XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Возможность полного перехода на солнечные батареи в современном мире

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Чеховская Л.В. 1

---

1МОУ СОШ №4 пгт. Карымское

Деменева А.Н. 1

---

1МОУ СОШ №4 пгт. Карымское

Работа в формате PDF

59.6 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Цель работы: Определить возможность полного перехода на солнечные батареи. Выяснить выгоду использования солнечных батарей. Сравнить традиционные способы выработки энергии с производством энергии с помощью солнечных батарей.

Гипотеза: В будущем солнечные батареи полностью заменят другие виды выработки электроэнергии.

Ключевые слова: Солнечные батареи, выгода,энергосбережение, экология.

Введение: Уже на протяжении многих лет существует проблема загрязнения окружающей среды, и с каждым годом она принимает все более серьезный характер. К факторам, влияющим на состояние природной среды, относятся химические и биологические отходы различных производств, автомобильные выхлопы, аварии, приводящие к утечке опасных веществ. Одну из лидирующих позиций этого списка занимают выбросы в естественный дом многих созданий продуктов переработки электро- и теплоэнергии. Поэтому современная наука разрабатывает различные альтернативные методы генерации энергии, не вредящие экологии мира. Одной из таких разработок является солнечная батарея, использующая исключительно энергию солнца для выработки электричества.

Основное содержание

Солнечная батарея или солнечная фотоэлектрическая панель — объединение фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток.-[1]-

Устройство и принцип работы солнечной батареи

Основным элементом солнечной батареи, с которого и начинается процесс выработки энергии, является полупроводник, состоящий из р-n-слоев. Полупроводники солнечных панелей могут быть сделаны из различных материалов: монокристаллический кремний, поликристаллический кремний, аморфный кремний, теллурид кадмия. В результате воздействия на кристалл солнечного света на переходе между слоями, имеющими положительный и отрицательный заряд, образуется электрическое поле. Под действием света образуются свободные электрические заряды в виде электронов и дырок, которые разделяются электрическим полем. В результате этого между металлическими контактами возникает разность потенциалов или напряжение. Если к контактам подключить нагрузку, через нее потечет постоянный электрический ток. -[2]- (Приложение 1)

История зарождения солнечной батареи

Первые теоретические предпосылки использования солнечной энергии появились в трудах греческого математика Евклида (около 300 г. До н. э.), который вывел теорему сферического отражения.

Многие ученые изобретали и строили различные машины и механизмы с линзами и зеркалами, которые приводились в дейст­вие с помощью солнечной энергии.

Первые эксперименты по использованию солнечной энергии непосредственно для бытовых целей были сделаны между 1920 и 1940 гг. Александр Макнейледж в Калифорнии сконструировал здание с плоским солнечным коллектором для нагревания воды и воздуха.

В Калифорнии, Флориде, Техасе солнечных нагревательных приборов было уже широко распрост­ранено с 1940 г. В 1948 г. Телкес, Раймонд, Пибоди в Дувре (штат Массачусетс, США) построили первый «солнечный дом», в кото­ром 80% тепловых потребностей обеспечивалось солнечной энер­гией.

В 1961 г. ООН организовала важную конференцию в Риме под названием «Новые источники энергии». Несколько сот уче­ных из 30 стран мира приняли участие в 250 дискуссионных се­минарах на тему солнечной и геотермической энергии и энергии ветра. Эти сове­щания в конечном счете принесли первые практические результа­ты, особенно в области обогрева с помощью солнечной энергии. -[3]-

Проблемы и преимущества солнечных батарей

Стоит определить проблемы и преимущества использования солнечных батарей в бытовом плане.

Преимущества:

1. Неиссякаемый потенциал солнца. Развитие этого альтернативного вида генерации энергии уменьшит потребность добычи и реализации полезных ископаемых.

2. Экологическая чистота. Использование солнечных установок не приносит вреда окружающей среде.

3. Автономность. Солнечная батареи может обеспечить независимость от электроснабжения, сохраняя удобство жизни.

4. Высокая износостойкость. Солнечные батареи имеют высокий срок службы.

Недостатки:

1. Низкий КПД. Сейчас он находит в пределах 18-25 %, что значительно меньше, чем при использовании традиционных источников энергии.

2. Площадь расположения солнечной установки. Для выдачи большой мощности требуется внушительная площадь территории.

3. Зависимость от погодных условий. Из-за расхождения географического положения, а значит и природных условий, использование солнечных батарей востребовано не во всех регионах нашей страны.

4. Сезонные перепады в производительности. Количество солнца в различные времена года имеет изменчивый характер, поэтому выработка энергии варьируется в зависимости с сезоном.

Исследование

Расчет экономической выгоды использования солнечных батарей.

Для того чтобы рассчитать рентабельность солнечной системы, необходимо в первую очередь определить, сколько энергии используется с день. Проанализировав данные частного дома (площадью 50 м²), я выяснила, что ежедневно потребляется около 10 кВт.

Чтобы удовлетворить потребности моей семьи в электроэнергии требуется в день 10 кВт, а следовательно в месяц 300 кВт.

В качестве примера я буду использовать солнечную батарею мощностью 100 Вт. При количестве 12 солнечных батарей одинаковой мощности (100 Вт) общая мощность системы составит 1,2 кВт/ч (12*100 Вт/1000) (при идеальных условиях), т. е. в день система будет вырабатывать 14,4 кВт (12 часов*1,2 кВт/ч).

Расчет экономической эффективности установки солнечных батарей.

(Приложение 2)

Среднее количество потребляемой энергии в нашем дома равно 3600 кВт

Стоимость потребляемой за год энергии в данный период равна 14 868,00 руб.\

Использование солнечной системы позволит существенно сократить расходы на электроэнергию в период с апреля по октябрь, а с ноября по март уменьшатся примерно в полтора раза. Таким образом, годовой расход на электроэнергию при использовании солнечных батарей составит приблизительно 5000,00 руб. В целом годовая экономия будет равна 9 868,00 руб. следовательно затраты на солнечную систему окупится примерно через 30 лет.

Вывод

Таким образом, я выяснила, что выгода использования солнечных батарей будет видна только через 30 лет.

Заключение

В своем исследовании яопределила возможность полного перехода на солнечные батареи. Выяснить выгоду использования солнечных батарей.Как и у всех источников реализации электроэнергии у солнечных батарей есть как положительные, так и отрицательные стороны. Ввиду высокого роста новых технологи и подходов в выработки электроэнергии, я уверена, что в будущем солнечные батареи займут лидирующее место в списке популярных видов генерации электричества, тем самым подтверждаю свою гипотезу.

Список литературы:

П.Р. Сабари «Солнечный дом» / Перевод с англ. Н.Б. Гладковой – М: Стройиздат, 1981. – 113 с., ил -[3]-

Харченко Н. В Индивидуальные солнечные установки.- М.: Энергоатомиздат, 1991.--208 с: ил -[5]-

https://ru.wikipedia.org/wiki/Солнечная_батарея - .-[1]-

https://myompl.ru/wp-content/uploads/2020/04/Лекция-322-группа.pdf -[2]-

https://sovet-ingenera.com/eco-energy/sun/sxemy-i-sposoby-podklyucheniya-solnechnyx-batarej.html -[4]-

Приложение 1

Приложение 2