Конкурс проектов по энергоэффективности «Энергия и среда обитания»

Вид материала

Конкурс

Содержание Цель: Знакомство с проблемой глобального изменения климата и поиск путей уменьшения воздействия на окружающую среду. Задачи Предмет исследования Методы исследования Научная новизна работы заключается в следующем Глава 1. литературный обзор Глава 2. результаты исследования Темный грунт На втором этапе На третьем этапе Расчёт производительности солнечной «ловушки» Список литературы

Подобный материал:

• Конкурс школьных проектов по энергоэффективности «Энергия и среда обитания», 92.71kb.
• Конкурс школьных проектов по энергоэффективности «Энергия и среда обитания», 102.5kb.
• Конкурса школьных проектов по энергоэффективности, 313.57kb.
• Конкурс школьных проектов по энергоэффективности «Энергия и среда обитания», 157.83kb.
• Конкурс школьных проектов по энергоэффективности «Энергия и среда обитания», 95.63kb.
• Конкурс проходит по двум направлениям, 92.94kb.
• Тема урока: «Среда обитания организмов. Экологические факторы» Цели и задачи урока:, 137.7kb.
• Тема: Среда обитания и экологические факторы, влияющие на живые организмы, 63.17kb.
• Лекция №1 от 10. 02. 2007г. Тема №1: Человек и его среда обитания, 7.15kb.
• Конкурс научно-образовательных проектов «Энергия будущего 2006», 162.44kb.

Международный конкурс проектов по энергоэффективности

«Энергия и среда обитания»

Казахстан


Номинация 2В


Тема проекта: Солнечные и ветровые ловушки на дачном участке


Автор проекта: Седых Николай, ученик 5 «А» класса, ОСШ №9 г.Шахтинска

Руководитель: Шупик Татьяна Ивановна


ВВЕДЕНИЕ

Актуальность выбранной темы объясняется тем, что, по прогнозам климатологов, к середине следующего века температура на планете поднимется на 2–5 градусов. Все это потому, что сегодня человечество сжигает ежегодно 4,5 млрд. тонн угля, 3,2 млрд. тонн нефти и нефтепродуктов, природный газ, торф, горючие сланцы и дрова. Все это превращается в углекислый газ, содержание, которого в атмосфере ежегодно возрастает. Углекислый газ препятствует тепловому излучению в космическое пространство, что в свою очередь приводит к глобальному потеплению. Сегодня мы нуждаемся в источниках энергии, которые не имеют временных ограничений и могут использоваться без загрязнения окружающей среды. Своей работой я хочу привлечь внимание жителей к проблеме глобального потепления климата и поиску путей решения.


Цель: Знакомство с проблемой глобального изменения климата и поиск путей уменьшения воздействия на окружающую среду.


Задачи:

1. Сформировать представление о глобальном изменениии климата.

2. Рассмотреть возможности использования альтернативных источников энергии на дачном участке на примере солнечной и ветровой энергии.

3. Создать модель использования источников альтернативной энергии на дачном участке.

4. Оценить перспективы их использования для улучшения экологической обстановки на планете.


Гипотеза: Если использовать альтернативные источники энергии на дачном участке, то это окажет положительное влияние на улучшение экологической обстановки на планете и значительной экономии денежных средств, так как они не загрязняют окружающую среду и доступны в применении.


Предмет исследования: Солнечные и ветровые «ловушки», используемые на участке.


Объект исследования: Нас будет интересовать то, как солнечные и ветровые ловушки оказывают влияние на улучшение экологической обстановки на планете и экономию денежных средств.


Методы исследования

Общенаучные:

1. конкретизация, анализ и синтез, сравнение, индукция, дедукция.

Теоретические:

1. анализ литературы, понятийно-терминологической системы, основанных на фундаментальных исследованиях;

2. построение гипотезы, мысленного эксперимента;

3. прогнозирование результатов предполагаемого эксперимента;

4. моделирование программы исследования.

Эмпирические:

Метод экспертной оценки (метод математической статистики)


Научная новизна работы заключается в следующем:

Изучены новые походы в использовании альтернативных источников энергии на дачном участке.


