Исследовательская работа «Использование солнечной энергии при зарядке гаджетов»

- 20:00Исследовательская деятельность

 

Сергей КУЛЕШ,
учащийся 4 «В» класса

Руководитель
Светлана КОРЖЕНЕВИЧ,
учитель начальных классов
ГУО «Гимназия №1 имени Ф.Я. Перца г. Пинска»,
Брестская область

 

 

 

Оглавление

Введение.

Глава 1. Применение солнечной энергии человеком.
     1.1. История применения энергии солнца.
     1.2. Классификация источников энергии. Устройство солнечного источника энергии

Глава 2. Практическая часть.
     2.1. Создание прибора для зарядки гаджетов, в основе которого лежат солнечные батареи.
     2.2. Эффективность прибора для зарядки гаджетов, в основе которого лежат солнечные батареи.

Заключение.

Список использованных источников.

Приложения 1–6.

 

 

Введение

Почти у каждого современного человека есть гаджет. Нам, детям, трудно представить, как без них обходились наши родители в детстве.

Золотое правило моих ровесников: позвонить родителям и сообщить, что ты уже в школе или вернулся из школы. Если мы нарушаем его, наши родители начинают очень переживать за нас. Один раз мне тоже пришлось нарушить это правило. У меня разрядился смартфон, и мама не смогла ко мне дозвониться. Мама очень переживала и даже плакала. Мне было стыдно за свой поступок. Как я мог забыть вовремя зарядить смартфон? Вот если бы придумать переносной прибор, при помощи которого можно было бы в любой момент заряжать гаджеты?

Со своей идеей я обратился к папе. Он у меня инженерпрограммист. Мы стали изучать другие источники энергии – малоиспользуемые, неизученные. В интернете мы прочитали очень интересную статью об использовании солнечных батарей. Меня эта статья очень заинтересовала. Я стал подробно изучать всё то, что связано с солнечной энергией. Поэтому тема моей исследовательской работы звучит так: «Использование солнечной энергии при зарядке гаджетов».

Я считаю, что эта тема в современном мире очень актуальна. Люди в обычной жизни мало используют возможности солнечной энергии. А если ещё предположить, что с помощью энергии солнца можно экономить электроэнергию? Эврика!..

Поэтому я определил следующую цель и задачи своей работы.

 

Цель работы: создание прибора, состоящего из солнечных батарей, с помощью которого можно осуществлять зарядку гаджетов и при этом экономить электроэнергию.

 

Задачи работы:

1 Узнать, что такое солнечная энергия.
2 Изучить историю применения энергии солнца, классификацию источников энергии,      устройство солнечного источника энергии.
3 Создать прибор, состоящий из солнечных батарей, с помощью которого можно  осуществлять зарядку гаджетов.
4 Выявить возможности созданного прибора и оценить его эффективность.
5 Выяснить, позволяет ли созданный прибор экономить потребление электроэнергии.

 

Гипотеза: я предполагаю, что создав прибор на основе солнечных батарей, можно будет заряжать гаджеты, тем самым экономя электроэнергию.

 

Объект исследования: солнечная энергия.

 

Предмет исследования: использование солнечной энергии при зарядке гаджетов.

 

Методы исследования:

1 Изучение различных информационных источников по теме.
2 Практический опыт: создание прибора на солнечных батареях.
3 Сравнение, наблюдение и анализ полученной информации.

 

Глава 1. Применение солнечной энергии человеком

1.1 История применения энергии солнца

Из научной литературы я узнал, что, как и всякая звезда, Солнце – это огромная, но в тоже время безопасная для нас атомная электростанция, где энергия вырабатывается в результате очень сложного взаимодействия различных химических элементов. По подсчётам современных учёных это будет продолжаться ещё примерно около пяти миллиардов лет.

Как «приручить» энергию солнца? Об этом задумывались не только современные учёные, но и учёные Древнего мира.

Древнегреческий учёный Архимед прославился как воин и защитник своего родного города Сиракузы. Когда огромная армия римлян с моря и суши осадила город Сиракузы на острове Сицилия, Архимед сконструировал боевые машины для камней и дротиков. С их помощью горожане восемь месяцев отбивали атаки римлян. А лучами солнца, которые отражались системой зеркал, он сжёг весь римский флот [1].

