Доклад на тему «Солнецные батареи»
Доклад на тему «Солнечные батареи».
Содержимое разработки
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КАМЧАТСКОГО КРАЯ
Краевое государственное профессиональное образовательное бюджетное учреждение
«КАМЧАТСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ»
на тему: Солнечные батареи
Студентка группы КС-215
г. Вилючинск — 2017
Солнечная батарея — несколько объединённых фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток, в отличие от солнечных коллекторов, производящих нагрев материала-теплоносителя.
Первые прототипы солнечных батарей были созданы итальянским фотохимиком армянского происхождения Джакомо Луиджи Чамичаном.
25 апреля 1954 года, специалисты компании Bell Laboratories заявили о создании первых солнечных батарей на основе кремния для получения электрического тока. Это открытие было произведено тремя сотрудниками компании — Кельвином Соулзером Фуллером (Calvin Souther Fuller), Дэрилом Чапин (Daryl Chapin) и Геральдом Пирсоном (Gerald Pearson). Уже через 4 года, 17 марта 1958 года, в США был запущен спутник с использованием солнечных батарей — Авангард-1. 15 мая 1958 года в СССР также был запущен спутник с использованием солнечных батарей — Спутник-3.
Для обеспечения электричеством и/или подзарядки аккумуляторов различной бытовой электроники — калькуляторов, плееров, фонариков и т.п.
Электромобили (Для их подзарядки)
Одним из проектов по созданию самолета, использующего исключительно энергию солнца, является Solar Impulse.
Солнечные батареи крупного размера, как и солнечные коллекторы, широко используются в тропических и субтропических регионах с большим количеством солнечных дней. Особенно популярны в странах Средиземноморья, где их помещают на крышах домов.
Новые дома Испании с марта 2007 года оборудованы солнечными водонагревателями, чтобы самостоятельно обеспечивать от 30 % до 70 % потребностей в горячей воде, в зависимости от места расположения дома и ожидаемого потребления воды. Нежилые здания (торговые центры, госпитали и т. д.) должны иметь фотоэлектрическое оборудование.
В настоящее время переход на солнечные батареи вызывает много критики среди людей. Это обусловлено повышением цен на электроэнергию, загромождением природного ландшафта. Противники перехода на солнечные батареи критикуют такой переход, т.к. владельцы домов и земельных участков, на которых установлены солнечные батареи и ветровые электростанции, получают субсидии от государства, а обычные квартиросъемщики – нет. В связи с этим Федеральное министерство экономики Германии разработало законопроект который позволит в ближайшем будущем ввести льготы для арендаторов, проживающих в домах, которые обеспечиваются энергией, поступающей от фотовольтаических установок или блочных тепловых электростанций. Наряду с выплатой субсидий владельцам домов, которые используют альтернативные источники энергии, планируется выплачивать дотации проживающим в этих домах квартиросъемщикам.
В 2014 году в Нидерландах открылась первая в мире велодорожка из солнечных батарей.
В 2016 году министр экологии и энергетики Франции Сеголян Руаяль заявила о планах построить 1000 км автодорог со встроенными ударо- и термостойкими солнечными панелями. Предполагается что 1 км такой дороги сможет обеспечивать электроэнергетические потребности 5000 людей (без учета отопления).
В феврале 2017 года в нормандской деревне французским правительством была открыта дорога из солнечных батарей. Километровый участок дороги оборудован 2880 солнечными панелями. Такое дорожное покрытие обеспечит электроэнергией уличные фонари деревни Tourouvre-au-Perche. Панели каждый год будут вырабатывать 280 мегаватт электроэнергии. Строительство отрезка дороги обошлось в 5 миллионов евро.
Использование в космосе
Солнечные батареи — один из основных способов получения электрической энергии на космических аппаратах: они работают долгое время без расхода каких-либо материалов, и в то же время являются экологически безопасными, в отличие от ядерных и радиоизотопных источников энергии.
Однако при полётах на большом удалении от Солнца (за орбитой Марса) их использование становится проблематичным, так как поток солнечной энергии обратно пропорционален квадрату расстояния от Солнца. При полётах же к Венере и Меркурию, напротив, мощность солнечных батарей значительно возрастает (в районе Венеры в 2 раза, в районе Меркурия в 6 раз).
Использование в медицине
Южнокорейские ученые разработали подкожную солнечную батарею. Миниатюрный источник энергии может быть вживлен под кожу человека с целью бесперебойного обеспечения работы приборов, имплантированных в тело, например, кардиостимулятора. Такая батарея в 15 раз тоньше волоса и может заряжаться, если даже на кожу наносится солнцезащитное средство.
