Тақырыбы: «Күн энергиясы дәстүрлі емес энергия бағыттарының бірі»
Бағыты: Жас ғалым
Секциясы: физика
Мазмұны
- Кіріспе……………………………………………………………………………………
- Негізгі бөлім
2.1.Күн энергиясы…………………………………………………………………………..
2.2.Күн энергия қорлары…………………………………………………………………
2.3.Күн энергиясының тиімді пайдалану ………………………………………….
2.4.Күн батареяларының қолданылу аймағы………………………………………
2.5.Күн энергиясының табиғаттағы маңызы………………………………………..
ІІІ.Зерттеу бөлімі
3.1.Энергияны үнемдеу жолдары………………………………………………………..
3.2. Энергияны пайдаланудың артықшылықтары мен кемшіліктері..
- Қорытынды……………………………………………………………………………
- Ұсыныс………………………………………………………………………………….
- Пайдаланылаған ресурстар…………………… …………………………….
Аннотация
Зерттеу жұмысында оқушы өз бойындағы дарындылықты жүйелі жүзеге асыру жолында өз істерін тиянақты жеткізген. Жобада Күннен келген энергияны тиімді пайдалану, шаруашылықта, тұрмыс-тіршілікте қалай пайдаланатындығы және оны пайдаланудың кішкентай балаларға тиімді жолдары айтылған. Оқушылар Күннен келген энергияны жетілдіру мақсатында бақылау, тәжірибе жасау, анкета алып өзіндік зерттеу жұмыстарын жүргізіп, қорытынды шығарған.
Данный научный проект посвящен исследованию солнечной энергии , её возможностям, использованию в быту в качестве экономии энергии. В ходе исследования ученики использовали следующие методы: наблюдение, сбор информации, проведение опытов, анализирование. Результаты работы прилагаются.
This scientifie prozject is devoted to to research the solar energy its possibili files and using if for economy of energy. During research pupils used the next methods: watching, daing experiments, making analysis. The results of works are added.
Мақсаты:
Күн энергетикасы дәстүрлі емес энергетика бағыттарының бірі болғандықтан қазір біздер оны қалайша тиіміді пайдалана алатындығымызды анықтау.
Міндеттері:
- Күн энергиясын күн батареясының көмегімен алу жолдары туралы ақпараттар жинақтау.
- Күн энергиясын батарея көмегі шаруашылыққа, тұрмыс-тіршілікке қалай пайдалау керектігін анықтау.
- Күн сәулелерін жұтатын беттің қызуы мен жылудың таралуы және қолданылуы жолдарын зерттеу.
Болжам:
Егер, біздер күн энергиясын тиімді пайдалана білуді үйренсек, онда қазіргі кезде сол энергияны күн батареясы арқылы алудың пайдасының бар екеніне көз жеткіземіз.
Зерттеу кезеңдері:
- Күн энергиясы туралы мәліметтер жинақтау
- Күн энергиясын күн батареясы арқылы пайдалану жолдарының тиімділігін анықтау.
- Күннен келген энергияны батарея арқылы жинақтап, кішкентай балалардың пайдаланатын ойыншықтарына тәжірибелер жасау.
- Өзіндік пікір, тұжырым жасау.
Ғылыми жобаның зерттеу әдістері: деректер жинақтау, талдау, бақылау, жүйелеу, тәжірибелер, практикалық жұмыстар орындау, ой қорыту.
Зерттеу жұмысының жаңалығы: Күн энергиясы бәріне бірдей қолжетімді, ол сарқылмайды, қоршаған ортаға қауіпсіз, ең негізгісі адам денсаулығына кері әсерін тигізбейді.
Ғылыми жұмыстың нәтижесі мен қорытындысы: Қолжетімді, сарқылмайтын, адам денсаулығына кері әсерін тигізбейтін және тегін энергия көзін тиімді пайдалану жолын таптық.
Ғылыми жұмыстың практикалық қолдану салалары: Күнделікті тұрмыста, адамдардың, соның ішінде кішкентай балалардың денсаулығына зиянсыз, тегін, сарқылмайтын энергия көзі ретінде күнделікті өмірде пайдалануға болады.
