Альтернативні джерела енергії. Вітрова енергія. Фізика в електронній лабораторії.

  Фізика в електронній лабораторії

План.

1. Альтернативні джерела інформації.

2. Вітрова енергія.

3. Вітрогенератор.

4. Віртуальна лабораторія вітрової енергії.

5. Висновки.

1. Альтернативні джерела    енергії

          Існуючі на сьогодні джерела енергії поділяють на традиційні та альтернативні. До традиційних відносять корисні копалини – нафту, газ, вугілля. Їх найбільший недолік полягає в тому, що це – невідновлювані ресурси. У цьому полягає перший фактор, що мотивує визнати необхідність використання інших енергоносіїв. Рано чи пізно навіть найбагатші родовища вичерпають себе, тому пошук нових варіантів отримання енергії стає з кожним роком більш актуальним.

       Другим фактором, а за значимістю, можливо, і першим, є вплив на екологію планети. Викиди парникових газів, які утворюються при спалюванні корисних копалин, порушують кліматичний баланс. Наслідки зміни клімату в останнє десятиліття стають все відчутнішими. Проливні дощі й урагани, сніг посеред весни, періоди тривалої посухи, повені, торнадо й інші природні явища виникають все частіше, і керувати ними ми не можемо. Єдиний доступний людям спосіб знизити темпи зміни клімату – це перехід на більш екологічно чисті джерела енергії, до яких належать відновлювані, або альтернативні: сонце, вітер, вода, біогаз та інші.

           Фактичні концентрації золи, оксидів сірки і азоту в димових газах

                                        ТЕС україни

Назва ТЕС	Концентрації мг/м3
	Зола	SO2	NOx
Криворізька ТЕС	1158-1427	2589–2881	-
Зміївська ТЕС   424	1740	1630	424
Курахівська ТЕС	1200	2100	-
Трипільська ТЕС	75	2118	360
Луганська ТЕС	340–2240	271–2087	109–435
Придніпровська ТЕС	866	1798	-
Ладижинська ТЕС	577–760	3246	109
Миронівська ТЕС	6011–8376	2343–2930	-
Слов’янська ТЕС	327–3516	1515–4146	428–514
Чернігівська ТЕЦ	406–1092	2699–2864	642–672

 

      Планується значно скоротити використання в електроенергетиці вугілля як найбільш шкідливого  викопного енергоносія. В європейських країнах уже в 2022 році загальна потужність вугільних електростанцій зменшиться на четверть.

 

Альтернативні джерела енергії – невикопні джерела енергії, які постійно існують або періодично з’являються в навколишньому природному середовищі.

        До них відносять:

• сонячне електромагнітне випромінювання;
• кінетичну енергію руху повітряних мас (вітер);
• кінетичну енергію водного потоку (річки);
• енергію морських припливів і відливів;
• теплову енергію гарячих джерел.

       До альтернативної енергетики відносять, також,  отримання тепла в процесі спалювання відновлюваного палива – біогазу, біоетанолу, паливних пелет та ін. 

2. Вітрова енергетика.

               Вітроенергетика — галузь альтернативної енергетики, яка спеціалізується на перетворенні кінетичної енергії вітру в електричну енергію.

       Джерело вітроенергетики  - сонце, так як воно є відповідальним за утворення вітру. Атмосфера землі вбирає сонячну радіацію нерівномірно через неоднорідності її поверхні та різний кут падіння світла в різних широтах в різну пору року. Повітря розширюється та підіймається догори, утворюючи потоки. Там де повітря нагрівається більше ці потоки підіймаються вище та зосереджуються у зонах низького тиску, а холодніше повітря підіймається нижче, створюючи зони високого тиску. Різниця атмосферного тиску змушує повітря пересуватися від зони високого тиску до зони низького тиску з пропорційною швидкістю. Цей рух повітря і є тим, що ми називаємо вітром.

         Альтернативна енергія вітру використовується людством здавна, прикладом чого є вітряки. Їх сучасний прообраз – вітрова енергетична установка – використовує перетворення кінетичної енергії рухомих повітряних мас в електричну енергію. Кілька десятків вітрогенераторів, об’єднані в одну мережу, утворюють вітрову електростанцію.