Архимед сделал зеркало, которое имело шесть сторон. Затем приблизил его на необходимое расстояние. На нужном расстоянии от первого зеркала он поместил другое зеркало такого же вида. Затем учёный установил свои зеркала среди лучей солнца. Лучи отражались от этих зеркал и тут же превращались в сильное пламя, которое вызвало страшный пожар на кораблях. За считанные минуты корабли превратились в пепел.

Интересовались использованием солнечной энергии и более современные изобретатели. Так в 1878 году был изобретён печатный пресс, работающий на солнечной энергии. В 1901 году учёные американского города Пассадена изобрели двигатель, который также работал на солнечных батареях.

 

1.2 Классификация источников энергии. Устройство солнечного источника энергии

В энциклопедии сказано, что на земле существуют два наиболее распространённых вида источников энергии: солнечная и ветряная. Солнечная энергия – это энергия солнца. Ветряная энергия – это энергия, получаемая из ветра. Меня будет интересовать солнечная энергия. Излучение Солнца можно использовать как для получения тепла, так и для получения электричества.

К положительным сторонам использования солнечной энергии можно отнести:

    • возобновляемость;
    • бесшумность;
    • отсутствие вредных выбросов в атмосферу.

Недостатками использования солнечной энергии являются:

    • зависимость от солнечных дней;
    • отсутствие больших площадей для строительства солнечных электростанций.

В Республике Беларусь построить солнечные электростанции непросто, потому что в нашей стране в году примерно 28 солнечных дней. Остальные дни в Республике Беларусь либо пасмурные, либо с переменной облачностью. Этих дней очень мало, чтобы работали огромные солнечные электростанции. Однако для работы небольших приборов, основанных на энергии Солнца, этих дней хватит.

Поэтому каждый человек, который заинтересован в экономии энергоресурсов, охране окружающей среды, может собрать свой независимый источник электроэнергии на солнечных батареях.

Такой источник электроэнергии состоит из следующих частей:

    • солнечная батарея;
    • зарядное устройство;
    • аккумулятор, который преобразует постоянный ток в переменный.

 

 

Глава 2. Практическая часть

2.1 Создание прибора для зарядки гаджетов, в основе которого лежат солнечные батареи

Итак, внимательно изучив историю применения солнечной энергии,

классификацию источников энергии, устройство солнечного источника энергии, я приступил к изготовлению прибора, который работает на основе солнечных батарей и служит для зарядки гаджетов.

Для изготовления прибора мне понадобились: солнечные батареи (6 штук), медная проволока, аккумулятор (4 штуки), держатели, usb-модуль, кабель, ПВХ.

Солнечные батареи я с папой приобрёл через интернетмагазин. Всё остальное мы купили в местном строительном магазине.

Создавал я свой прибор так:

     Шаг 1 – вырезал из ПВХ с помощью канцелярского ножа прямоугольник размером 200 мм × 240 мм.

     Шаг 2 – с помощью паяльника я спаял между собой солнечные элементы медным проводом.

     Шаг 3 – приклеил солнечные элементы к ПВХ с помощью промышленного клея.

     Шаг 4 – к обратной стороне ПВХ я приклеил 4 держателя для аккумуляторов и поместил туда аккумуляторы.

     Шаг 5 – медный провод от солнечных элементов я припаял к держателям с аккумуляторами.

     Шаг 6 – два провода (+, –) от держателя я припаял к usb-модулю.

     Шаг 7 – для того чтобы мой прибор имел красивый вид, я сделал корпус в виде коробочки и закрыл им держатели с аккумуляторами. В корпусе я сделал одно отверстие для usb-модуля.

     Шаг 8 – для того, чтобы прибор можно было закрепить на что-нибудь, я прикрепил на углы прибора четыре прозрачных присоски (Приложение 1).

     Шаг 9 – готовый прибор я закрепил на окне для того, чтобы солнечные батареи поглощали энергию солнца, а затем, преобразовав энергию солнца в электрический ток, передали его в аккумуляторы, тем самым накапливая там энергию для зарядки телефонов.

     Шаг 10 – стал тестировать прибор. Один конец кабеля вставил в отверстие смартфона, другой – в прибор. Убедился, что зарядка осуществляется.

