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

Проект «Решение задач на оптимизацию»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

Оптимизация — это процесс улучшения чего-либо с целью достижения максимальных результатов. Подразумевает приведение чего-либо к оптимальному состоянию. Это может быть связано с улучшением производительности или эффективности системы, процесса или орг…
Посмотреть работу

Проектная работа «Умная дверь»

Посетив магазины бытовой техники можно увидеть, как через умную колонку Яндекс с Алисой можно управлять включением и выключением света в разных комнатах квартиры. Это занимательно! Можно долго проверять работоспособность данной  системы и понять, что…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Фотомагия. Мир внутри спичечного коробка»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

Почти у каждого в наши дни есть фотоаппарат. Ежедневно мы стараемся запечатлеть какие-то моменты нашей жизни на это чудо техники. Мы не можем представить себе нашу жизнь без фотографии. Трудно поверить в то, что еще два века назад ее не было и такие…
Посмотреть работу

Исследовательская работа «Нанотехнологии, наноматериалы и наноэлектроника в жизни человека»

Человечество издавна старается улучшить условия своего существования. В первобытном обществе люди использовали различные орудия труда, несколько позже они приручили диких животных, которые стали приносить пользу в быту. Шли годы, менялся мир, менялис…
Посмотреть работу

Проект «Определение экологических и энергетических свойств смесевых топлив»

Важной научно-технической задачей в сфере энергетики является обеспечение максимально эффективного использования топливных ресурсов с одновременным снижением экологического вреда. Выполнение этой задачи существенно осложняется высочайшими темпами пот…
Посмотреть работу

Проект «Вред высоких каблуков с точки зрения физики»

Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы

Актуальность данного проекта заключается в том, что многие школьницы, да и взрослые люди(женщины), не могут решить стоит ли им носить каблуки, и к каким последствиям приводит ношение высоких каблуков. Поэтому, я поставила перед собой задачу рассмотре…
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