файл - МБОУ СОШ №10

«Эффективная энергетика как новый
энергетический ресурс»
АВТОР
Абрамова Екатерина Валерьевна
РУКОВОДИТЕЛЬ
Герюгова Лидия Викторовна, учитель физики МБОУ СОШ № 10
КЛАСС
11 Б
ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя
общеобразовательная школа № 10 г.Ессентуки
СУБЪЕКТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Ставропольский край
1
Содержание
Введение………………………………………………………………………….3
1.Преимущества электрической энергии……………………………………..4
2.Производство электрической энергии………………………………………4
3.Использование электроэнергии……………………………………………..6
4. Новые Изобретения и Модели…………………………………………………7
Заключение……………………………………………………………………….9
Список литературы……………………………………………………………..10
2
Введение
Актуальность темы исследования:
Тема эффективного использования электрической энергии является одной из
актуальных проблем на сегодняшний день. В последние годы энергетика
стала неотъемлемой частью человеческой жизни. Благодаря электроэнергии
люди живут в совершенном мире инновационных технологий, позволяющих
наиболее полно удовлетворить потребности общества. Существенным
достоинством электрической энергии является то, что это единственный вид
энергии, который используется в радиотехнике, телевидении, связи,
электронно-вычислительной технике, автоматике.
Гипотеза: мы предположили, что для наиболее полного удовлетворения
потребностей человека в электроэнергии необходимо строительство новых
мощных электростанций и изобретение новейших приборов эффективного
использования электроэнергии.
Проблемный вопрос: существуют ли методы эффективного использования
электрической энергии?
Цель работы: определить, какие методы использования электрической
энергии эффективны.
Для достижения поставленной цели в работе предусматриваются
решения следующих задач:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Рассмотреть преимущества электрической энергии.
Изучить производство электрической энергии.
Выяснить, где используется электрическая энергия.
Изучить эффективное использование электроэнергии.
Выяснить о появлении новейших передовых технологиях.
Проанализировать полученные данные и сделать вывод.
Предмет исследования: энергетика.
Объект исследования: электрическая энергия.
В процессе проведения исследования были использованы следующие
методы:
теоретический, сравнительный анализ.
3
1. Преимущества электрической энергии.
1) Транспортабельность (электрическую энергию можно передавать по
проводам на огромные расстояния с относительно малыми потерями).
2) Дробимость ( электрическую энергию удобно распределять между
потребителями самой разнообразной мощности.
3) Превращаемость (помощью достаточно простых устройств её легко
превратить в другие формы энергии: механическую, внутреннюю
(нагревание тел), химическую, энергию света и т.д.)
Электроэнергетика является важнейшей отраслью экономики любой
страны, поскольку ее продукция (электрическая энергия) относится к
универсальному виду энергии.
2. Производство электрической энергии.
Производство
(Генерация)
электроэнергии —
это
процесс
преобразования различных видов энергии в электрическую на
индустриальных объектах, называемых электрическими станциями. В
настоящее время существуют следующие виды генерации:
1)Тепловая электроэнергетика.
В данном случае в электрическую энергию преобразуется тепловая
энергия сгорания органических топлив. К тепловой электроэнергетике
относятся тепловые электростанции (ТЭС), которые бывают двух основных
видов:
Конденсационные (КЭС, также используется старая аббревиатура
ГРЭС). Конденсационной называют не комбинированную выработку
электрической энергии;
Теплофикационные
(теплоэлектроцентрали, ТЭЦ).
Теплофикацией
называется комбинированная выработка электрической и тепловой энергии
на одной и той же станции;
КЭС и ТЭЦ имеют схожие технологические процессы. В обоих случаях
имеется котёл, в котором сжигается топливо и за счёт выделяемого тепла
нагревается пар под давлением. Далее нагретый пар подаётся в паровую
турбину, где его тепловая энергия преобразуется в энергию вращения. Вал
турбины вращает ротор электрогенератора — таким образом энергия
вращения преобразуется в электрическую энергию, которая подаётся в сеть.
Принципиальным отличием ТЭЦ от КЭС является то, что часть нагретого в
котле пара уходит на нужды теплоснабжения;
2) Ядерная энергетика.
К ней относятся атомные электростанции (АЭС). На практике ядерную
энергетику часто считают подвидом тепловой электроэнергетики, так как, в
целом, принцип выработки электроэнергии на АЭС тот же, что и на ТЭС.
4
Только в данном случае тепловая энергия выделяется не при сжигании
топлива, а при делении атомных ядер в ядерном реакторе. Дальше схема
производства электроэнергии ничем принципиально не отличается от ТЭС:
пар нагревается в реакторе, поступает в паровую турбину и т. д. Из-за
некоторых конструктивных особенностей АЭС нерентабельно использовать
в комбинированной выработке, хотя отдельные эксперименты в этом
направлении проводились;
3)Гидроэнергетика.
К ней относятся гидроэлектростанции (ГЭС). В гидроэнергетике в
электрическую энергию преобразуется кинетическая энергия течения воды.
