Практическая работа физика-экология "Солнцебус в солнечном городе"

                                                             Солнцебус в солнечном городе

Введение

За последние годы значительно увеличилось загрязнение окружающей среды, достигшее колоссальных размеров использование и сжигание нефти, газа, угля, и другого   ископаемого топлива наносит значительный вред окружающей среде, отражается на здоровье и качестве жизни населения и ставит под угрозу устойчивость будущего развития на глобальном уровне. На данный момент ученые разрабатывают новые виды альтернативных источников энергии, а также внедряют уже существующие альтернативные источники энергии такие как: солнечная, водяная, ветреная и биоэнергетика. Проблема использования солнечной энергии на современном этапе развития из области научных изысканий и опытных разработок устойчиво переходит в сферу практического применения, а солнечная энергетика, как и другие виды возобновляемой энергии, становятся вполне конкурентоспособной, одним из самых чистых видов, методов и способов получения энергии. В Узбекистане большие возможности использования солнечной энергии, в году более 320 дней солнечные, наша страна превосходит многие регионы мира.

Задача

Данная работа направлена на поиск применения альтернативных источников энергии для уменьшения выбросов парниковых газов и содействовать замедлению изменения климата

Методы решения                                     

В предлагаемом проекте используется солнечная и ветряная энергия. Солнечная энергия –                      это кинетическая  энергия излучения, образующаяся в результате реакций в недрах Солнца. Поскольку её запасы практически неистощимы, ее относят к возобновляемым энергоресурсам.

Ветровая энергия - огромная энергия движущихся воздушных масс. Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Постоянно и повсюду на земле дуют ветры – от легкого ветерка, несущего желанную прохладу в летний зной, до                     могучих ураганов, приносящих неисчислимый урон и разрушения. Всегда неспокоен воздушный океан, на дне которого мы живем.

Учитывая, что в течение дня городские автобусы ездят по солнечным улицам, возможно установить на крышах автобусов панели солнечных батарей и ветряные генераторы для дополнительного использования кондиционера, телевизора, внутреннего, наружного освещения, и других электроприборов. А также пассажирам автобуса будет предоставлена возможность заряжать портативные устройства через USB порт. Также использование автономных систем работающих от солнечных панелей в городе таких как: светофоры, фонарные столбы, остановки (с дисплеем графиками и маршрутами автобусов, с часами и автоматом PAYNET), рекламные щиты (с подсветкой или светодиодным дисплеем), подсветка и освещение витрин супермаркетов.

Характеристики:

Солнечная батарея - max 7,7V _0.75A

Ветряной генератор - max 5V _0.50A

LED_1x-max 3V_0.10W     [13x]

автобус- LED- [4x] + (мотор-3V _0.25A)

Аккумулятор –max 3.7V_1A-[2x]

Сколько угля, нефти, газа нужно сжечь для получения израсходованной электрической энергии при  работе устройств и сколько углекислого газа выделится при этом:

Энергия = мощность ∙ время работы

Для нефти и угля                                                                                 

(масса топлива) = энергия \ удельная теплота сгорания

(объём углекислого газа) = (масса топлива)∙(удельное количество углекислого газа)

Для природного газа

(объём топлива) = энергия \ удельная теплота сгорания

(объём углекислого газа) = (объём топлива)∙(удельное количество углекислого газа)