Недостатки солнечной электроэнергетики:
Необходимость использования больших площадей;
Солнечная электростанция не работает ночью и недостаточно эффективно работает в вечерних сумерках, в то время как пик электропотребления приходится именно на вечерние часы;
Несмотря на экологическую чистоту получаемой энергии, сами фотоэлементы содержат ядовитые вещества, например, свинец, кадмий, галлий, мышьяк и т. д.
Солнечные электростанции подвергаются критике из-за высоких издержек.
Из-за своей низкой эффективности, которая в лучшем случае достигает 20 процентов, солнечные батареи сильно нагреваются. Остальные 80 процентов энергии солнечного света нагревают солнечные батареи до средней температуры порядка 55 °C. С увеличением температуры фотогальванического элемента на 1°, его эффективность падает на 0,5 %. Эта зависимость не линейна и повышение температуры элемента на 10° приводит к снижению эффективности почти в два раза. Активные элементы систем охлаждения (вентиляторы или насосы) перекачивающие хладагент, потребляют значительное количество энергии, требуют периодического обслуживания и снижают надёжность всей системы. Пассивные системы охлаждения обладают очень низкой производительностью и не могут справиться с задачей охлаждения солнечных батарей.
Источник
Исследовательский проект на тему «Солнечная батарея-источник питания для сотового телефона» 8 класс
Солнечная батарея — источник питания для сотового телефона
Канарейкин Дмитрий Александрович
Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение
Костромского муниципального района Костромской области
Никольская средняя общеобразовательная школа 8 класс
Данная работа объясняется новыми веяниями в науке, новыми гипотезами и теориями об использовании солнечной энергии, а также использование в настоящее время солнечных батарей и других поглотителей солнечных лучей.
Работа направлена прививает интерес к предмету физики и нано-технологиям.
Работа помогает развитию общеучебных и специальных (эксперимент) навыков
Цель работы: изучение эффективности использования солнечной батареи
изучить литературу по теме исследования, обобщить, проанализировать и систематизировать информацию;
изучить устройство и принципы действия солнечной батареи;
изготовить солнечную батарею своими руками
с помощью опытов узнать свойства солнечных элементов;
провести экономические расчеты;
Приемы и методы: при написании работы использовались методы научного анализа; эксперимент ; социологический опрос, изучение литературы;
В результате исследований я выяснил:
мощность солнечной батареи увеличивается или уменьшается в зависимости от источника света, его яркости, погодных условий, угла падения солнечных лучей;
батареей можно пользоваться как на улице, так и в помещении. Но лучше всего она работает в ясный день, под прямыми лучами солнца. И если яркость света увеличить с помощью линзы, то батарейка становится еще более мощной;
солнечная батарейка хороша тем, что её можно использовать в любом месте, при её работе не образуются отходы. Для её работы не требуются дополнительных затрат;
недостатки ее в том, что она очень хрупкая и занимает много места.
был изучен один из альтернативных источников энергии – солнечные батареи.
создано простое зарядное устройство для сотового телефона.
Солнечная батарея — источник питания для сотового телефона
Канарейкин Дмитрий Александрович
Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение
Костромского муниципального района Костромской области
Никольская средняя общеобразовательная школа 8 класс
Ежегодно человечество потребляет огромное количество электроэнергии, а именно 20,1 трлн кВт/ч. Чаще всего, для получения электроэнергии используются ГЭС и АЭС, но это отрицательно сказывается на экологии. За последнее десятилетие появились альтернативные источники энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования и, как правило, низкого риска причинения вреда окружающей среде. Например, ветряные электростанции, которые питаются кинетической энергией ветра, геотермальные станции, которые питаются тепловой энергией горячих источников планеты, а также солнечные электростанции, питающиеся электромагнитными излучениями Солнца. Человечество вплотную подошло к решению мировых экологических проблем, путем внедрения альтернативных источников энергии.
По сути, солнце даёт нам почти всё: свет, тепло, углеводороды, питание… Если использовать энергию солнца с КПД, близким к 1%, то можно забыть про парниковый эффект, АЭС и т. п. Исходя из этого, мы решили самостоятельно собрать солнечную батарею, чтобы доказать преимущество такого способа добычи энергии, не имеющего отрицательного влияния на окружающую среду.