Кіріспе
Жер шарында пайдалы қазбалардың түрі өте көп. Бірақ бұл – «олар мүлдем сарқылмайды» деген сөз емес. Әсіресе, бүгінде 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 энергияны үнемді қолдана отырып, онымен тікелей бәсекеге түсе алатын басқа да энергия түрлерін – атом, су, жел, күн, т.б. энергияларды пайдаланудың маңызы өте зор. Аталғандардың ішінде энергияның қосымша көзінің бірі – Күн энергетикасы.
Күн энергетикасы дегеніміз – дәстүрлі емес энергетика бағыттарының бірі.
/ сурет №1/ Ол күннің сәулеленуін пайдаланып қандай да бір түрдегі энергияны алуға негізделген. Күн энергетикасы энергия көзінің сарқылмайтын түрі болып табылады, әрі экологиялық жағынан да еш зияны жоқ. Күннің сәулеленуі –Жердегі энергия көзінің негізгі түрі. Оның қуаттылығы Күн тұрақтысымен анықталатындығы белгілі. Күн тұрақтысы – күн сәулесіне перпендикуляр болатын, бірлік ауданнан бірлік уақыт ішінде өтетін күннің сәуле шығару ағыны. Бір астрономиялық бірлік қашықтығында (Жер орбитасында) күн тұрақтысы шамамен 1370 Вт/м²-қа тең. Жер атмосферасынан өткен кезде Күн сәулеленуі шамамен 370 Вт/м² энергияны жоғалтады. Осыдан Жерге тек 1000 Вт/м²-қа тең энергия ғана келіп түседі. Бұл келіп түскен энергия әр түрлі табиғи және жасанды процесстерде қолданылады. Күн сәулесі арқылы тікелей жылытуға немесе фотоэлементтер көмегімен энергияны қайта өңдеу арқылы электр энергиясын алуға не басқа да пайдалы жұмыстарды атқаруға болады.
Негізгі бөлім
- Күн энергиясы
Қазіргі заманды электр энергиясынсыз мүлдем елестету мүмкін емес. Сол себепті де, электр энергияны алудың шығыны аз, экологиялық таза көздерін табу бүгінгі күннің негізгі мәселесіне айналып отыр. Әлем бойынша электр энергиясын ең көп өңдіретін елдерге АҚШ, Қытай жатады. Бұл елдерде электр энергиясының өндірісі әлемдік өндірістің 20%-ын құрайды. Соңғы кездері экологиялық проблемалар, пайдалы қазбалардың жетіспеушілігі және оның географиялық біркелкі емес таралуы салдарынан электр энергиясын өндіру желэнергетикалық құрылғыларды, Күн батареяларын, газ генераторларын пайдалану арқылы жүзеге аса бастады.
Жалпы алғанда, Күн сәулеленуінен электр энергиясы мен жылу алудың бірнеше әдістері бар. Олар:
1) Электр энергиясын фотоэлементтер көмегімен алу.
2) Күн энергиясын жылу машиналарының көмегі арқылы электр энергиясына айналдыру (Жылу машиналарының түрлері: поршеньдік немесе турбиналық бу машиналары. Стирлинг қозғалтқышы.).
3) Гелиотермальдық энергетика – Күн сәулелерін жұтатын беттің қызуы мен жылудың таралуы және қолданылуы.
4) Термоәуелік электр станциялары (Күн энергиясының турбогенератор арқылы бағытталып отыратын ауа ағыны энергиясына айналуы).
5) Күн аэростаттық электр станциялары (аэростат баллоны ішіндегі су буының аэростат бетіндегі күн сәулесі қызуы салдарынан генерациялануы).
Күн энергиясын электр энергиясына айналдыратын қондырғылардың бірі – Күн батареялары. Күн батареясы немесе фотоэлектрлік генератор – Күн сәулесінің энергиясын электр энергиясына айналдыратын шала өткізгішті фотоэлектрлік түрлендіргіштен (ФЭТ) тұратын ток көзі. /сурет №2/
Күн батареясындағы ток шамасы оның жарықтану жағдайына байланысты. Яғни күн сәулелері Күн батареясы бетіне перпендикуляр түскенде, ол ең үлкен мәніне жетеді. Қазіргі Күн батареяларының пайдалы әсер коэффициенті – 8-10%, олай болса 1 м² ауданға тең келетін қуат шамамен 130 Вт-қа тең. Температура жоғарылаған сайын (25ºС-тан жоғары) ФЭТ-тегі кернеудің төмендеуіне байланысты.
