Күн сәулесi энергиясын қолданудың тиімділігі

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 19 бет
Таңдаулыға:

Аңдатпа
"Энергияның жаңа көзі - күн энергиясын пайдалану" ғылыми жобасын орындау барысында қазiргi заманғы дәстүрлi энергия көздерiнiң (көмiр, мұнай, табиғи газ және т.б.) орнына қайта қалпына келетiн, сарқылмайтын энергия көзi - күн сәулесiнен электр қуатын шығару және оны күнделiктi тұрмыста пайдалану амалдарынақысқаша шолу жасалды. Соның iшiнде энергияның таусылмас көзi болып табылатын күн сәулесi энергиясының тиiмдiлiгi, оның қолдану тарихы және күнделiктi тұрмыста пайдаланужолдары қарастырылды. Сондай-ақ әлемдегi барлық мемлекеттердiң күн сәулесi энергиясын пайдалану жағдайы туралы қысқаша мәлiмет жасалды. Күн сәулесi энергиясын пайдалану технологиясын елiмiздiң қалалары мен ауылдарында қазiргi кезде қаржы және энергия
тапшылығын шешу, экологиялық ортаны қорғау, мемлекетке және жалпы халыққа игiлiкке жаратуда өте көкейтестi мәселе болып табылады.

Аннотация
Новый источник энергии - использование солнечной энергии
В данной научной работе описывается замена традиционных видов топлива (уголь, газ, природный газ и т.д) другим возобновляемые источником видом получения за счет него электрической энергии и ее использование в быту и технике.
В связи с этим демонстрируется простейшая модель источников за счет энергии Солнца. Основная особенность модели - это обеспечение электроэнергей квартиры за счет энергии Солнца. В настоящее время данное модель может найти широкое применение т.к. это более экономный источник энергий, а также решаются и вопросы экологии окружающей среды.

Annotation
A new source of energy the use of solar energy in this research project, it is briefly introduced how to convert the solar energy, which account for renewable and non-depletable sources to replace the conventional sources (coal, oil, natural gas, ect.), directly into electrical energy, the wide application of solar energy in our daily lives. The main speciality of the introduced model is to supply the requested electrical equipment of the family through the solar energy. That is to say, nowadays the introduced model is very useful and important.
The implementation of solar energy is a way of solving the serious problems such as the shortage of finances and energy, ecological protection, and it could bring the benefit to people and the state.