Практическая значимость работы: Предложены оптимальные пути решения использования альтернативных источников энергии с целью уменьшения воздействия человека на окружающую среду.


ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Энергия - бесценный дар, предоставленный нам природой.

Виды энергии представлены на рисунке 1 «Виды возобновимых источников энергии и невозобновимых источников энергии».





Почему же в последнее время наблюдается тенденция к освоению альтернативных видов энергии? Проблема состоит в том, что по прогнозам ученых запасы невозобновимых источников энергии исчерпаемы: при активном потреблении запасов нефти хватит на 40 лет; угля – на 224 года; природного газа на 62 года. [4]


В тоже время запасы солнечной энергии неиссякаемы, а используем ее мы в ничтожно малом количестве, что представлено на рисунке 2 «Соотношение использования человеком различных видов энергии».


Важной причиной необходимости освоения альтернативных источников энергии является проблема глобального потепления, которая вызвана парниковым эффектом.

Из литературных источников я узнал о проблеме потребительского отношения людей к природе, когда изымаются энергетические невозобновимые ресурсы. И я понял, чтобы природоохранные мероприятия были действительно эффективными, они должны основываться на глубоких экологических знаниях. Важно, чтобы каждый человек понимал проблемы окружающей среды, и осваивая ее для своей пользы, наносил как можно меньше вреда.


ГЛАВА 2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ


На первом этапе выполнения нашей работы мы создали модель «парникового эффекта», используя выше предложенную методику. Результаты эксперименты занесли в таблицу.

Время	Комнатная температура	Температура
		Темный грунт		Светлый грунт
		Без крышки	С крышкой	Без крышки	С крышкой
15.00 – 16.00	200 С	240С	26,50С	22,50С	24,50С

Мы выяснили что: 1) В сосуде с темным грунтом и под крышкой температура была выше на 1,5 градуса по сравнению с закрытым сосудом, где светлый грунт. Следовательно, мы можем предположить, что тепло, отражаемое от Земли, не может «вырваться » назад в атмосферу, из – за большого количества накопленного углекислого и других парниковых газов. Происходит разбалансирование системы.


Анализ изменения температуры в созданной модели представлен на рисунке 3.




Видов энергии достаточно много, но проблема в том, что невозобновимые источники энергии исчерпаемы, однажды они закончатся. Они же являются основными источниками выбросов СО₂ в атмосферу. А это один из газов, вызывающих парниковый эффект.


Парниковый эффект называется так, потому что земная атмосфера действует подобно стенам и крыше парника. Солнечная радиация достигает Земли. Часть ее отражается. Большая часть проникает в атмосферу и нагревает поверхность Земли. Землей испускается невидимое инфракрасное излучение, в результате чего Земля охлаждается. Однако часть этого инфракрасного излучения поглощается парниковыми газами в атмосфере и таким образом удерживаеи тепло.


Что мы можем изменить? Может ли человек на бытовом уровне решать проблему глобального потепления?
Я считаю, что ответ на этот вопрос прост: использовать альтернативные источники энергии!


На втором этапе нашей работы мы изучили литературные источники о вообновимых источниках энергии. Выявили «плюсы» и «минусы» солнечных и ветровых «ловушек» на дачном участке.


Плюсы солнечной энергии

• Быстрая окупаемость.
  
• Нет никакого загрязнения.
  
• Энергетический ресурс неисчерпаем.
  

Минусы солнечной энергии

• Солнечные установки очень дорогие.
  
• Энергия зависит от времени суток и сезонов года.
  

Плюсы ветровой энергетии

Ветроэнергетика - одна из самых чистых энергий, т.к.

• не влияет на тепловой баланс Земли;
  
• не создает химического загрязнения;
  
• не требует добычи ресурсов;
  
• не расходует дополнительные вещества, например кислород.
  

Минусы ветровой энергии

• Ветровые установки не обладают большой мощностью, и могут устанавливаться только в местах, где много ветра, причем скорость его должна быть не меньше 4 м/с.
  
• Ветроэнергетика - зависимый вид энергии, ведь скорость ветра меняется в течение суток и по сезонам года.
  
• Для ветроэнергетики характерно шумовое загрязнение среды. Из лесов, находящихся рядом с ветровыми установками улетают птицы, уходят животные.
  