Күн батареясының пайдалы әсер коэффициенті кеміп, Күн батареяларының жиынтық қуаты ондаған, тіпті жүздеген кВт-қа жетеді. Күн батареяларының өлшемдері әр түрлі болады. Олар: микрокалькуляторда орнатылғандарынан бастап, ғимараттар шатырлары мен автокөліктер төбелеріне орнатылатындарына дейінгі өлшемдерде. Сондай-ақ Күн батареялары ғарыш кемелері мен аппараттарында энергиямен жабдықтау жүйесіндегі негізгі электр энергиясының көзі ретінде қолданылады. Ал тұрмыс пен техникада қолданылатын көптеген бұйымдарды– калькулятор, қол сағаты, плеер, фонарь, т.б. токпен қоректендіру көзі де Күн батареялары болып табылатындығы бәрімізге белгілі.
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.
- Күн энергия қорлары
Көптеген сарапшылар 2010 — 2020 жылдары көмiрсутегi шикiзатын ұсынудың төмендеуi байқалатынын болжайды. Осының салдарынан 2025 жылға қарай әлемдiк энергетикалық теңгерiмдегi энергияның жаңғыртылатын көздерiнiң үлесi қазiргi 5%-дан 10%-ға дейiн, ал 2050 жылға қарай 50%-ға дейiн өседi, 2010 жылға қарай ЕО елдерiнде бұл үлес 12%-ға дейiн (2000 жылғы 6%-ға қарағанда), ал жалпы электр энергиясы өндiрiсiнде 22%-ға дейiн ұлғаяды. Қазiргi заманғы күн фотоэнергетикасы қуаттылығы соңғы жылдары бұрын-соңды болмаған жылдамдықпен жылына 30-40%-ға өсiп отырған гетероқұрылымдар негiзiнде кремний фотоэлементтерiне негiзделедi.
Әлемде жалпы алғанда күн фотоэнергетикасының қондырғылары қазiр жылына бiр гигаватт энергия өндiредi. 2003 жылға қарай болжанып отырғандай, бұл сан 200 гигаватқа дейiн өседi.
Жер бетіне қуатты үш энергия ағыны бағытталған:
— күн сәулесі энергиясы, тәуліктік қуатты 174000 ТВт;
— жер астынан үстіне қарай бағытталған жылу энергиясы, тәуліктік қуатты 32 ТВт;
— теңіз тасқыны энергиясы, тәуліктік қуатты 3 ТВт.
Күн сәулесі энергиясының 30 % — і Жердің жоғарғы атмосфералық қабатынан шағылысып, ғарыш кеңістігіне тарайды. Ал оның 70 % — і жер асты жылуы мен теңіз тасқыны энергияларының қуатынан шамамен 3500 есе артық. Бұл өте көп энергия. Күннің жерге түсетін мол энергиясының бір бөлігі атмосфераға, мұхит пен құрлықтарға сіңеді. Температура төмендеген уақытта осы бөлігі жылу энергиясына айналады. 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 үлкен энергия қорына ие,жылына жер бетіне түсетін күн энергиясы
7,5*1017 кВт/сағ. Күн энергиясының маңызды артықшылықтарының бірі қоршаған ортаға қауіпсіздігі және арнайы жеткізу құралдарының қажет еместігі болып табылады. Сонымен қатар оның кемшіліктері де бар, күн энергиясын алудың тұрақсыздығы.
Күн жүйелері түнде жұмыстамайды, ал кешке және таңертең станция тиімділігі бірнеше есеге төмендейді.