Проблема: Выгодно ли использование солнечной батареи?
Гипотеза : Солнечные батареи должны экономить электричество и наши денежные средства.
Методы исследования: изучение и анализ источников информации, произведение расчетов, сопоставление данных, создание солнечной батареи как зарядного устройства для сотового телефона
В процессе исследования была проделана следующая работа:
Проанализирована и проработана литература по теме исследования.
Изучено строение солнечной батареи
Изготовлена солнечная батарея
Рассчитана работа, (стоимость электроэнергии) совершаемая солнечной батарей
Использование солнечной батареи как источника питания для сотового телефона
Сделаны соответствующие выводы.
Библиография
1.Ершов А.А., Умаров Г.Я., Солнечная энергетика, М.: Знание,
2.Кашкаров А.П. Ветрогенераторы «Солнечные батареи и другие полезные инструкции». Изд.ДМК Пресс,
3.Тимошкин С. Е. Солнечная энергетика и солнечные батареи. М.,
Солнечная батарея — источник питания для сотового телефона
Канарейкин Дмитрий Александрович
Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение
Костромского муниципального района Костромской области
Никольская средняя общеобразовательная школа 8 класс
1.1. Что такое Солнце?
Солнце — единственная звезда Солнечной системы. Вокруг Солнца обращаются другие объекты этой системы: планеты и их спутники, астероиды, метеороиды, кометы и космическая пыль
Солнце относится к типу жёлтых карликов. Его средняя плотность составляет 1,4 г/см³, а температура поверхности — 5507°С Поэтому Солнце светит почти белым светом, но его прямой свет у поверхности нашей планеты приобретает некоторый жёлтый оттенок из-за более сильного рассеяния и поглощения части атмосферой Земли (при ясном небе, вместе с голубым рассеянным светом от неба, солнечный свет вновь даёт белое освещение).
Солнечный свет поддерживает жизнь на Земле: попадая на растение, вызывает у него процесс фотосинтеза, определяет рост и развитие растений; попадая на почву, он превращается в тепло, нагревает её, формирует почвенный климат, давая тем самым жизненную силу находящимся в почве семенам растений, микроорганизмам и населяющим её живым существам, которые без этого тепла пребывали бы в состоянии анабиоза (спячки). Так же солнечный свет определяет климат
Солнце — ближайшая к Земле звезда
В центральной части Солнца находится источник его энергии, или, говоря образным языком, та “печка”, которая нагревает его и не даёт ему остыть. Эта область называется ядром. В ядре, где температура достигает 15 миллионов градусов Цельсия, происходит выделение энергии. Ядро имеет радиус не более четверти общего радиуса Солнца. Однако в его объёме сосредоточена половина солнечной массы и выделяется практически вся энергия, которая поддерживает свечение Солнца
Сразу вокруг ядра начинается зона лучистой передачи энергии, но ей требуется очень много времени, чтобы просочиться через плотное солнечное вещество наружу. Так что если бы “печка” внутри Солнца вдруг погасла, то мы узнали бы об этом только миллионы лет спустя.
Солнце – это самый сильный источник энергии для нашей планеты.
Всего за три дня Солнце посылает на Землю столько энергии, сколько ее содержится во всех разведанных запасах ископаемых топлив, а за 1 с – 170 млрд. Дж. Вся энергия, испускаемая Солнцем в 1600 раз больше энергии, которую дают все остальные источники, вместе взятые. Солнечная энергия, падающая на поверхность одного озера, эквивалентна мощности крупной электростанции.
Большой шаг к использованию энергии Солнца был сделан с созданием солнечной батареи.
1.2 История открытия солнечной энергии
Еще в древности люди задумывались о возможностях применения солнечной энергии. По легенде, великий греческий ученый Архимед для обороны родных Сиракуз, атакованных с моря галерами римского полководца Марцелла, сжег неприятельский флот с помощью системы зажигательных зеркал. Известно, что около 3000 лет назад султанский дворец в Турции отапливался водой, нагретой солнечной энергией. Однако настоящий «солнечный бум» начался в XVIII столетии. Человек с самых древних времён учился пользоваться дарами Солнца. Большой шаг к использованию энергии солнца был сделан с созданием солнечной батареи.
Начальной точкой развития солнечных батарей является 1839 год, когда был открыт фотогальванический эффект. Это открытие было сделано Александром Эдмоном Беккерелем.(рис2). Через 44 года после открытия Беккереля, в 1883 году, Фриттс (рис 3) сконструировал первый модуль с использованием солнечной энергии. Исследователь пришёл к выводу, что его модуль лишь минимально (не более одного процента) может преобразовывать солнечную энергию в электричество. В течение последующих десятилетий это направление научных исследований развивалось.
