Исследовательский проект «Зелёная энергетическая установка»

Комфортная городская среда  зависит от огромного количества факторов. Она абсолютно неповторима.

В моём городе, я обратила внимание на следующую проблему: в тёмное время суток, если центральные улицы освещены, то небольшие переулки, скверы и другие места, где находятся горожане, погружаются во тьму, так же отсутствует возможность  зарядить смартфон и другие гаджеты – например, планшет или гироскутер.

Чтобы подсветить парки, скверы и другие зоны отдыха необходимо подвести кабельную или воздушную линию, откуда то её включить, согласовать подключение. Зачастую это сложная задача.

Я думаю, что эти проблемы можно решить, используя «зелёные» энергетические установки, которые не будут связаны с единой энергосистемой, а будут удовлетворять чисто локальные потребности, это позволит уменьшить потребление электроэнергии из единой энергосистемы.

Цель — Разработать и сконструировать «зелёные» энергетические установки, работающие изолировано от энергосистемы, которые будут питать потребителей там, куда нецелесообразно транспортировать электроэнергию.

Задачи:

1. Изучить возможность, определить целесообразность получения «зелёной» энергии в условиях умеренного и северного климата.
2. Определить технические характеристики «зелёной энергетической установки.
3. Сконструировать установку.
4. Разработать алгоритм работы установки, составить математическую модель и написать программу.
5. Опробовать установку в действии.
6. Проанализировать работу установки, сделать выводы.
7. Поставить задачу на будущее развитие проекта.

Преимущества нашего изобретения:

• появляется возможность подсветить скверы, парки, зоны отдыха у рек, озёр, междугородние автотрассы, установить стойки зарядки гаджетов, где невозможно, или нецелесообразно подводить централизованное электропитание.
• создаёт комфорт в городской среде;
• не наносит экологический вред;
• экономит электроэнергию, потребляемую из сети, позволяет разгрузить единую энергосистему;
• работает с минимальными потерями электроэнергии, так-как электроэнергия, где вырабатывается, там и расходуется и ненужно её передавать

 «Зелёная энергетическая установка» состоит из адаптивной солнечной батареи, ветрогенератора и накопителя электроэнергии – аккумулятора.

В дневное время солнечной активности электроэнергия вырабатывается адаптивной солнечной батареей. Вертогенератор вырабатывает электроэнергию круглосуточно при силе ветра более 3 м/с. Выработанная электроэнергия расходуется, а так-же поступает в аккумулятор, заряжает его, чтобы была возможность пользоваться «Зелёной энергетической установкой» в тёмное время суток и при отсутствии ветра.

Основная проблема использования солнечных батарей в умеренных и северных заключается в малой солнечной активности. Угол падения солнечных лучей сильно меняется с течением времени суток.

Мы разработали систему, которая позволяет менять положение солнечной батареи относительно солнца. Система ищет точку максимальной генерации батареи, тем самым можно повысить КПД солнечной батареи.

В ходе работы над проектом я разбиралась в физических принципах преобразования энергии и пришла к мысли, что «зелёная энергия» иногда лежит в буквальном смысле под ногами. Например, автомобиль, преодолевая «лежачий полицейский» расходует механическую энергию. А что если попробовать преобразовать эту бесполезно расходуемую энергию в электрическую.

Я попробовала найти какие либо разработки. Задалась вопросом: «Кто ни будь этим занимался?» Оказалось что над этим успешно работают американские учёные компании New Energy Technologies из штата Мэриленд.

Мы сконструировали «лежачий полицейский» со специальным приводом с генератором и возвратным механизмом.

Датчик касания при срабатывании до нижнего положения «зелёного лежачего полицейского» даёт сигнал на отключение от сети генератора, чтобы без нагрузки его вернули пружины в исходное состояние. После чего «зелёный лежачий полицейский» снова готов к работе. То есть генерация энергии происходит только при движении вниз.

Провели исследования:

• проанализировали возможность преобразования механической энергии в электрическую;
• проанализировали трафик автомобилей на ул. Ленина в разные времена суток;
• определили количество энергии, получаемой при срабатывания устройства с учётом потерь;
• рассчитали количество электроэнергии, которую можно выработать и запасти в аккумуляторы за час, за сутки.

В пакете MathCAD 14 pro мы создали математическую модель, которая позволяет оценить целесообразность применения устройства «зелёный лежачий полицейский».

В результате проведённых исследований и анализа мы пришли к выводу, что на центральных улицах нашего города (население 97 тыс. чел) промышленная установка «зелёный лежачий полицейский» позволит выработать электроэнергию 1,3 кВт/ч на две полосы движения, которой достаточно для питания 4-х светодиодных светильников мощностью 30 Вт каждый в течении 10 часов тёмного времени суток. Это позволит освещать 30м дороги до и после пешеходного перехода.

От установки можно включить светофоры, или предусмотреть резервное питание светофоров на случай отключения электроэнергии сети.

Установку «лежачий полицейский» можно поставить на промышленный поток — конвейер, создав несколько модификаций по ширине и мощности, что сделает её значительно дешевле, а значит, «зелёная энергия» станет ещё ближе.