Күн батареялары – күн энергиясын тікелей электр энергиясына айналдыратын жартылайөткізгіш құрылғы. Қазіргі уақытта көбінесе фотоэлектрлік түрлендіргіш кеңінен қолданылады. Фотоэлектрлік түрлендіргіште энергияның бір түрден екінші түрге ауысуы
біртекті емес жартылай өткізгіш құрылғыларда күн сәулесінің әсерінен пайда болатын фотовольттық әсерге негізделген. Түрлендірудің тиімділігі жартылай өткізгіш элементтің электрофизикалық сипаттамасына, түрлендіргіштің оптикалық қасиеттеріне байланысты. Күн батареясы, фотоэлектрлік генератор — Күн сәулесінің энергиясын электр энергиясына айналдыратын шала өткізгішті фотоэлектрлік түрлендіргіштен (ФЭТ) тұратын ток көзі. Көптеген тізбектей-параллель қосылған ФЭТ-тер Күн батареясын қажетті кернеу және ток күшімен қамтамасыз етеді.
Жеке ФЭТ-тің электр қозғаушы күші 0.5 — 0.55 В және ол оның ауданына тәуелді емес; 1 см2 ауданға келетін қысқа түйықталу тогының шамасы 35 — 40 мА. Күн батареясындағы ток шамасы оның жарықтану жағдайына байланысты, күн сәулелері Күн батареясы бетіне перпендикуляр түскенде ол ең үлкен мәніне (максимумына) жетеді. Қазіргі Күн батареясының ПӘК 8-10%, олай болса 1 м2 ауданға (ғарыш аппаратының Күннен қашықтығы 150 млн. болған кезде) келетін қуат ~130 Вт-қа тең. Температура жоғарылаған сайын (25oС-ден жоғары) ФЭТ-тегі кернеудің төмендеуіне байланысты Күн батареясының ПӘК кемиді. Күн батареясының жиынтық қуаты ондаған тіпті жүздеген кВт-қа жетеді. Күн батареясы ғарыш кемелері мен аппараттарында энергиямен жабдықтау жүйесіндегі негізгі электр энергиясының көзі ретінде қолданылады. Күн батареясы сондай-ақ, тұрмыс пен техникада қолданылатын көптеген бұйымдарды (калькулятор, қол сағаты, т.б.) токпен қоректендіру көзі болып табылады.Қазақстанның климаттық жағдайы күн энергиясын пайдалануға қолайлы болып табылады. Елімізде күн энергиясын өндіру мүмкіндігі жылына 2,5 млрд кВт/сағатқа бағалануда. Қазақстан солтүстік ендікте орналасқанына қарамастан, республика аумағындағы күн радиациясының әлеуеті өте жоғары. Сонымен қатар, өңірде күн энергиясы электр қуатын өндіру үшін ғана емес, жылу алу үшін де пайдалануға болады.
Ол үшін орталық электр және жылумен қамтамасыз ету жүйелерінен шалғай жатқан аудандарда күн қондырғылары орнатылуы тиіс.
2015 жылы жалпы қуаттылығы 91 МВт күн қондырғыларын іске қосу қарастырылған. Сонымен бірге, Қазақстанда күн энергетикасын дамытуға қажетті кремний және фотоэлектрлік элементтер шығаратын өндірістік база құруға бағытталған шаралар қабылданып жатыр. Күн батареялары қатты кремний материалынан жасалынады, бұл жер қойнауындағы оттегіден кейін ең көп таралған элементтердің бірі. Фотоэлектрлік станциядағы 1 келі кремний өндіретін энергияның көлемі жылу электр станциясында 75 тонна мұнай жұмсап өндірілген энергиямен пара-пар. Сондықтан кремнийді 21 ғасырдың мұнайы десек те артық айтпаймыз.
Күн батареяларында шикізат ретінде кремний қолданылады.Күн кремнийiнiң жоғары құны фотоэнергтиканың дамуын тежейтiн фактор болып табылатындықтан, әр түрлi елдердiң ғалымдары оның құнын төмендететiн кремнийдi алудың жаңа технологияларын әзiрлеуде.
Алайда, күн кремнийiне сұраныс өте жылдам өседi және ұсыныстардан озық жүредi.
Күн электр стансасы – эколо-гиялық тұрғыда таза, дыбыссыз, қауіпсіз әрі пайдалануға ыңғайлы, оның үстіне өз құнын 100 па-йыз ақтайтын тиімді қондырғы. Жұмыс істеу мерзімі шамамен 30 жыл. Осы 30 жыл ішінде жасалуына небәрі 1 кг күн кремнийі жұмсалған элемент Жылу электр стансасында мұнайдың 100 тоннасынан немесе Атом электр стансасында 1 кг байытылған ураннан өндірілетін соншалықты электр қуатын бере алады.