• Инфразвуки от ветроустановок неблагоприятно влияют на здоровье человека: вызывают дискомфорт, беспокойство, угнетенное состояние. [6]
  

Все возобновляемые источники энергии - солнечная энергия, гидроэнергия, биомасса и энергия ветра существуют благодаря деятельности Солнца. Только геотермальная энергия, которая также считается возобновляемой, представляет собой тепло Земли.


На третьем этапе мы выполнили моделирование дачного участка с использованием солнечных и ветровых «ловушек». Произвели расчет производительности солнечной установки.


Для экспериментальной проверки этих данных мы остановили свой выбор на простейших солнечных установках. Для исследования мы смоделировали дачный участок с применением солнечных и ветровых ловушек.


Простейшая солнечная «ловушка» - зачерненная бочка для нагрева воды для душа. Бочка нагревается с одной стороны, одновременно вся ее поверхность отдает тепло тем интенсивнее, чем больше разница температуры воды в бочке и окружающего воздуха. Если бочка открыта сверху, то вода охлаждается ещё быстрее. Так как чаще всего воду для душа забирают из нижней части бочки, то есть как раз оттуда, где отстаивается более тяжелая холодная вода, мы устанавливаем гибкий шланг с поплавком, что приводит к значительному повышению температуру воды в душе.


Другой тип используемой установки – солнечный душ. Приемник расположен наклонно, образуя одну стену помещения. Задняя сторона приемника утеплена, она обеспечивает нагрев воздуха в душе. Эффективность нагрева повышает откидная ставня, оклеенная алюминиевой фольгой. Закрытая ставня защищает остекление все время, пока душ не нужен.


Самая простая конструкция – это солнечный плетень. На незатененном участке с метровым интервалом забиты колья. На них заплетаем до 1000-150 м обычного резинового черного шланга. Пока вода из бочки движется по шлангу, она нагревается. Тыльную сторону плетня теплоизолируем, например, с помощью глины, замешанной на изрубленной соломе. На зиму шланг необходимо убрать, кроме того, когда в теплой воде нет нужды, плетень нужно закрывать от солнечных лучей, иначе резина станет жесткой и растрескается. Такой плетень справится с нагревом воды для бассейна, детской ванночки, для полива теплолюбивых растений. [2]


Мы предлагаем дополнить солнечные установки ветровыми. При помощи ветровой установки можно качать воду из скважины. В этом случае ветряк и солнечные батареи дополняют друг друга, ведь обычно, когда плохая погода, дует ветер и наоборот. В готовом виде это будет выглядеть так:





Вариант размещения «ловушек для солнца» на садовом участке: 1) теплоприемник для крыши; 2) наклонная конструкция; 3) вертикальный теплоприемник; 4) солнечный душ; 5) солнечный плетень; 6) теплоприемники для стен.


РАСЧЁТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ СОЛНЕЧНОЙ «ЛОВУШКИ»


Горячее водоснабжение

Некоторые данные:

0,9 – КПД водонагревателей;

1квт. – 4,65 тенге - – стоимость электроэнергии;

210 суток. – дачный период


Потребность в горячей воде:

На 1 человека = 70 л г.в./сут. (горячей воды в сутки)

На 3 чел. х 70 л г.в./сут.= 210 л г.в./сут. (горячей воды в сутки)


Затраты на электроэнергию:

210 х 60°С : 0,9 = 14 кВт/сут.;

14 • 4,65 = 65,1тенге/сут.;

210  • 65,1 = 13671тенге/год.


Солнечная водонагревательная установка обеспечивает 70% экономии электроэнергии, т.е. экономит 9569 тенге. Таким образом, оплата горячего водоснабжения составляет 4102тенге.


Вывод: Солнечные «ловушки» экологически чистые источники энергии, так как не выделяют различные газы, не вызывают парниковый эффект. Использование таких установок на дачном участке приводит к экономии денежных средств (в нашем случае – 9569 тенге (80$)) На основании изученных фактов мы пришли к выводу, что бесплатная энергия солнца может принести немалую пользу на садовом участке.


