Проект экологически чистого дома

Проект экологически чистого дома
для Северо-Западного региона
(тезисы)
Введение
Проблема взаимодействия человека с природой – проблема вечная и одновременно
современная. Человечество связано с природным окружением
своим происхождением,
существованием и будущим. Человек - элемент природы, часть сложной системы “природаобщество”. Различные виды деятельности человека приводят к существенным отрицательным
изменениям окружающей среды. Реальностью сегодняшнего дня стали глобальные
экологические проблемы, ставящие под угрозу само существование человечества.
Актуальность предлагаемого проекта
В состав Северо-Западного района входит один город федерального подчинения - СанктПетербург; Ленинградская, Псковская и Новгородская области. Санкт-Петербург называют
второй столицей нашей страны. Но, с точки зрения порушенной экологии, его вполне можно
назвать первой. Санкт-Петербург испытывает техногенную нагрузку еще большую, чем Москва.
Здесь загрязнение самое высокое из-за преобладания экологически опасного производства.
Как почти везде по стране, основным источником загрязнения воздуха является
автотранспорт. На узких магистралях города, плотно закрытых зданиями, совокупный выброс в
продольных зонах дорожной сети составляет 250 тысяч тонн в год. В результате здесь растет
заболеваемость, прежде всего детей и подростков.
Каждый из нас несет ответственность за загрязнение окружающей среды. Поэтому
необходим вклад, в том числе и от обычных людей живущих в нашем регионе и нашей стране.
Поэтому и предлагается концепт экологического дома. Внедрение таких домов в регионе
сможет поспособствовать снижению экологически опасных выбросов за счет автономного
использования альтернативных источников. Также стоит отметить, что многие крупные
мировые автомобильные концерны уже разработали автомобили на водороде. Таким образом,
получая экологически чистое топливо в экологическом доме и используя его для своего
автомобиля, появится возможность внести значительный вклад в улучшение экологии региона.
Итак, рассмотрим более детально, как же возможно осуществить такой проект в условиях
нашего региона.
Цель проекта и суть решения
Целью проекта является построение концепции энергонезависимого от внешних
источников экологически чистого дома Северо-Западного региона с учетом солнечной
активности и розы ветров.
В ходе работы над проектом были поставлены следующие задачи:
развитие знаний об альтернативной энергетике, в том числе водородной;
активное использование полученных знаний для решения прикладных задач
энергетики и экологии.
Отметим, что реализация проекта позволит способствовать внедрению экологически
чистых источников энергии в современную жизнь населения, с целью улучшения и сохранения
экологии нашего региона, а также обеспечения энергетической независимости удаленного
жилья. Все это пока не используется, несмотря на большой потенциал.
Отметим, что в регионе
имеется много удаленных, находящихся вне общей
энергетической сети страны, населенных пунктов и частных домов. Надо отметить, что
проблема энергетической независимости становится все более актуальной. Тем более с учетом
того, что нефть по расчетам различных источников будет исчерпана в ближайшие 40-60 лет, а
альтернативы ей не придумали, то внедрение пора начинать уже сейчас.
Внедрение экологически чистых домов в повседневную жизнь жителей могло бы стать не
только фактором, улучшающим экологию, но и примером для больших производств, для
внедрения подобных технологий в промышленности.
Экологически чистый дом: методы и инструменты реализации
Проект представляет собой дом (представлен на макете), крыша которого покрыта
солнечными панелями
Рядом с домом устанавливается малая ветроэнергетическая установка (ветрогенератор).
Также дом оснащен электролизером и энергоустановкой на топливных элементах
Солнечные панели состоят из солнечных элементов. Один солнечный элемент не
производит достаточного количества электроэнергии, солнечные элементы собираются в
солнечных модулях для того, чтобы производить больше электричества.
КПД доступных в продаже модулей варьируется в пределах 5-15%. Это значит, что 5-15%
от количества солнечной энергии, падающей на солнечный элемент, будет трансформировано в
электричество. Исследовательские лаборатории во всем мире разрабатывают новые материалы
для СЭ с более высоким КПД (до 30%).
Мы предлагаем оснастить наш «альтернативный» дом ветрогенератором, а также
электролизером и электрохимической энергоустановкой на топливных элементах.
Принцип действия ветряных электростанций: ветер крутит лопасти ветряка, приводя в
движение вал электрогенератора. Генератор в свою очередь вырабатывает энергию
электрическую.