Кіріспе
Тақырыптың өзектілігі: Жер қойнауындағы қазба байлығын үнемдеу, болашақта энергия тапшылықты болдырмау.
Энергия тұтыну адамзат тіршілігінің міндетті шарты болып табылады. Сондықтан адамдар ертеден күн энергиясын тиімді пайдалану жолдарын қарастырды. 1839 жылы Александр Эдмон Беккерель фотогальваникалық әсерді ашты. 44 жылдан соң Чарльз Фриттс күн энергиясын қолданатын алғашқы құрылғыны құрастырды. 1883 жыл күн энергетикасы дәуірінің туған жылы болып есептеледі.
Қазiргi заманғы қоғамда мемлекеттердiң индустриялық дамуының деңгейi олардың ресурстық мүмкiндiктерiмен және технологиялық қайта өңдеудiң төменгi деңгейлi өнiм өндiру мөлшерiмен ғана емес, технологиялық тұрғыдан ғылымды қажетсiнетiн, озық салалардың даму дәрежесiмен де анықталады.
90-жылдардың басынан бастап энергетикалық және экологиялық проблемалардың өсуiне байланысты экономикалық жағынан дамыған мемлекеттердiң үкiметтерi күн энергетикасын дамытуға елеулi қаржы сала бастады.
Тарихи сахнамыздың мыңдаған жылдар бұрынғы, жер бетінде мекендеген адамдар табиғатта өмір сүру үшін күресетін. Олар табиғат - анаға құрмет көрсетіп, осынау жаратылыстан қорқатын. Қазіргі заман алпауытында, керісінше табиғат-ана адам баласынан қорқатын болды. Күн санап жоғары қарқынмен дамып келе жатқан осы заманғы жоғары дәрежелі өнеркәсіптің өркендетілуі жылдан жылға бізді бір жағынан өркениетке жетелесе, екінші жағынан жаһандық проблемалар туындатуда. Соның бірі - энергия үнемділік. Бұл проблема ертеңгі күні кемел болашағымызға энергия ресурсының қай түрін, немесе қанша пайызын қалдыра аламыз, болашақта балама энергияның қай түрін өндіру зиянсыз және тиімді болмақ? Бүкіл әлем елдерінің маңызды сұрағына айналған энергияның балама көзі, Қазақстанның да өзекті мәселелерінің бірі.
Жұмыр жерді мекендейтін барша халықтың электр қуатынсыз күні қараң. Ақыл-ойдың арқасында табиғаттың да, тіршілік атаулының да қожасына айналған адамзат атаулының өмір өзегі энергияға тәуелді. Күнделік тіршілігінде технология жетістіктерін тойымсыз тұтынуға барынша бейімделген өркениет пенделерінің күннен-күнге өсіп бара жатқан сұранысын қанағаттандыруға енді табиғат-ана да тарлық ете бастаған сыңайлы. Жаһанды энергетикалық тапшылық қаупі буып барады. Осыны анық сезінген саналы өркениет өкілдері алғаш рет энергетикалық қауіпсіздік атты әлемдік проблеманы күн тәртібіне өткір қойып отыр.
Қауіп негізсіз емес. Бүгінгі күнге дейінгі барлық зерттелген болжамдар бойынша Жер-ана қойнауында екі триллион баррель мұнай қоры бар. Алғашқы триллион баррель сарқылып бітті. Адамзат енді соңғы, екінші триллионға ауыз сала бастады. Соған қарамастан әлемде электр энергиясын тұтыну көлемі барған сайын артып барады. Халықаралық энергетикалық агенттіктің болжамы бойынша, 2015 жылы электр энергиясын тұтыну көлемі қазіргіден 1,55есе артады. Алдағы 30 жылда әлемдік электр энергиясын тұ - тыну мөлшерін қамтамасыз ету үшін 16 триллион доллар қаржы керек. Ақиқатында адамзат дәл қазір жаһандық энергетикалық апат алдында тұр.