На заключительном этапе своей работы я составил беседу с дачниками, в результате чего выяснил, что:

• положительно относятся к использованию солнечных и ветровых «ловушек» 86% опрошенных;
  
• сами используют простейшие солнечные «ловушки» 8% опрошенных;
  
• знают о проблеме глобального потепления 35% опрошенных.
  

Результаты данной беседы позволили мне сделать вывод, что мой дачный участок может служить примером бережливого, и в какой – то мере экологически грамотного подхода к организации хозяйства.


Анализ анкетирования представлен на рисунке 4 «Результаты анкетирования».





В нашем исследовании мы опирались на данные М. Згут «Солнечные ловушки», www.ecomuseum.kz\dieret\solar\solar.php, www.ecomuseum.kz\dieret\solar_q\solar_q.php.


ВЫВОДЫ


1. Смоделировав парниковый эффект, мы убедились, что тепло, отражаемое от Земли, не может «вырваться » назад в атмосферу, из–за большого количества накопленного углекислого и других парниковых газов. Происходит разбалансирование системы, что в конечном итоге приведет к повышению температуры на планете.


2. Изучив принцип действия простейших солнечных и ветровых «ловушек» на дачном участке, мы пришли к выводу, что работа не требует вложения больших средств, а применение таких установок приведет к экономии денежных средств.


3. На базе дачного участка можно использовать солнечные и ветровые «ловушки». Приемники можно располагать на южном скате крыши, устанавливать на земле, располагать вертикально, что занимает совсем немного места на дачном участке.


4. Солнечные «ловушки» экологически чистые источники энергии, так как не выделяют различные газы, не вызывают парниковый эффект. Использование таких установок на дачном участке приводит к экономии денежных средств (в нашем случае – 9569 тенге (80$). Бесплатная энергия солнца может принести немалую пользу на садовом участке.


РЕКОМЕНДАЦИИ


Что же можно сделать, чтобы решить проблему изменения климата?

• Измените свой образ жизни и постоянно помните о влиянии своих действий на окружающую среду.
  
• Рационально используйте электроэнергию, воду и другие природные ресурсы. Это будет способствовать снижению выбросов углекислого газа в окружающую среду и соответственно снижать парниковый эффект.
  
• Используйте простейшие солнечные и ветровые «ловушки». Они не требует вложения больших средств, и их использование практически доступно для каждого дачника.
  
• Полученные нами показатели использования солнечных «ловушек» позволяют рекомендовать их для более широкого использования в быту, что приведет к улучшению экологического состояния и экономии семейного бюджета.
  

ЗАКЛЮЧЕНИЕ


В обозримом будущем природное топливо по-прежнему будет важным источником энергии. Однако природные ресурсы ограничены, и, в конце концов, человечество будет вынуждено перейти на использование энергии ветра и Солнца, о чем с незапамятных времен мечтают защитники окружающей среды.


Теоретически, каждое предприятие, здание, жилой дом и автомобиль может иметь свой собственный экологически чистый, возобновляемый источник энергии, что позволит человечеству обходиться без нефтяных скважин, угольных шахт, электростанций, линий электропередачи и избавиться, таким образом, от всех негативных последствий их использования. Однако на данный момент перед человечеством  стоит более неотложная задача: остановить перегревание планеты и сделать это как можно быстрее. Нам кажется, что возможности использования солнечной энергии имеют большие перспективы в будущем. Солнце действительно чистый и самый выгодный источник энергии. Вот уж поистине – солнце, дарующее жизнь и энергию.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


1. Алексеев С. В., Груздева Н. В., Муравьев А. Г., Гущина Э. В.. Практикум по экологии. Москва, АО МДС. 1996г.

2. Згут М.. «Солнечные ловушки»,- mensh, Июль 27, 2003

3. Окружающая среда для будущих поколений. РЭЦ Центральной Азии. Алматы, 2004. - стр. 28.

4. Окружающая среда для будущих поколений. РЭЦ Центральной Азии. Алматы, 2004. - стр. 37.

5. www.\энергия\DIERET new\Solar.htm

6. www. \энергия\DIERET new\Wind.ht

7. ШПИРЭ. Школьная программа использования ресурсов и энергии. Учебное пособие для средней школы. Санкт – Петербург. 2004.