Энергия может не только использоваться напрямую, но и запасаться. В дневные часы,
когда энергопотребление снижается, электричество, генерируемое от солнца и ветра, идет не
только на энергообеспечение дома, а так же направляется на специальное устройство
называемое электролизер. Процесс электролиза с помощью электрической энергии
обеспечивает разложение воды на два газа - кислород и водород. Оба газа запасаются в
специальных резервуарах.
Таким образом, мы запасаем энергию с помощью простой дистиллированной воды. Под
действием электрического тока, поступающего от альтернативных источников энергии, разлагая
ее на водород и кислород.
Водород и кислород используются в топливных элементах для выработки электрической
энергии. В течение дня солнце питает приборы, при достаточном ветре, электричество
поступает от ветрогенератора. Избыточная энергия уходит на электролиз, при котором
происходит заполнение баллонов с кислородом и водородом. В пасмурные безветренные дни и
ночью, когда энергии от солнечных батарей и ветрогенератора становиться недостаточно,
накопленные газы пропускают через водородный топливный элемент.
Для реализации проекта необходимо учесть множество факторов, как, например
распределение солнечной энергии в течение года и дня, направление и силу ветров в
зависимости от сезона, потребление энергии в зависимости от времени суток.
План и сроки внедрения
В случае реализации данного проекта основные расходы пойдут на оборудование и составят
порядка 2 миллионов. При этом окупаемость данного проекта возможна по нашим оценкам уже
через 25 лет, что соизмеримо со сроком выплаты ипотеки. При этом видна явная экономия на
счетах за электроэнергию, отопление, а в будущем и за бензин для автомобиля, который будет
заменен водородом.
Заключение
Представленный проект экологически чистого дома в условиях Северо-Западного региона
– это первый шаг к улучшению экологической обстановки в регионе и использованию
альтернативной, в том числе водородной, солнечной и ветровой энергетики. Надеемся, что
сделанный нами шаг на пути к использованию альтернативной энергии – это лишь начало
большого пути в будущее, где мы и наши дети не будем думать об экологических проблемах и
научимся использовать природные ресурсы, не причиняя при этом вреда самой природе
Работу выполнили ученики 11 класса ГОУ лицея №179:
Самотканов Кирилл
Шпырков Артем
Мохнев Евгений
Руководители:
профессор, д.т.н., зав. лаб. ФТИ им. А.Ф. Иоффе Теруков Е.И,
учитель физики ГОУ лицея № 179 Бова Н.Л.
2
Участники мероприятия:
Для участия приглашаются старшеклассники, учащиеся образовательных учреждений
начального профессионального образования, студенты младших курсов образовательных
учреждений среднего специального и высшего профессионального образования, учителя,
специалисты системы общего и дополнительного образования детей, преподаватели, ученые и
специалисты учреждений высшего профессионального образования, учреждений науки, другие
специалисты, деятельность которых связана с развитием образования, науки, промышленности,
внедрением высоких технологий.
Финансирование мероприятия происходит согласно утвержденной смете городских массовых
мероприятий на текущий год. Финансовую поддержку осуществляет Комитет экономики и
промышленной политики Санкт-Петербурга. Особые призы и памятные подарки учреждены
ОАО «НПП РАДАР ММС».
Организационный взнос для иногородних участников составит 1 500 рублей.
Этапы проведения, место проведения конференции:
Проведение мероприятия предполагает 2 этапа:
1 этап-проведение научно-практических конференций в образовательных учреждениях разных
типов (общеобразовательных учреждениях, учреждениях дополнительного образования детей,
начального, среднего, высшего профессионального образования), обсуждение представленных
работ и представление лучших работ для участия во втором этапе конференции до 1 февраля
2010 года.
2 этап конференции 17 — 19 марта 2010 года в на базе Санкт-Петербургского городского
Дворца творчества юных, ведущих вузов и промышленных предприятий города.