Адам өмiрiнде энергияның алатын орны ерекше. Қазiргi кезде күнделiктi тұрмыстан бастап ауыл шаруашылығы, өнеркәсiп және т.б. салалар, тiптi космос корабльдерiнiң ғарышқа ұшуының өзi тек энергияның дамуымен тығыз байланысты болып отыр. Бүгiнгi таңда мұнай,көмiр, табиғи газ сияқты дәстүрлi энергия байлықтарының қоры жер шарында барған сайын азайып келе жатқандықтан, адамзаттың энергияны пайдалануы күн сайын күшейiп келедi.Сондықтан сарқылмайтын жаңа энергия көзiн ашу - бүгiнгi таңда адамзаттың алдына қойылып отырған ортақ мiндетi.Күн сәулесi энергиясы адамзат үшiн алып та, мәңгiлiк, сарқылмайтын, ұшан-теңiз энергия байлығы болып саналады. Күн сәулесiнен жер шары атмосфера қабатына түсетiн энергия мөлшерi тек жалпы күн сәулесi энергия мөлшерiнiң (3.75*1026 Вт) 2миллиард 220 миллионның бiрiндей ғана болса да, бiрақ оның қуаты 173000кВт-қа дейiн жетiп отыр, яғни бұл күннiң жер шарына әр секундта шашып отырған энергия мөлшерi 5 миллион тонна көмiрмен пара-пар деген сөз. Адамзат мұндай тегiн, әрi таза, мол энергия байлығынан ебiн тауып толық пайдалана алатын болса, онда бүгiнгi күн энергиясын тұтынып отырған адамдар және олардың болашақтағы ұрпақтары үшiн, орасан зор бақыт жаратқан болар едi. Қазiргi кезде әлемдегi әр ел ғалымдары осы бiр игi iске бел шеше кiрiсiп отыр. Күн сәулесi энергиясын ашу және оны пайдаланудың алуан түрлi әдiс-амалдары зерттелiп, жаңа технологиялар қолданылып, жаңа қондырғылар бiрiнен соң бiрi жасалуда. Күн сәулесi энергиясын толық пайдаланудың жолдары әлi ойдағыдай толық ашылған жоқ, тек алғашқы сатыда тұр. Күн сәулесi энергиясы қайта қалпына келiп отыратын энергия болғандықтан, оны пайдаланудың болашағы бар.
Елбасымыз, Нұрсұлтан Әбішұлы Назарбаев өзінің 2012 жылғы 14 желтоқсанда Қазақстан-2050 Стратегиясы қалыптасқан мемлекеттің жаңа саяси бағыты атты Қазақстан халқына Жолдауында ...Біз энергияның баламалы түрлерін өндіруді дамытуға, күн мен желдің энергиясын пайдаланатын технологияларды белсенді енгізуге тиіспіз. Бұл үшін бізде барлық мүмкіндіктер бар. 2050 жылға қарай елде энергияның баламалы және жаңғыртылатын түрлерін қоса алғандағы барлық энергия тұтынудың кем дегенде тең жартысы келуге тиіс деп айтқан болатын.
Ғылыми жобаны зерттеудің мақсаты - күн сәулесi энергиясын күнделiктi тұрмыста қолданудың үлгiсiн көрсету болып табылады. Еліміздің тұрғындарын күнделікті тұрмысқа қажетті энергиямен қамтамасыз етудегі кейбір мәселелерге тоқталып, күн сәулесін пайдалану жолдарын қарастыру.
Зерттеудің міндеті: күннің неге энергия көзі болып табылатынын зерттеп, күн сәулесін қазіргі кезде пайдаланудың маңыздылығын көрсету.
Зерттеу жұмысының дерек көздері: зерттеудің материалы ретінде деректер, түсіндірме, оқулықтар мен ғылыми еңбектер алынды, күнделікті өмірде тәжірибе жасап, зерттеу.
Болжам: осы тақырыпты зерттей отырып, біз болашақта энергияны толықтай табиғаттан (күн, жел, теңіз толқындары) алуға болады деген болжамға келдік
Зерттеу әдіс-тәсілдері: зерттеу барысында өз бетімен іздеу, мағұлмат алу, жинақтау, салыстыру, талдау әдістері қолданылды.
Зерттеудің теориялық және практикалық мәні: зерттеу барысында жинақтаған материалдарды және алынған нәтижелерді алдағы уақытта осы тақырыпты терең зерттеу жұмыстарына, тірек-сызба жасауда, класстан тыс жұмыстарда пайдалануға болады
Зерттеудің жаңалығы: күн энергиясын қосымша энергия ретінде пайдалану арқылы қазба байлықтарымызды үнемдеп, табиғатқа зиян келтірмей ұрпақтарымызға жеткіземіз.
Зерттеу жұмысының құрлымы: ғылыми жоба кіріспеден, негізгі бөлімнен, қорытындыдан, пайданылған әдебиеттерден тұрады.