Энергияны фотоэлектрлі өзгерткіштердің жұмысы күн қуатын электр қуатына айналдыруға негізделген. Қазақстан үшін Халықаралық Энергетиктер Қауымдастығы ұсынған формула бойынша, алдын ала жасалған есептеулерге сәйкес шағын күн электр стансасын орнату нәтижесінде СО2 шығарындылары жылына 750 кг-ға азаятын болады. Қазiргi уақытта 2300 тонна ұсынған кезде сұраныс жылына 5-6 тоннаға жетедi, сондықтан күн кремнийiн емес, неғұрлым жоғары жартылай өткiзгiштiк сапасындағы кремнийдi пайдалану арқылы тапшылық жабылады.Осыған дейін күн батареялары «Үстірт» (Ақтау) және «Ақжайық» (Атырау) мемлекеттік табиғи қорықтарында орнатылған болатын.
Аталмыш күн батареялары мемлекеттік инспекторлардың жұмыс тиімділігін арттыруға, жекелеген учаскелердің өзара байланысы үшін оларды тұрақты қысқа толқынды байланыспен (рация-мен) қамтамасыз етуге, сонымен қатар қорықта мекен ететін түз тағысына әрі ұшып өтетін құстарға электр кернеуінен болатын әсерін төмендетуге мүмкіндік береді.
Қазақстанның бай минералдық-шикiзат базасының, дамыған металлургиялық және химиялық өнеркәсiбiнiң, елдiң бiрқатар өңiрлерiнiң энергиялық жоғары қамтамасыз етiлуiнiң, тиiстi ғылыми-техникалық әлеуетiнiң және жартылай өткiзгiш технологиялар саласындағы белгiлi бiр ғылыми бөлiгiнiң болуы тиiмдiлiгi жоғары жартылай өткiзгiш саланы ұйымдастыруға және жартылай өткiзгiш материалдардың әлемдiк нарығында тиiстi орын алуға жақсы мүмкiндiк бередi. Бұл материалдарды алудың бәсекеге қабiлеттi технологиялары мен құрылымдарын дамыту және жартылай өткiзгiш материалдардың ғылымды қажетсiнетiн өндiрiсiн құру Қазақстанды баламалы қуат көзi ретiндегi микроэлектроника бұйымдары мен фотогальваникалық жүйелер өндiрiсiнде жоғары дамыған елдердiң әлеуеттi серiктестерi қатарына шығарады. Сонымен қатар бүгiнгi күнi Қазақстанда әлемдiк нарықта бәсекеге қабiлеттi өнiмдi өндiруге бейiм фотоэнергетика мен электронды техника үшiн кремнийдi алудың жоғары тиiмдi, экологиялық таза технологияларына негiзделетiн қазiргi заманғы кәсiпорындары жоқ. Қазақстан ғалымдары бұрын отандық шикiзаттан металлургиялық және жартылай өткiзгiш кремний алу технологиясы саласындағы қолданбалы ғылыми зерттеулер жүргiздi. Күн батареялары мен жартылай өткiзгiштердiң жұмыс тиiмдiлiгi тазалық деңгейiне қарай алынатын кремнийдiң төменгi сапасы жүргiзiлген ғылыми зерттеулердiң негiзгi проблемасы болып табылады.
Осыған байланысты «күн сапалы» кремнийдi алу үшiн металлургиялық кремний мен силан шикiзатын тазарту процесi саласында ғылыми зерттеулер жүргiзу болжанады.
Қазiргi уақытта ғылыми-техникалық прогрестiң басым бағыттарының бiрiне наноматериалдар мен нанотехнологиялар жатады. Материалдар мен жүйелерге қағидатты жаңа сапа бере отырып, нанотехнологиялар адамдардың тыныс-тiршiлiгiнiң барлық қазiргi бар салаларында (автомобиль жасау мен компьютерлiк техникадан бастап емделудiң жаңа қағидатты әдiстерiне дейiн) прогрестi қамтамасыз етедi, сондай-ақ жаңа салалардың пайда болуына күмәнсiз алып келедi.