Содержание конференции:
На юношеской конференции будут рассмотрены следующие вопросы:
















Использование высоких технологий в традиционных методах конструирования и
моделирования;
Наукоемкая продукция: микро- и нанотехнологии;
Высокие технологии в экологии, биологии, медицине, биотехнологии;
Фундаментальные исследования в физике твердого тела;
Высокие технологии и мониторинг;
Фундаментальные исследования и инновационные технологии;
Математическое моделирование и компьютерная физика;
Программирование, сеть Интернет;
Приборостроение;
Экономические и правовые аспекты развития высоких технологий;
Защита интеллектуальной собственности;
Современные компьютерные технологии в науке и образовании;
Проблемы безопасности и высокие технологии;
Взаимодействие компьютеризованных и социальных систем;
Человек в информационном обществе;
Петербург — форпост технического прогресса. Вклад Петербуржцев — ученых,
инженеров, конструкторов в науку и производство регионов России;
3
Предполагается работа педагогической секции «Высокие технологии в образовании», на
которую выносится обсуждение следующих проблем:







Интеграция наукоемких методов в общее и дополнительное образование;
Элективное образование как инновационная технология;
Взаимодействие различных типов образования;
Интернет как образовательное пространство;
Роль фундаментальности или технологичности в обеспечении эффективности
современного образования;
Образовательный аспект подготовки кадров для наукоемкого производства;
Использование высоких технологий в традиционных методах преподавания.
Конференция предоставит возможности для обсуждения новых инициатив и стратегий
совместной деятельности образовательных, научных и промышленных организаций.
Программа конференции: Программа конференции предполагает пленарное заседание,
дискуссии, стендовые доклады ( в том числе с представлением моделей, макетов), работу
секций, круглые столы, культурную программу.
Порядок организации и регламент работы конференции: до 1 декабря 2009 года создается
оргкомитет конференции, в который входят специалисты ГОУ «СПб ГДТЮ», ОАО «НПП
РАДАР ММС». До 10 февраля 2010 года формируется состав секций, состав экспертов для
рецензирования представленных на заседание секции работ, состав жюри для работы на секции.
После проведения работы секции на заседании жюри каждой секции определяется победитель,
рекомендуются лучшие работы для награждения, публикации, протокол передается в
оргкомитет.
Критерии оценки представленных работ: в исследовательских работах члены жюри
оценивают степень владения учащимися научным языком, умение излагать свои мысли в
письменной и устной речи, вести научную дискуссию, защищать свои идеи в устной беседе,
степень эрудиции, способность оперировать своими знаниями для ответа на вопросы. Для
оценки представленных моделей, макетов используются следующие критерии – умение
представить результат самостоятельной исследовательской деятельности при проектировании
новой технической системы или улучшения характеристик старой, новизна решения проблемы
на основе анализа разнородной информации ( специальной литературы, ресурсов глобальной
сети, своего опыта и опыта коллег и т.д.).
Балловая система оценки предусматривает 10 баллов как наивысший, складывающийся из
суммы баллов по обозначенным критериям.
Правила оформления тезисов, доклада для публикации
Материалы представляются в оргкомитет конференции по электронной почте до 1.02.2010 г. в
виде одного файла ( формат документа Word для Windows с расширением DOC или формат
текстового файла с расширением RTF ) .Файл должен содержать:
· наименование образовательного учреждения;
· почтовый адрес, телефон, факс, e-mail образовательного учреждения;
· название доклада, тезисов ( ЗАГЛАВНЫМИ полужирными буквами)
· фамилию, имя, отчество автора (ов);
4
· возраст, класс;
· фамилию, имя, отчество, должность, место работы научного руководителя;
· текст материалов не более 2-х страниц текста, шрифт Times New Roman, размер 12, интервал
межстрочный-одинарный, формат страницы-А4, формулы и рисунки вставить в текст как
ОБЪЪКТ;
· список использованной литературы располагать под заголовком «Литература».
Награждение:. Все участники конференции получают сертификат, лучшие работы будут
отмечены дипломами и призами, рекомендованы к публикации в сборнике «Будущее сильной
России- в высоких технологиях». По решению оргкомитета победители секций могут быть
представлены на соискание премии по поддержке талантливой молодежи в рамках
Приоритетного национального проекта «Образование» в номинации «научно-техническое
творчество и учебно-исследовательская деятельность».
Контакты: 191011 Санкт-Петербург, Невский пр. 39, Государственное образовательное
учреждение «Санкт-Петербургский городской Дворец творчества юных» , отдел науки, тел.
(812) 3101313, 3149155., факс ( 812) 3101414,
e-mail: [email protected].
Генеральный директор ГОУ «СПб ГДТЮ» В.Н.Киселев
5