Главная Работы на конкурс Предметное образование Физико-математические дисциплины Проектно-исследовательская работа «Солнечный концентратор — выход из энергетического кризиса для жителей развивающихся стран, расположенных в солнечных регионах планеты»

Проектно-исследовательская работа «Солнечный концентратор — выход из энергетического кризиса для жителей развивающихся стран, расположенных в солнечных регионах планеты»

Автор: Ишенин Егор Евгеньевич, Семикин Владислав Александрович

Место работы/учебы (аффилиация): АНОО Физтех-лицей им. П.Л. Капицы, г. Долгопрудный, Московская область, 3 класс

Научный руководитель: Харченко Светлана Александровна

Экономические и политические кризисы 2022 года привели к значительному удорожанию природных ресурсов на мировом рынке. В 2022 году даже наиболее обеспеченные страны Европы ощутили энергетический кризис. А развивающимся странам Африки угрожает настоящий энергетический коллапс. Основные проблемы этих стран: недостаток пресной воды, антисанитария, сложность в дезинфекции многоразовых шприцов и скальпелей, малочисленность генераторов. Так как Африка — наиболее слабо покрываемый облаками континент планеты, световой день здесь длится около 10 часов, а количество солнечных дней в году составляет около 90 процентов, то оптимальнее всего использовать солнечный концентратор для решения данных проблем. Это устройство, которое путем улавливания солнечного излучения определенным изгибом поверхности концентрирует лучи в одной точке, в один мощный поток. Мы решили сосредоточиться на том, чтобы проанализировать существующие аналоги, выделить самые важные для решения вышеупомянутых проблем параметры, построить наиболее дешевые и простые в изготовлении образцы.

Цель исследования: оценить возможности и эффективность применения наиболее популярных солнечных концентраторов, изготовленных из переработанного сырья, для повышения уровня жизни и здоровья жителей развивающихся стран.

Гипотеза: три самые популярные самодельные модели солнечных концентраторов могут быть использованы для повышения уровня жизни жителей развивающихся стран, расположенных в солнечных регионах планеты (стерилизация объектов, в т.ч. и для медицинских операций, опреснении воды, получении различной энергии, приготовлении пищи) и удовлетворяют необходимым для массового повторения требованиям: простота и дешевизна изготовления, надежность и удобство использования.

Выводы:

  1. Мы изучили и систематизировали теоретические сведения. Получили знания о том, что такое тепловая энергия, как ее можно экологично получать и как использовать.
  2. Научились математически рассчитывать необходимые размеры параболической фигуры.
  3. Выявили параметры, влияющие на эффективность использования солнечного концентратора.
  4. Построили прототипы солнечных концентраторов различных типов, экспериментально выявили их достоинства и недостатки, систематизировали важные параметры для оценки эффективности работы каждого, отсеяли те, которые не вносят большого вклада в КПД.
  5. С помощью энергии солнечных лучей, собранных в точке фокуса параболы, смогли простерилизовать различные предметы и подтвердить это в опытах с засевом бактерий на собственноручно приготовленную среду. Воспламенили различные материалы, чем доказали возможность приготовления пищи, разведения огня, изготовления угля.
  6. Вскипятили воду, чем доказали возможность кипячения и дистилляции воды с помощью солнечной энергии. Вскипятив воду, вычислили мощность нагревателя параболического (N=116 Вт) и тарельчатого (N=176 Вт) типа, а затем посчитали КПД для каждого из них. При этом КПД концентратора тарельчатого типа (18%) оказался выше, чем у параболического (12%).
  7. Мы экспериментально выяснили какие параметры важны для решения поставленной задачи и систематизировали их в таблицу.
  8. Оценили эффективность и экономическую целесообразность солнечных концентраторов для повышения уровня жизни жителей развивающихся стран.

Цель работы достигнута. Гипотеза подтвердилась частично. Один из образцов не соответствует требуемым параметрам, но два других полностью отвечают необходимым требованиям простоты в сборке и эксплуатации, экономически и экологически оптимальны и при этом полностью выполняют поставленные задачи.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Смотреть похожие работы

Исследовательский проект «Введение в термоакустику. Полуволновой резонатор. четвертьволновой резонатор»

Цель проекта: Разработать наглядное пособие, демонстрирующее термоакустические явления в полуволновом, четвертьволновом и двойном четвертьволновом резонаторах для инженерных классов в средней школе. Задачи проекта: Провести анализ учебных, научных и…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Фигуры Хладни. Как стоячие волны и песок создают магию на глазах»

Цель — исследовать принципы образования фигур Хладни и воссоздать эксперимент. Задачи включают изучение литературы, анализ колебаний в одномерных и двумерных системах, историю открытия, принципы работы, сборку установки, проведение опытов на разных ч…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Выращивание кристаллов в домашних условиях»

Цель проекта: практическим путём изучить процесс кристаллизации и вырастить в домашних условиях кристаллы из различных веществ (сахара, медного купороса, перманганата калия), сравнив их свойства и скорость роста. Предмет исследования: кристаллы, выра…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Индустрия чудесных превращений»: сладкие кристаллы»

Цель работы: Провести исследование по выращиванию кристаллов сахара в домашних условиях, изучив их свойства и значение в жизни людей. Задачи: Изучить литературу и интернет-ресурсы о природе и свойствах кристаллов. Проанализировать роль кристаллов в ч…
Посмотреть работу

Исследовательский проект «Физика в футболе: важные аспекты и их влияние на игру»

Цель исследования — сформировать целостное представление о влиянии физических законов на футбольную игру и доказать, что физика является неотъемлемой частью успешного футбола. Гипотеза: знание основ физики способствует повышению спортивного мастерств…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Удивительные кристаллы в домашних условиях»

Цель работы — исследовать процесс выращивания кристаллов из доступных материалов: медного купороса, соли, соды и квасцов в домашних условиях. Задачи включают изучение методов выращивания, оценку сложности и доступности процесса. Актуальность: Кристал…
Посмотреть работу

Мероприятие завершено

Конкурс, в котором работа участвует

V Международный конкурс исследовательских работ школьников «Research start 2022/2023»

Направление

Физико-математические дисциплины

Форма представления работы

Исследовательский проект

Ключевые слова

Проект по физике

Дата публикации работы

24.04.2023