В 1958 году солнечная батарея (рис 4) стала основным источником получения электроэнергии на космических аппаратах, как на советских, так и на американских. Но приборы продолжали совершенствовать. Успешное и стабильное производство было налажено только в конце восьмидесятых. Сегодня выпускаемые солнечные батареи имеют КПД, немногим, превышающий двадцать процентов.
2.1. Солнечные батареи
Солнечная батарея (называемые также фотоэлектрические элементы) – это твердотельные электрические устройства, предназначенные для преобразования солнечной энергии в электрическую, посредством фотоэлектрического эффекта. Каждая солнечная батарея состоит из солнечных ячеек (Рис 5,6)
«Солнечная ячейка» — это небольшое полупроводниковое устройство, преобразующее энергию света в электричество. В 1967 солнечные панели впервые были использованы на пилотируемом космическом аппарате — «Союз-1»
Солнечные батареи способны создавать электрическую энергию постоянно или накапливать ее для дальнейшего использования.
2.2 Устройство солнечной батареи
Солнечная батарея состоит из соединенных между собой фотоэлементов. (рис. 7)
Фотоэлемент — это специальный прибор, сделанный из кристаллов полупроводников, в котором под действием света возникает напряжение.
Фотоэлементы очень маленькие. Чтобы получить из них солнечную батарею, их соединяют между собой и закрепляют на специальной панели. На обратной стороне панели делают выводы, к которым подсоединяют электроприборы.
Чтобы защитить фотоэлементы от осадков, пыли, панель защищают прозрачным стеклом.
2.3 Принцип работы солнечной батареи
Под влиянием солнечного света электроны начинают движение частиц, и между ними возникает электрический ток. Чтобы снять ток с пластин их пропаивают тонкими полосками специально обработанной меди. Одной кремниевой пластины хватит для зарядки маленького фонарика. Соответственно, чем больше площадь панели, тем больше энергии она вырабатывает. (рис.8)
2.4 Использование солнечной энергии
Земля каждый день получает от Солнца в тысячу раз больше энергии, чем её вырабатывается всеми электростанциями мира. Задача здесь состоит в том, чтобы научиться практически использовать хотя бы ее небольшое количество. Нельзя утверждать, что широкомасштабное использование солнечной энергии не будет иметь никаких последствий для окружающей среды, но все же они будут несравненно меньшими, чем в традиционной энергетике. (Рис.9-12)
Также в странах, где электрическая энергия стоит дорого и достаточное количество солнечных дней в году, хозяева частных домов и владельцы офисов устанавливают солнечные батареи на крышах зданий и используют солнечное электричество без ущерба для собственного бюджета. Солнце заменяет 40-60% всех затрат на другие энергоносители. Иногда солнечного электричества полностью хватает на нужды дома и даже вырабатывается больше необходимого. Тогда хозяева продают его сервисным компаниям, пополняя свой семейный бюджет и окупая установку солнечных батарей. В Германии правительство покупает солнечное электричество, произведенное днем у частных лиц, а вечером продает его обратно по более низкой цене.
В наше время использование солнечного электричества уже широко распространено. В отдаленных местах, куда дотянуть кабель от электростанций стоит очень дорого, используют солнечную энергию. Это отдаленные фермерские хозяйства, отдельно стоящие обитаемые острова, морские и космические станции. На данный момент примерно 7 миллионов домов по всему миру оборудованы солнечными батареями.
Основными странами-потребителями солнечной энергии являются Китай Германия, США, Швейцария. ( рис 13 )
2.5 Правила установки солнечных панелей
Используйте место, максимально свободное от затенения (крыша или поверхность земли, где не бывает тени);
Используйте место, максимально свободное от затенения (крыша или поверхность земли, где не бывает тени);
Можно установить панели на крыше, если она ориентирована с востока на запад, но наилучший выход энергии получается, если крыша направлена на юг под углом от 20 до 40 градусов;
Необходима хорошая вентиляция или охлаждение солнечных панелей (повышает КПД);
Максимальная выработка энергии достигается, если солнечные панели будут ориентированы точно по солнцу.
Глава III Практическая часть
3.1 Создание своей батарейки
Для изготовления солнечной батареи потребуются следующие материалы:
Источник