Для этого при помощи плотин на реках искусственно создаётся перепад
уровней водяной поверхности (т. н. верхний и нижний бьеф). Вода под
действием силы тяжести переливается из верхнего бьефа в нижний по
специальным протокам, в которых расположены водяные турбины, лопасти
которых раскручиваются водяным потоком. Турбина же вращает ротор
электрогенератора.
Особой
разновидностью
ГЭС
являются
гидроаккумулирующие станции (ГАЭС). Их нельзя считать генерирующими
мощностями в чистом виде, так как они потребляют практически столько же
электроэнергии, сколько вырабатывают, однако такие станции очень
эффективно справляются с разгрузкой сети в пиковые часы;
4) Альтернативная энергетика.
К ней относятся способы генерации электроэнергии, имеющие ряд
достоинств по сравнению с «традиционными», но по разным причинам не
получившие
достаточного
распространения.
Основными
видами
альтернативной энергетики являются:
Ветроэнергетика — использование кинетической энергии ветра для
получения электроэнергии;
Гелиоэнергетика — получение электрической энергии из энергии
солнечных лучей;
Общими недостатками ветро- и гелиоэнергетики являются
относительная маломощность генераторов при их дороговизне. Также в
обоих случаях обязательно нужны аккумулирующие мощности на ночное
(для гелиоэнергетики) и безветренное (для ветроэнергетики) время;
Геотермальная
энергетика —
использование
естественного
тепла Земли для выработки электрической энергии. По сути геотермальные
станции представляют собой обычные ТЭС, на которых источником тепла
для нагрева пара является не котёл или ядерный реактор, а подземные
источники естественного тепла. Недостатком таких станций является
географическая ограниченность их применения: геотермальные станции
рентабельно строить только в регионах тектонической активности, то есть,
там, где естественные источники тепла наиболее доступны;
Водородная
энергетика —
использование водорода в
качестве энергетического топлива имеет большие перспективы: водород
имеет очень высокий КПД сгорания, его ресурс практически не ограничен,
5
сжигание водорода абсолютно экологически чисто (продуктом сгорания в
атмосфере кислорода является дистиллированная вода). Однако в полной
мере удовлетворить потребности человечества водородная энергетика на
данный момент не в состоянии из-за дороговизны производства чистого
водорода и технических проблем его транспортировки в больших
количествах;
Стоит
также
отметить альтернативные
виды
гидроэнергетики: приливную и волновую энергетику. В этих случаях
используется естественная кинетическая энергия морских приливов и
ветровых волн соответственно.
Распространению
этих
видов
электроэнергетики мешает необходимость совпадения слишком многих
факторов при проектировании электростанции: необходимо не просто
морское побережье, но такое побережье, на котором приливы (и волнение
моря соответственно) были бы достаточно сильны и постоянны.
3.
Использование электроэнергии.
Главным потребителем электроэнергии является промышленность, на
долю которой приходится около 70% производимой электроэнергии. На
фабриках и заводах, в шахтах и рудниках электродвигатели приводят в
движение станки и различные механизмы. Около трети энергии,
потребляемой промышленностью, используется для технологических целей
(электросварка, электрический нагрев и плавление металлов, электролиз и
т.п.).
Исключительно важное значение имеет применение электрической
энергии в сельском хозяйстве. Здесь электроэнергия используется для
освещения, приведения в действие различных машин, а также стрижки овец,
пастеризации молока, приготовления кормов, на птицеводческих фермах и
т.д.
Современное
строительство
немыслимо
без
использования
электроэнергии, прежде всего, для приведения в действие подъёмных
механизмов и электросварки.
Крупным потребителем электрической энергии является транспорт:
железнодорожный и городской (метро, троллейбус, трамвай).
Без электроэнергии не будет работать телефонная и телеграфная связь,
радио, телевидение.
Электрическая энергия используется в автоматике и вычислительной
технике. О применении электроэнергии для освещения жилищ, предприятий,
учреждений, уличного освещения, а также в быту
(электроплиты,
холодильники, стиральные машины, пылесосы, электробритвы и другие
электрические приборы) знает каждый.
Для того чтобы соответствовать запросам на увеличение потребления
есть два пути:
1. Строительство новых электростанций
2. Использование передовых технологий.
6
Первый способ требует затрат большого числа строительных и
денежных ресурсов. На строительство одной электростанции тратится
несколько лет. К тому же, например, тепловые электростанции потребляют
много невозобновляемых природных ресурсов, и наносят вред окружающей
природной среде.
Использовать передовые технологии очень верное решение данной
проблемы. К тому же необходимо избегать напрасных трат электроэнергии и
свести неэффективное использование к минимуму.
4.
Новые Изобретения и Модели.
Многофункциональная солнечноэнергетическая установка.