.

1.1. Күн сәулесі - болашақтың сарқылмас энергиясы.

Елбасымыз Нұрсұлтан Әбішұлы Назарбаев Қазақстан халқына Жолдауында айтылған энергетикалық тапшылық - бүгінгі таңда өзекті мәселелердің бірі. Жер қойнауында, әсіре Қазақстанның ұлан-ғайыр, әрі бай жер қойнауында қазба байлығының мол болғанына қарамастан, адамзат оны жылдан жылға игеріп жатыр. Алайда, шикізат көзі өлшеусіз емес, бір күні ол да шегіне жетеді.
Әсіресе, бүгінде жоғарыда айтылғандай,отынның таптырмайтын түрлері мұнай мен газдың қоры жыл санап кему үстінде. Ғалымдарымыздың жуықтаған есептеулері бойынша қазіргі қарқынды тұтыну екпіні жалғаса берсе, табиғаттағы газ қоры шамамен 50 жылға, мұнай қоры 40-50 жылға ғана жететін сияқты. Сондықтан Күн энергиясын қолдану өркениеттің дамуының негізгі факторы болып табылады. Біз энергияның қосымша көзінің бірі - Күн сәулесі деп ойлаймыз және осы ой аясында біраз зерттеулер жүргіздік.
Қосымша энергия қоры ретінде Күнді пайдаланудың мәні және пайдасы зор. Өйткені, оның экологияға зияны жоқ және Жер бетіндегі тіршілікке үйреншікті энергия көзі. Адамзат, күн энергиясының ағынын өз бақылауына алып, қолдану арқылы жердің климатын сақтап қана қоймай, сонымен бірге энергияны да көп мөлшерде үнемдейді.

Әлемнің шырағы атанған Күн планетасы бізге жақын орналасқан алып термоядролық реактор. Оның қайнаған қазанында әрбір секунд сайын төрт миллион тонна сутегі жанады. Осының арқасында әлем кеңістігіне өте көп энергия бөлінеді.Күн сәулесі энергиясының 30 % -- і ғарыш кеңістігіне тарайды да ,
70 % -- і жер бетіне түседі. Күннің жерге түсетін мол энергиясының бір бөлігі атмосфераға, мұхит пен құрлықтарға сіңеді. Екінші бөлігі сулардың булануына және олардың айналып, қайта түсуіне шығындалады. Үшінші бөлігі теңіз және атмосфералық ағындарды туғызады. Ал төртінші - бір кішкене ғана бөлігін өсімдіктер бойына сіңіреді. Сөйтіп, жер бетінде ғажайып фотосинтез реакциясы жүреді
Күн сәулесінен энергия алу дегеніміз - дәстүрлі емес энергетика бағыттарының бірі. Ол күннің сәулеленуін пайдаланып қандай да бір түрдегі энергияны алуға негізделген. Күннің сәулеленуі - Жердегі энергия көзінің негізгі түрі. Күн сәулесі арқылы тікелей жылытуға немесе фотоэлементтер көмегімен энергияны қайта өңдеу арқылы электр энергиясын алуға не басқа да пайдалы жұмыстарды атқаруға болады.