- Күн энергиясын тиімді пайдалану
Үлкен өлшемді Күн батареялары Күн коллекторлары сияқты тропикалық және субтропикалық аймақтарда бүгінде кеңінен қолданылуда. Әсіресе, әдістің осы түрі Жерорта теңізі елдерінде көп тараған. Бұл елдерде Күн батареяларын үй шатырларына орналастырады. Ал Испанияда 2007 жылдың наурыз айынан бастап жаңадан салынған үйлер Күн су жылытқыштарымен жабдықтала бастады. Ол ыстық суға деген сұранысты 30%-дан бастап 70%-ға дейін қамтамасыз ете алады. Сонымен қатар Күн батареялары Алматы облысындағы Сарыбұлақ ауылында күн электр станциясы салынып болып, іске кірісіп кетті. Құрылыс БҰҰ-ның қолдауымен жүргізілді. 1га жерді алып жатқан гелиостанция 20 метрлік 6 панельден құрылған, станция сағатына 52 киловатт электр энергиясын өндіреді.
Жылма-жыл Күн батареяларының түрлері жаңа технологиялық тұрғыдан жетілдіріліп, толықтырыла түсуде. Соңғы уақытта Санта-Барбарадағы Калифорния университетінің полимерлер және органикалық қатты бөлшектер орталығының мүшесі, Нобель сыйлығының лауреаты Алан Хигер мен Гванджудағы Корей ғылым және технология институтының ғылыми қызметкері Кванхе Ли мен олардың әріптестері тандемдік полимерлі Күн батареяларын жасап шығарды. Жаңа батареялар авторлары спектрдің кеңірек диапазонын қолдану үшін жұтылу сипаттамалары әр түрлі екі фотоэлектрлік ұяшықтарды бір бүтінге жалғастырды. Нәтижесінде батареяның пайдалы әсер коэффициенті 6,5%-ға тең болды. Күн батареясының бұл түрі өзінің арзандылығы және оны жасаудағы қарапайымдылығымен ерекшеленеді.
- Күн батареяларының қолдану аймағы
Жарты ғасырдан артық уақытта ғалымдар күн энергиясын алу және пайдаланудың түрлі жолдарын іздестірді. Күн технологияларын 4 топқа бөлуге болады: активті, пассивті, тура және тура емес(жанама).
Активті – түрлендіргіштермен бірге электромоторлар, әр түрлі механизмдер қолданылады. Күн энергиясы жарықтандыруда, вентиляцияда, ыстық сумен жабдықтауда қолданылады.
Пассивті – активтіден жүйе контурында механизмдердің болмауымен ерекшеленеді.
Тура – күн энергиясын түрлендіретін бір деңгейлік жүйелер.
Жанама – қажетті энергия түрін алу үшін көп деңгейлік түрленулер мен трансформациялау жүйелері.
Күн энергетикасының пассивті технологияларын қолданудың бір әдісі тұрғын үйлер мен кеңселерді жарықпен қамтамасыз ету, электр шамдарының орнына күн сәулесін пайдалану.
1767 жылы Орас Бендикт де Соссюр күн сәулесінің күшімен тағам дайындайтын пешті құрастырды. Қазіргі кезде оның жетілдірілген түрі кеңінен қолданылады. Бұл құрылғы отынды пайдалануды алмастырып, экологиялық жағдайдың жақсаруына әсерін тигізеді.
Күнмен қыздыру құрылғыларын резервуардағы суды жылытуға, шаруашылық қажеттіліктеріне қолданады.
1-су жылытқыш – коллектор;2- ыстық су жинақтаушы бак;3-душ;4-ас бөлме;5- жуынатын бөлме;
Күн энергетикасы қазіргі кезде қарқынды дамып келеді. Инженерлер тұтынушыларды осы саладағы жаңа жетістіктерімен қуантуда. Мысалы, SunRed компаниясының фотогальваникалық элементті электордвигательмен жұмыс істейтін Solar Bikе мотороллеры, Mitsubishi компаниясының күн және жел энергиясын пайдаланатын MiEV (Mitsubishi innovative Electric Vehicle) автомобильі.
