Речь

Речь
Тема: «Вторая солнечная батарея своими руками».
Здравствуйте, меня зовут Сенников Михаил, я учусь в 6 «А» классе школы № 56.
Третий год я интересуюсь способами использования солнечной энергии.
В 2011 году я предпринял попытку изготовления солнечной батареи для получения
электрического тока. Из транзисторов на германиевой основе мне удалось собрать
маломощную солнечную батарею, которая смогла обеспечить работу электронных часов
и свечение светодиодов различных видов.
Мне захотелось продолжить свои исследования в этом направлении. И я решил
сделать устройство, способное собирать и накапливать солнечное тепло, например,
солнечную батарею для нагрева воды, которая была бы полезна в быту.
Цель: изготовить водонагревающую солнечную батарею и определить
эффективность ее работы.
Задачи:
 изучить современные технологии использования солнечной энергии;
 разработать предположительные варианты конструкции солнечной батареи для
нагрева воды;
 подобрать материалы и конструкции для изготовления солнечной батареи;
 собрать солнечную батарею для нагрева воды;
 изучить эффективность работы солнечной батареи в разных условиях и
определить область ее применения в быту.
Методы работы:
 Изучение литературы;
 Подбор материалов и доступных в быту конструкций для изготовления батареи;
 Испытание изготовленного устройства;
 Анализ результатов испытания.
Изучая литературу, я узнал, что солнечные батареи широко используются на
космических аппаратах, космических станциях и зондах. В странах, где активность
солнца достаточно велика, солнечные батареи установлены на многих зданиях и служат
для получения электроэнергии и/или нагрева воды.
В последнее время все чаще рассматриваются проекты использования солнечных
батарей для работы транспортных средств, например, электромобилей и морских судов.
Все виды солнечных батарей используют для своей работы солнечную радиацию.
Солнечная радиация – это излученная Солнцем энергия, которая улавливается земным
шаром, в основном, в виде света и тепла, и является первичным источником для всех
физико-географических процессов, происходящих на земной поверхности и в
атмосфере. Следует отметить, что термин в данном случае не означает радиацию в
«бытовом» смысле этого слова, т.е. не означает ионизирующее излучение.
При создании нашей солнечной батареи мы руководствовались следующими
положениями:
– батарея должна быть дешевой;
– батарея для нагрева воды должна состоять из медных трубок, т.к. медь обладает
максимальной теплопроводностью по сравнению с другими металлами;
– трубок должно быть как можно больше, чтобы площадь поглощения света
поверхностью трубок была максимальной;
– все детали должны быть окрашены в черный цвет, чтобы поверхностью устройства
тепла поглощалось как можно больше;
– батарея должна быть защищена от потери тепла и от воздействия атмосферных
осадков.
Следуя выбранным положениям, в качестве основного элемента батареи мы взяли
змеевик охлаждения от старого холодильника. Для защиты нагревающего змеевка от
теплопотерь мы использовали старую оконную раму и гофрированный картон от
мебельной упаковки в качестве задней стенки. Кроме того, нам понадобились черная
матовая эмаль и полиэтиленовая пленка.
Как я делал солнечную батарею?
 Сначала ножовкой я отпилил от оконной рамы форточку.
 Потом при помощи скобяного пистолета я прикрепил к оконной раме змеевик от
холодильника, а также заднюю стенку из картона, предварительно отогнув концы
змеевика наружу.
 После этого все детали будущей батареи (раму, заднюю стенку и змеевик) я покрасил
черной матовой эмалью. Матовая эмаль позволяет поверхности стать бархатистой и
снизить отражение солнечных лучей.
 Далее для защиты от осадков и дополнительной теплоизоляции я обил оконную раму
и заднюю стенку полиэтиленовой пленкой.
 Для подключения к источникам воды мы взяли полиамидную трубку для аквариумов,
купленную в зоомагазине.
 Для защиты от осадков и дополнительной теплоизоляции я обил оконную раму и
заднюю стенку полиэтиленовой пленкой.
Затем мы с папой приступили к измерениям температуры воды, проходящей через
батарею. Мы проводили измерения в разное время дня при различных погодных
условиях. Было проведено 8 экспериментов в период с конца августа по конец сентября.
По результатам измерений мы рассчитали мощность батареи при различных
погодных условиях и времени дня.
Мощность рассчитать несложно. Для этого нужно умножить скорость течения воды
через батарею на измеренную разницу температур до и после батареи, а затем умножить
на 4,187 джоулей. Полученная величина будет мощностью выраженной в ваттах.
Мы установили, что мощность батареи менялась от 60 ватт до 197 ватт. Средняя
мощность составила 116 ватт.
Мы сравнили среднюю мощность нашей батареи с мощностью используемых в
быту нагревательных приборов. Получилось, что нагревающая способность нашей
батареи в 17 раз меньше, чем у чайника и утюга, и в 4,3 раза меньше, чем у маленького
кипятильника. Однако батарея оказалась значительно мощнее любой из ламп
накаливания, используемых у нас дома.
Мы оценили эффективность нашей батареи, рассчитав коэффициент ее полезного
действия. Средний КПД составил 11,6 % от всей солнечной энергии, попадающей на
батарею.
Мы определили варианты использования нашей солнечной батареи в быту:
– нагрев воды для полива садовых растений;
– подогрев воды для бани. Расчет показал, что батарея способна нагреть воду в
30 литровом баке, помещенном внутри бани, до 58 °С за световой день.
Выводы
 Я ознакомился с современными технологиями использования солнечной
энергии.
 Мы с папой разработали и изготовили солнечную батарею для нагрева воды.
 Я испытал солнечную батарею при разных погодных условиях и получил
следующие результаты:
– мощность батареи колебалась от 60 ватт до 197 ватт;
– средняя мощность составила 116 ватт;
– по средней мощности наша солнечная батарея значительно слабее
электроутюга, электрочайника и кипятильника, но мощнее любых используемых
в быту ламп накаливания, если их использовать для нагрева воды;
– средний коэффициент полезного действия нашей солнечной батареи
составляет 11,6 %;
– нашу батарею можно использовать для садовых и бытовых нужд.
Заключение
Моя солнечная батарея – это попытка использования дешевой и экологичной
энергии.
Нами сделаны верные предположения по выбору материалов и конструкции
устройства солнечной батареи для нагрева воды.
Батарея имеет низкую себестоимость. Большая ее часть изготовлена из материалов,
подлежащих
утилизации.
Дополнительные
материалы
(аэрозольная
краска
и
полиэтиленовая пленка) обошлись в 250 руб.
Наша батарея является пробной и ее при испытаниях были выявлены следующие
недостатки:
– узкое сечение трубки змеевика оказывает большое сопротивление течению воды и
способствует образованию воздушных пробок;
– маленькая
площадь
поверхности
змеевика
не
обеспечивает
хорошего
светопоглощения.
В будущем я планирую доработать солнечную батарею, изготовив змеевик из
медной трубки большего сечения с большим числом изгибов, и использовать ее для
бытовых нужд в саду. Особенно это важно в засушливый, пожароопасный период лета,
когда топить печи нежелательно.
Спасибо за внимание