего:

• — использование морских и океанских течений;
• — миниГЭС на горных реках;
• — использование энергии волн.

Атомные электростанции в будущем могут использовать вместо опасного ядерного топлива дейтерий, который можно получить из воды и его использование не оставляет опасных отходов.

Газотурбинные электростанции вместо использования природного газа перейдут на биогаз.

Ветроэлектростанции будущего не будут зависеть от наличия ветра, станция в виде трубы высотой 50−80 метров. Воздух в нижней части трубы нагревается и устремляется вверх по трубе, вращая винт генератора.

Ещё один вид гироветроэлектростанции изобрели ученые из Голландии.

Геотермальные электростанции перейдут на использование вместо воды, для получения пара, другие жидкости, способные превращаться в пар при более низких температурах.

Солнечные электростанции в будущем переместятся в космос, чтобы постоянно находится под солнечным светом. Япония планирует построить к 2030 году солнечную электростанцию в космосе, передавать энергию на Землю планируется при помощи микроволн или лазеров.

Над проектом динамической приливной электростанции работают ученые Китая. В отличие от традиционных приливных электростанций, динамические станции смогут работать в местах слабых приливных течений.

Бензои дизельгенераторные электростанции вместо бензина и дизельного топлива будут работать на:

• — биотопливе, в селе Ребриха Алтайского края планируют производить биотопливо из пшеницы;
• — на сжатом воздухе — пневмодвигатели.

Батарейки и аккумуляторы вместо химически опасных веществ будут содержать водород, взаимодействуя с кислородом воздуха будет вырабатываться электроэнергия, а отходами станет обычная вода.

Выводы

Задача современной науки сегодня — это экологически чистые источники электрической энергии. Существуют различные способы решения этой задачи — в первую очередь это улучшение экологических характеристик традиционных источников электроэнергии. Второй путь — освоение нетрадиционных источников энергии на основе неисследованных, пока еще загадочных явлений, таких как смерчи, шаровые молнии. У природы есть еще не мало подобных явлений, что дает современной науке множество направлений для поиска новых источников экологически чистой электрической энергии.