- Күн энергиясының табиғаттағы маңызы
Фотоэлементтің Күн батареялары сияқты фотондар энергиясын электр энергиясына айналдыратын электрондық құрал екендігі аян. Сыртқы фотоэффект құбылысына негізделген ең алғашқы фотоэлемент физика ілімінде XIX ғасырдың аяғында пайда болды. Оны белгілі орыс ғалымы Александр Столетов жасап шығарған. Өндірістік масштабтардағы фотоэлементтердің пайдалы әсер коэффициенті орташа есеппен 16% болса, ең жақсы үлгілердікі –25%, ал лабораториялық жағдайларда 43,5%-ға дейін жетеді.
Фотоэлементтің жұмыс істеу принципі металдан (калий, барий) не жартылай өткізгіштен жасалған электродтың (фотокатод) бетіне электормагнит сәуле түсіргенде фотоэффект құбылысының пайда болуына негізделген. Фотоэлементтің сыртқы фотоэффект және ішкі фотоэффект құбылыстарына негізделіп жасалған түрлері бар. Мысалы: сыртқы фотоэффектіге негізделгені электровакуумды фотоэлемент болса, ішкі фотоэффектіге вентильді, жартылай өткізгішті, жаппалы қабатты фотоэлемент түрлері негізделіп жасалған. Соның ішінде жартылай өткізгішті кремний кристалынан жасалған фотоэлементтер (пайдалы әсер коэффициенті 15%-ға жуық) ғарыштық ұшу аппаратының қоректендіру көзі ретінде радиациялық құбылыстарды зерттеуде, т.б. жағдайларда да пайдаланылады. Сондай-ақ бүгінгі кезде фотоэлементтерді әр түрлі көлік түрлеріне – қайықтарға, электромобильдерге, гибридті автокөліктерге, ұшақтарға, дирижабльдерге, т.б. орнату мүмкіндігі бар. Италия мен Жапония сияқты мемлекеттерде фотоэлементтерді темір жол поездарының шатырына орналастырады. Соның ішінде Solatec LLC компаниясы Toyoto Prius гибридті автокөлігінің шатырына орналастыруға арналған жұқа қабыршақты фотоэлементтерді сатумен айналысады. Жұқа қабыршақты фотоэлементтердің қалыңдығы 0,6 мм ғана болғандықтан, ол автокөліктің аэродинамикасына еш әсерін тигізбейді. Күн батареялары мен фотоэлементтерден бөлек
Күн энергиясын электр энергиясына айналдыратын адамзат ойлап тапқан құрылғыларға Күн коллекторлары, Күн электр станциялары, гелиожүйелер, т.б. жатады.
Зерттеу бөлімі
3.1. Энергияны үнемдеу жолдары
Біздерге осы зерттеуді бастауымыздың себебі, күннен келетін энергияның біздергеде пайдасының бар екенінін дәлдегіміз келді, себебі кәдімгі батареяда зиянды заттар өте көп , оны ортасынан тең бөлетін болсақ ішінен жағымсыз иіс пен химиялық заттардың бар екенін көруге болады, сондықтан, зерттеу нысаны ретінде батареямен, пультпен жүретін машинаны алдық. Ол машинаның пультінің батареясы бітіп қалған еді, сондықтан біздер сол пультке өткізгіш сымдар арқылы күн батареясына жалғап, жүргізу арқылы машинанын орынын қозғалғандығын байқадық., батарея қолданбай ақ, күннен келген кішкене энергияның пайдалылығын және денсаулыққа зиянды емес екенін байқадық.
3.2. Энергияны пайдаланудың артықшылықтары мен кемшіліктері
Жоғарыда келтірілген мысалдардан біз адамзат үшін Күн энергетикасының ауадай қажет екенін түсінеміз. Күн энергиясын пайдаланудың өзіндік артықшылықтарымен қатар кемшіліктері де бар.