 

2.2 Эффективность прибора для зарядки гаджетов, в основе которого лежат солнечные батареи

Итак, прибор готов. Но я на этом не остановился. Мне стало интересно проверить, способен ли мой прибор экономить электроэнергию. Как это сделать, я не знал.

Я обратился за помощью к своей учительнице Светлане Васильевне. Она рассказала мне, что количество потребляемой электроэнергии измеряется в ваттах, что в 1 кВт – 1000 Вт. Количество потребляемой энергии в доме отслеживает специальный прибор – электросчётчик. Светлана Васильевна предложила мне провести опыт и узнать, сколько времени затрачивается на зарядку одного гаджета и сколько на это уходит электроэнергии.

Я определил, что на зарядку одного гаджета затрачивается примерно два часа. По электросчётчику я определил, что на это уходит 10 Вт. Из собственных наблюдений, я сделал вывод, что современные гаджеты необходимо заряжать практически каждый день. Поэтому на зарядку одного гаджета в год затрачивается около 4 кВт. Из интернета я узнал, что на 1 января 2018 года в Пинске проживало 138 415 человек, а на каждого жителя города Пинска приходится по 1 гаджету. Поэтому, если я 4 кВт умножу на количество жителей города Пинска, то узнаю, сколько кВт энергии в год затрачивается на зарядку всех гаджетов, имеющихся у жителей нашего города. По моим подсчётам – это примерно 553 000 кВт. Поэтому, если мы будем использовать для зарядки гаджетов такие приборы, то сможем сэкономить в год по городу Пинску примерно 553 000 кВт. Это очень большая экономия.

Тестировали прибор мои одноклассники (Приложение 2). Их телефоны успешно зарядились. Каждому захотелось иметь такой прибор для зарядки своих телефонов. Ребята отметили удобство и простоту применения прибора, независимость его от местонахождения источника электроэнергии.

Это же подтверждают и результаты анкетирования, которое я провёл среди учащихся III–IV классов гимназии (Приложение 3). Всем участникам анкетирования я задавал вопрос: хотели бы вы использовать прибор на основе солнечных батарей для зарядки своих гаджетов?

Вот результаты:

1 «Да, это выгодно» – 80 %.
2
«Нет» – 5 %.
3 «Не определился» – 15 % (Приложение 4).

Результаты налицо. Экономь в малом – получишь в большом.

 

Заключение

В ходе исследования я выяснил, что такое солнечная энергия, солнечные батареи, их устройство и как их можно использовать для экономии электроэнергии в быту.

Цель моего исследования достигнута. Я сконструировал прибор, состоящий из солнечных батарей, с помощью которого можно осуществлять зарядку гаджетов.

Я подтвердил свою гипотезу: создав прибор на основе солнечных батарей, можно будет заряжать гаджеты, тем самым экономя электроэнергию. В год каждый житель Пинска может сэкономить около 4 кВт электроэнергии. Использование солнечных батарей позволит уменьшить выброс вредных веществ в атмосферу.

Мой прибор удобен. Его можно брать с собой в путешествие, использовать при передвижении в транспорте (Приложение 5).

В дальнейшем я хочу создать ряд таких приборов для зарядки гаджетов, которые будут размещены в каждом кабинете гимназии. Учащиеся и работники гимназии смогут беспрепятственно заряжать свои телефоны. Расход электроэнергии для зарядки телефонов будет сведён к минимуму. Предприимчивые учащиеся и работники смогут сэкономить электроэнергию как в гимназии, так и дома (Приложение 6).

 

Приложения 1-6

 

Список использованных источников

1 Недостатки существующих источников электроэнергии в России [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.solnechnye.ru/docs/solnechnye-batarey-v-rossii.pdf  – Дата доступа: 10.2017. 
2 Баланчевадзе, В.И. Энергетика сегодня и завтра / В.И.Баланчевадзе. – М. : Энергоатомиздат, 1990. – 344 с.
3 Тимошкин, С. Е. Солнечная энергетика и солнечные батареи / С.Е.Тимошкин. – М., 1966, с. 163–194.

 

 

Поделиться ссылкой:

Добавить комментарий