        В останні роки енергія вітру все більше використовується для одержання електроенергії. Створюються вітряки великої потужності і встановлюються на місцевості, де дмуть часті й сильні вітри. Кількість і якість таких двигунів зростає щорічно, налагоджене серійне їх виробництво.

        

        Потенціал використання в Україні

          Процес будівництва української вітроенергетики розпочався у 1996 році, коли була зпроектована Новоазовська ВЕС проєктною потужністю 50 МВт.

          У 1997 році — запрацювала Трускавецька ВЕС. В 2000 році в Україні працювало вже 134 турбіни та закладено близько 100 фундаментів під турбіни потужністю 100 кВт. У 1998-1999 роках розпочали роботу ще  три нові ВЕС.

          Значне зростання будівництва вітроелектростанцій спостерігається з 2009 року, після запровадження Урядом України «Зеленого тарифу».

          Інститутом відновлюваної енергетики НАН України складена карта вітроенергетичного потенціалу нашої країни. Найбільш привабливими регіонами для використання енергії вітру є узбережжя Чорного та Азовського морів, гірські райони тимчасово окупованої АР Крим, територія Карпатських гір, Одеська, Херсонська та Миколаївська області.                                                                     

Багато хто вірить, що в майбутньому в якості джерел для виробництва електроенергії замість нафти і вугілля  будуть використовувати  вітряні установки. Це  вітрила,  які приводяться до руху вітром. Оберти  цих  вітрил виробляють електрику з допомогою генераторів, які працюють завдяки вітровим млинам.

                                                          3.Вітрогенератор

Вітряк для дому - це хороше рішення у двох випадках: якщо у вас зовсім немає електромережі або ж є, але з постійними перебоями. Коли з електрикою все в порядку, така інвестиція є нерентабельною. 

Якщо ви плануєте встановити вітрогенератор, необхідно врахувати деякі нюанси. Для початку середньорічна швидкість вітру повинна становити більше ніж 4-4,5 м/с (14,4—16,2 км/год). Такі показники, зазвичай, на гористій місцевості, степовій зоні або узбережжях. Та варто пам‘ятати, що поряд не має бути високих дерев чи будівель для уникнення вітрової тіні. В іншому випадку потрібно піднімати конструкцію на більшу висоту, а це додаткові витрати.

Наступний крок - звернення до місцевої влади для уточнення всіх дозволів та вимог. Ваша споруда не повинна заважати малій авіації, теле та радіо комунікації. Рівень шуму повинен бути в межах норми, необхідно погодити ці питання з сусідами і взяти їх дозвіл.

Коли весь шлях подолано, ви можете братись за покупку та встановлення. Та не забувайте, що це механізм, який потребує догляду. Якщо ви хочете зробити все раз і забути на декілька років, то варто вибрати інший варіант альтернативної енергії

4. Віртуальна лабораторія вітрової енергії.

Шановні здобувачі освіти. Переходимо в віртуальну лабораторію за посиланням:

https://www.youngscientistlab.com/sites/default/files/interactives/wind-energy/

Ваше завдання:

  Уявіть себе головою тереторіальної громади , вам потрібно забезпечиити електроенергією 400 будинків за допомогою вітряків. Створіть турбіну, яка забезпечуватиме 400 будинків електроенергією протягом року з найменшими витратами та з найвищою ефективністю. Після побудови вітрової станції, зробіть аналіз її роботи. (кількість будинків, які забезпечені енергією; нестача чи надлишок виробленої  енергії; що можна зробити з надлишком енергії або як покращити інфраструктуру тереторіальної громади. )

5. Висновки

Приведіть   найбільш значимі переваги і  найбільш значимі недоліки використання енергії вітру для виробництва електроенергії в порівнянні з використанням викопного палива, наприклад вугілля чи нафти.

Переваги___________________________________________________________

Недоліки___________________________________________________________

Пройдіть тести для закріплення матеріалу.