Атап айтсақ, артықшылықтары:
1) Күн энергиясы бәріне бірдей қолжетімді;
2) ол сарқылмайды;
3) қоршаған ортаға қауіпсіз;
кемшіліктері:
1) ауа райы мен тәуліктің уақытына тәуелді;
2) Күн энергиясын алу үшін қолданылатын құрылғылардың қымбаттылығы;
3) оны шағылдыратын бетті периодты түрде тазалап отыру қажет;
4) электр станциясының жанында атмосфера ысып кетеді;
5) энергияны аккумуляциялау қажет. Соған қарамастан Күн энергетикасына деген сұраныстар жыл сайын артып келеді. Біздер осы шамалы кемшіліктерді жою арқылы толық күнмен жүретін машина ойлап тапқымыз келеді.
Күн энергиясын күнделікті тұрмыста кеңінен пайдалану – бүгінгі күннің өзекті мәселелерінің бірі. Әсіресе, бұл мәселенің түбегейлі шешілуі қазіргі уақытта дүние жүзінде мұнай мен газ секілді отынның күннен-күнге қымбаттауынан туындап отырған негізгі проблемалардың толықтай шешімін табарына өз септігін тигізері сөзсіз. /слайд №9/
Себебі, осыдан 50 жылдай бұрын американдық ғалым Кинг Хуббертс айтқандай: «… Мұнай тек оны өндіруге кеткен электр энергиясы одан өндірілетін электр энергиясынан аз болған кезге дейін ғана электр энергиясының негізгі көзі ретінде саналады. Ал бұдан кейін мұнай өндіру оның бағасына қарамастан тоқтатылады». Ғалымдарымызға бұл тұжырым «К.Хуббертстің заңы» деген атпен белгілі. Күн батареясының
жұмыс істеу кестесі.
Қорытынды
Қорыта келе: Күн энергиясын өз мақсатымыз үшін пайдаланудың болашағы зор, себебі Жер бетіндегі энергия ресурстарының шектеулілігі күн энергетикасын дамытуды қажет етеді.
Ғалымдардың болжауынша 2050 жылға қарай Күн энергиясы адамзаттың электр энергиясына деген 20-25%-дай қажеттілігін өтей алады. Сол сияқты Халықаралық энергетикалық агенттіктің мәліметі бойынша 40 жылдан кейін Күн энергетикасы көмегімен атмосфераға көмірқышқыл газының түсуін жылына 6 млрд тоннаға дейін қысқартуға болады екен. Күн фотоэнергетикасы қуаттылығы соңғы жылдары бұрын-соңды болмаған жылдамдықпен жылына 30-40%-ға өсiп отырған гетероқұрылымдар негiзiнде кремний фотоэлементтерiне негiзделедi.
Қазақстан ғалымдары бұрын отандық шикiзаттан металлургиялық және жартылай өткiзгiш кремний алу технологиясы саласындағы қолданбалы ғылыми зерттеулер жүргiздi. Күн батареялары мен жартылай өткiзгiштердiң жұмыс тиiмдiлiгi тазалық деңгейiне қарай алынатын кремнийдiң төменгi сапасы жүргiзiлген ғылыми зерттеулердiң негiзгi проблемасы болып табылатындығ дәлелденді.
Сонымен қатар, қазіргі таңда барлығы Астанада өтетін Дүниежүзілік ЕХРО-2017 көрмесіне дайындықты болашақтың энергиясын іздеу және жасау жөніндегі озық әлемдік тәжірибелерді қарастыруда, бірақ олардың барлығы ересек адамдардың машиналарына, үйге қажетті энергияны алуға бағытталған, ал біздің ойымыз кішкентай балаларға экологиялық таза, олардың денсаулықтарына зиян келтірмейтін ойыншықтар ойлап табу, сондықтан біздер осы жобаны алдық.
Осындай тұжырымдар негізінде Күннен өндірілетін энергияның адамзат үшін сарқылмайтын байлық екендігіне әбден көз жеткізуге болады деп ойлаймыз. /слайд Ұсыныс
- Күн энергиясын күн батареясының көмегімен алу жолдары туралы ақпаратты тарату;
- Күн энергиясын батарея көмегі шаруашылыққа, тұрмыс-тіршілікке қалай пайдалау керектігін және пайдасының зор екендігін түсіндіру;
- Энергия көзін үнемдеу мақсатында күн батареясының тиімді, арзан түрлерін ойлап шығарып, күнделікті өмірге енгізу;