Многофункциональная солнечноэнергетическая установка (далее
МСЭУ) относится к возобновляемым источникам энергии, в частности к
использованию солнечного излучения для получения электрической энергии,
обеспечения горячего водоснабжения и естественного освещения помещений
различного назначения, содержащая оптически активный прозрачный купол,
представляющий
собой
двояковыпуклую
прямоугольную
линзу,
фотоэлектрическую панель, солнечный коллектор, круглые плоские
горизонтальные заслонки полых световодов, полые световодные трубы,
теплоприемную медную пластину солнечного коллектора, рассеиватель
солнечного света, микродвигатели круглых плоских горизонтальных
заслонок полых световодных труб, круговые светодиодные лампы,
аккумуляторные батареи, датчики света и температуры, электронный блок
управления, пульт управления, бак-аккумулятор, теплообменник, насос,
обратный клапан, шестигранные медные трубопроводы, инвертор и опору с
опорными стойками для поддержания конструкции МСЭУ. Актуальность
заявленного изобретения заключается: в снижении финансовых затрат на
традиционную электрическую энергию в уменьшении выбросов парниковых
газов за счет замещения солнечной энергией выработку энергии тепловыми
электростанциями; в преобразовании энергии Солнца в электрическую и
тепловую энергию, а также для естественного освещения помещений
различного назначения, например детских садиков и зон отдыха, коттеджей,
торговых центров, помещений, развернутых в полевых условиях,
стационарных парников, объектов агропромышленного комплекса,
спортивных сооружений, цехов промышленных предприятий, складов,
хранилищ техники и других объектов двойного назначения, а также в
качестве энергоактивных крыш в различных постройках.
Авторы: Голощапов Владлен Михайлович (RU), Баклин Андрей
Александрович (RU), Вострокнутов Евгений Владимирович (RU), Сидоров
Николай Николаевич (RU).
7
Ветрогенераторная тепловая электростанция- ВГТЭС.
Изобретение относится к энергетике. Ветрогенераторная тепловая
электростанция (ВГТЭС) содержит топку, канал для подачи твердого
топлива, воздуховоды, топливную форсунку, печь, поддувало, зольник,золоу
даляющий канал, дымовые трубы, топка имеет форму бункера из
теплопроводного тонкостенного
корпуса, плотно
заделанного верхней
кромкой в перекрытии или в стене печи по контуру и открытого в верху
в дымовые трубы, а в нижней части - в поддувало, печь и топка образуют
между собой поддувальную полость, с которой сообщены размещенные и
обогреваемые в топке воздуховоды, причем воздух поступаетчерез
горизонтально
размещенные ветроколеса, например, барабанного
типа
с электрогенераторами
на
валах, приточные воздушные
коллекторы, опоясывающие печь на двух ярусах по высоте, рабочие
отверстия в стене печи, и затем через воздуховоды в поддувальную полость и
поддувало для поддержания горения, при этом ветроколеса примыкают к
рабочим
отверстиям. Рабочим телом
является
смесь
горячих
газов, образующихся в топке, и подогретого в той же топке, подведенного от
внешних
источников теплого
воздуха, создающая
тягу
в
дымовых трубах. Количество
дымовых
труб
на
каждой стороне
прямоугольной топки выполнено кратным двум. Дымовые трубы имеют
общий очиститель в виде сквозного короба с сорбентом с впускным и
выпускным патрубками. Канал для подачи топлива и золоудаляющий канал
имеют шнековый привод с редуктором. Изобретение позволяет осуществить
выработку электроэнергии на основе генерации ветра.
Автор: Магомедов Авали Шамхалович (RU)
Способ, система и устройство для беспроводной передачи энергии
(варианты).
Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для
беспроводной передачи энергии на средние расстояния. Достигаемый
технический результат - повышение КПД в системах беспроводной передачи
энергии. Предложены три варианта устройства для беспроводной передачи
энергии, один из которых включает в себя: по меньшей мере, один
твердотельный магнитострикционный резонатор в форме стержня; по
меньшей мере, один стержень из мягкого магнитного материала,
расположенный в непосредственной близости от указанного резонатора на
расстоянии, не превышающем его длину; по меньшей мере, одну
преобразующую катушку, намотанную вокруг или расположенную вблизи
указанного резонатора или стержня из мягкого магнитного материала на
расстоянии, не превышающем длину резонатора или стержня, а также два
варианта способа согласования устройств для беспроводной передачи
энергии и три варианта системы, основанной на применении заявленных
способов и включающей в себя заявленные устройства.
8
Авторы: Олюнин Николай Николаевич (RU), Макурин Михаил
Николаевич (RU), Чернокалов Александр Геннадьевич (RU), Архипенков
Владимир Яковлевич (RU), Ким Ки Ён (KR), Сонг Кум Су (KR).
Заключение
Таким образом, мы приходим к выводу, что для наиболее эффективного
использования электроэнергии и наименьших экономических затрат
государства необходимо изобретение новейших приборов, рационально
производящих электроэнергию.
Список литературы
I. Учебные пособия.
1. Мякишев, Г.Я.
Физика: Колебания и волны. Углубленный уровень. 11 кл.: учебник /
Г.Я. Мякишев, А.З. Синяков. – 2-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2015.
II. Интернет-ресурсы
2.Производство электрической энергии.
http://kt.tatarstan.ru/12233225.htm
3. Новые изобретения и модели.
http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/invn/energy/
9