2.1. Күн сәулесi энергиясын қолданудың тиімділігі

Қазiргi жағдайдан алғанда, адамзаттың күн нұры энергиясынан тiкелей пайдалануы әлi де, алғашқы сатыда тұр. Мұнда бастысы күн сәулесi энергиясын шоғырландыру арқылы жылу шығару, күн сәулесi энергиясымен суды жылыту жүйесi, күн сәулесiмен үйдi жылыту, күн сәулесiн пайдаланып электр тарату тәрiздi амалдар қолданылып отыр.
Күн сәулесi энергиясын пайдаланудың негiзгi амалдарын төрт үлкен топқа бөлуге болады. Бұның негiзгi қағидасы күн сәулесiнен түскен энергияны бiр жерге шоғырландырып, күн сәулесiн оңай сiңiретiн материалдардың өзара әсер етуi арқылы күн нұры сәулесiн жылуға айналдырып пайдалану. Қазiргi кезде ең көп пайдаланып жүрген күн сәулесi энергиясын шоғырландыратын қондырғылардан тақтайша формалы коллектор, вакуум түтiкшелi коллектор және фокусировтiк коллектор тәрiздi үш түрi бар. Бұл коллекторларды белгiлi температурамен қозғалысқа келтiру жолдары бiр-бiрiне ұқсамауына қарай төмен температуралы коллектор, орта температуралы коллектор және жоғары температуралы коллектор деп бөлуге болады. Қазiргi кезде қолданылып жүрген төмен температуралы коллекторлардан күн сәулесiмен су жылытатын қондырғы, күн сәулесi құрғатқышы, күн сәулесiмен үйдi жылыту қондырғысы, күн сәулесiмен парник жылыту қондырғысы, күн сәулесi кондиционерлерiн атап көрсетемiз. Орта температуралы коллекторлардан күн сәулесi пешi, күн сәулесi жылытқышы бар болса, жоғары температуралы коллеторлардан жоғары температуралы күн сәулесi пешi бар.
Күн сәулесi арқылы электр таратудың болашақтағы беталысы күн сәулесiн кең көлемде пайдалану арқылы энергия тапшылығы мәселесiн шешу. Күн сәулесi арқылы ток таратудың амалдары алуан түрлi болып, қазiргi кезде қолданылып отырғандардың бастысы екi түрге бөлiнедi.
Бiрiншiсi, күн сәулесiн жылуға, жылуды токқа айналдыру. Яғни күн сәулесiнен шыққан жылу энергиясын токқа айналдыру. Мұнда күн сәулесi энергиясын шоғырландыратын коллектордың өзiне сiңiрiп алған жылу қуатын парға айналдырып, онан соң турбиналы двигательдi пар арқылы iске қосып генератормен ток тарату. Бұның алдыңғысы сәуленi жылуға айналдыру, кейiнгiсi жылуды токқа айналдыру болып табылады. Екiншiсi, күн сәулесiн токқа айналдыру. Бұның негiзгi қағидасы күн сәулесiн тiкелей токқа айналдыру.
Мұндай қондырғыға күн сәулесi батареясы жатады.
Күн сәулесi энергиясы арқылы үй жылыту. Қыс мезгiлiнде күн сәулесi энергиясын пайдаланып үйдi жылыту әдiсi қазiргi кезде көптеген суық аймақтарда қолданылып отыр. Көптеген адамдар күн сәулесi энергиясы арқылы
үйдi жылытуда ыстық су арқылы үй жылыту жүйесiн қолданады, бұдан тыс ыстық желдеткiш жүйесiн қолдану арқылы үй жылытатындар да бар. Күн сәулесi энергиясын пайдалану арқылы үй жылыту жүйесi күн сәулесi коллекторы, ыстық сақтайтын қондырғы, қосалқы энергия жүйесi, үй iшiндегi ыстық тарату желдеткiшiнен құралады. Бұл амал қазiр көп жерлерде қолданылып отыр.
Күн сәулесi энергиясы арқылы жанатын көше шамдары. Күн сәулесi энергиясы арқылы жанатын көше шамдары - күн сәулесi энергиясын пайдалану
арқылы жанып тұрады, оған ешқандай ток және ток сымдарының қажетi жоқ, тек күн сәулесi жеткiлiктi түссе болғаны өздiгiнен жана бередi. Ол экологиялық ортаға ешқандай ластандыру тудырмайтындықтан, экологиялық ортаны қорғайтын тиiмдi өнiм деген атқа ие. Күн сәулесiмен жанатын көше шамдарын қала-қалашықтардағы бақшаларда, жол бойларына, гүл текше, көгалдардың жағалауларын жарықтандыруға қолдануға болады.
Күннің ғаламшар аралық кеңістікке шығаратын бүкіл энергиясының Жер атмосферасы шекарасына жуықтап алғанда екі миллиардтан бір бөлігі жетеді. Жер бетіне түсетін Күн энергиясының үштен біріне жуығы шағылысып ғаламшар аралық кеңістікке тарайды. Күн - энергияның аса қуатты көзі, оның энергиясы электромагниттік толқындар спектрінің барлық бөлігінде - рентген және ультракүлгін сәулелерден бастап радиотолқындарға дейін ұдайы сәуле шығарып, таратып тұрады. Бұл сәулелер Күн жүйесіндегі барлық денелерге күшті әсер етеді: оларды қыздырады, планеталардың атмосферасына әсер етеді, жердегі тіршілікке қажетті жарық пен жылу береді. Күннің орташа темпе- ратурасы 8::106 К-ге жақын, ал Күн бетінде 6000 К-ге тең. Неғұрлым дәл есеп- теулер Күн центріндегі температура 15млн Кельвинге жететінін көрсетті. Оның ядросының түйреуіштің басындай бір түйірін Жер бетіне орналастырар болсақ, бұл шағын пешке 140 шақырымнан артық жақындай алмаған болар едік! Күн әр секунд сайын жүздеген миллион ядролық бомбаның жарылысына тең энергия бөліп шығарады. Күннің ірі болғаны соншалық, оның ішіне біздің Жеріміз сияқты 1 300 000 планета сиып кете алады. Күннің бір килограмм затының бір секундта шығаратын энергиясы, бір қарағанда 2::10-4 Вткг - ға тең, бұл шама көп емес, ол шамамен бір килограмм шіріген жапырақтардан шыққан жылу мөлшеріне тең. Бірақ жапырақта жинақталған химиялық энергия осылайша энергия бөлгенде, бір жылға әзер жетеді.
Қазіргі мәліметтерге қарағанда Күн 5 млрд жыл шамасында өмір сүрді, бұл уақыт оның жарықтығы пәлендей өзгерген жоқ, Күн затының ішкі энергиясын-дағы қор әлі миллиардтаған жылдарға жетуге тиіс. Күннің жарқырауын 4::1026Вт деп және жарқырау өмірінің ұзақтығын t=5::109 жыл = 1,5::1017 с екенін біле отырып, Күннің осы уақыт аралығындағы энергиясын жеңіл табуға болады:
4::1026 Вт ::1,5::1017с = 6::1043Дж.
Осы энергияны Күн массасына бөлу арқылы бұл уақыт ішінде оның Күн затының әрбір килограмының 3::1013 Дж энергия бөлгенін табамыз. Ең калориялы химиялық жанармай - бензиннің жанғандағы салыстырмалы жылуы
4,6::107 Джкг-ға тең, 1 кг Күн заты бөлген ішкі энергиядан едәуір аз. Күн жарық шығаруын демеп ұстап тұрған жалғыз тиімді энергия көзі - сутегі ядроларынан гелий атомдарының ядролары пайда болғанда (синтезделгенде) бөлінетін термоядролық энергия. Есептеулер массасы 1кг сутегінен термоядролық реакция синтезі кезінде массасы 0,99кг гелий түзілетінін және 9::1014 Дж-ға жуық энергия бөлетінін көрсетті. Егер осы шаманы Күннің 5млрд жылдық ғұмырындағы әрбір килограмм сутегі бөлген энергиямен 3::1013Дж салыстырсақ, ондағы қалған сутегі 150 млрд жылға жетуі тиіс болады. Бірақ синтез реакциялары оның барлық массасының шамамен оннан бір бөлігі болып табылатын Күн ядросында ғана жүретіндіктен ядролық отын қоры әлі 10млрд жылға жетеді.
Қазіргі кезде Күн энергиясы халық шаруашылығында - гелиотехникалық құрылғылар (жылыжай, саяжай, су қайнатқыш, ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.