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 «Оптические иллюзии с точки зрения геометрической оптики»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

Цель работы: изучение причины возникновения оптических иллюзий с позиции геометрической оптики и разработка конструкции простейшего голографического проектора для их демонстрации. Задачи: Изучить научную литературу по физиологии зрения и психологии в…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Зависимость диаметра кратера Луны от высоты падения метеорита»

Цель работы: определить, как высота падения влияет на размер кратера. Задачи: Изучить информацию о кратерах и метеоритах. Узнать, что такое энергия и как она связана с высотой. Подготовить оборудование для эксперимента. Провести эксперимент. Выполнит…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Маятники с магнитной связью»

Изучение связанных систем показывает, что в процессе колебаний энергия передается внутри системы между элементами через непосредственный контакт между ними. Нам показалось интересным провести эксперименты с системой, состоящей из двух магнитных маятн…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Фруктовая батарейка: какой фрукт дает больше электричества»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

Цель исследования: определить, какой из девяти выбранных продуктов (лимон, апельсин, лайм, яблоко, киви, слива, манго, помидор, картофель) при использовании одинаковых медного и цинкового электродов даёт наибольшее напряжение. Работа посвящена экспер…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Можно ли прыгнуть с парашютом из самолёта, как в «Мстителях»? Физика полета и сопротивления воздуха»

Цель исследования: выяснить, насколько реалистичны сцены падения из фильмов, и почему выжить без парашюта практически невозможно. Задачи исследования: Определить физические параметры реального свободного падения: скорость, время, высота, сопротивлени…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Секрет апельсинового поплавка»

Цель исследования: выяснить, как зависит плавучесть фруктов от их плотности и наличия воздушных полостей (например, кожуры). Задачи: Изучить историю открытия и современную формулировку закона Архимеда. Провести серию экспериментов с разными фруктами…
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