Автобус – от солнечной панели: P₁=0.10 Вт·4=0.40 Вт, P₂=I·U=3V·0.25A=0.75 Вт

Р= P₁+P₂=0.40 Вт + 0.75 Вт=1.15 Вт, E=P·t=1.15 Вт·17ч=19,55 Вт·ч=0,01955 кВт· ч

m₁(нефть)= E\q=0,01955 кВт.ч\12.8 кВт.ч/кг=0.0015кг

V CO₂=0.0015кг ∙1,5м³/кг=0.0023м³

V (природный газ)= E\q=0,01955 кВт.ч\11.4 кВт.ч/м³=0.0017м³

V CO₂=0.0017 м³ ∙1,2м³\м³=0.0021м³

Охлаждение - от ветряного генератора: P=I∙U=5В∙0.5A=2.5 Вт,

E=P∙t=2.5 Вт∙17ч=42.5 Вт∙ч=0.0425 кВт∙ ч

m₁(нефть)= E\q=0.0425 кВт.ч\12.8 кВт.ч/кг²=0.0033кг

V CO₂=0.0033кг ∙1,5м³/кг=0.005м³

V (природный газ)= E\q=0.0425 кВт.ч\11.4 кВт.ч/м³=0.0037 м³

V CO₂=0.0037 м³ ∙1,22м³\м³=0.0045м³

Рекламный щит– от солнечной панели: P=0.10 Вт ∙3=0.30 Вт,

 E=P∙t=0.30 Вт∙12ч=3,6 Вт∙ч=0,0036 кВт∙ ч

m₁(уголь)=E\q=0,0036 кВт.ч\8.1 кВт.ч/кг²=0.0004кг

V CO₂=0.0004кг ∙1,7м³/кг=0.00075м³

m₂(нефть)= E\q=0,0036 кВт.ч\12.8 кВт.ч/кг²=0.00028кг

V CO₂=0.00028кг ∙1,5м³/кг=0.00042м³

V (природный газ)= E\q=0,0036 кВт.ч\11.4 кВт.ч/м³=0.00032 м³

V CO₂=0.00032 м³ ∙1,2м³\м³=0.00038м³

Светофор– от солнечной панели: P=0.10 Вт ∙3=0.30 Вт, E=P∙t=0.30 Вт ∙12ч=3,6 Вт∙ч=0,0036кВт∙ ч

m₁(уголь)=E\q=0,0036кВт.ч\8.1 кВт.ч/кг²=0.0004кг

V CO₂=0.0004кг ∙1,7м³/кг=0.00075м³

m₂(нефть)= E\q=0,0036кВт.ч\12.8 кВт.ч/кг²=0.00028кг

V CO₂=0.00028кг ∙1,5м³/кг=0.00042м³

V (природный газ)= E\q=0,0036кВт.ч\11.4 кВт.ч/м³=0.00032 м³

V CO₂=0.00032 м³∙1,2 м³\м³=0.00038м³

Фонарный столб– от солнечной панели: P=0.20 Вт, E=P∙t=0.20 Вт∙12ч=2.4 Вт∙ч=0,0024 кВт∙ ч

m₁(уголь)=E\q=0,0024 кВт.ч\8.1 кВт.ч/кг²=0.0003кг

V CO₂=0.0003кг ∙1,7м³/кг=0.0005м³

m₂(нефть)= E\q=0,0024 кВт.ч\12.8 кВт.ч/кг²=0.0002кг

V CO₂=0.0002кг ∙1,5м³/кг=0.00028м³

V (природный газ)= E\q=0,0024 кВт.ч\11.4 кВт.ч/м³=0.00021 м³

V CO₂=0.00021 м³ ∙1,2 м³\м³=0.00025м³

Остановка– от солнечной панели: P=0.10 Вт, E=P∙t=0.10 Вт∙12ч=1.2 Вт∙ч=0,0012 кВт∙ч

m₁(уголь)=E\q=0,0012 кВт.ч\8.1 кВт.ч/кг²=0.00015кг

V CO₂=0.00015кг ∙1,7м³/кг=0.00025м³

m₂(нефть)= E\q=0,0012 кВт.ч\12.8 кВт.ч/кг²=0.000094кг

V CO₂=0.000094кг ∙1,5м³/кг=0.00014м³

V (природный газ)= E\q=0,0012 кВт.ч\11.4 кВт.ч/м³=0.00011 м³

V CO₂=0.00011 м³ ∙1,2 м³\м³=0.00013м³

Supermarket– от солнечной панели: P=0.10 Вт∙5=0.50 Вт, E=P∙t=0.50 Вт∙12ч=6 Вт∙ч=0.006 кВт∙ ч

m₁(уголь)=E\q=0.006 кВт.ч\8.1 кВт.ч/кг²=0.0007кг

V CO₂=0.0007кг ∙1,7м³/кг=0.0013м³

m₂(нефть)= E\q=0.006 кВт.ч\12.8 кВт.ч/кг²=0.00047кг

V CO₂=0.00047кг ∙1,5м³/кг=0.0007м³

V (природный газ)= E\q=0.006 кВт.ч\11.4 кВт.ч/м³=0.00053 м³

V CO₂=0.00053 м³ ∙1,2 м³\м³=0.0007м³

Результат:

Роль энергии в поддержании и дальнейшем развитии цивилизации неоспорима. За время существования нашей цивилизации много раз происходила смена традиционных источников энергии на новые, такие переходы играли очень важную роль во всем развитии человечества и в экономическом развитии каждой страны.

Применение возобновляемых источников энергии поможет сократить выбросы вредных веществ CO₂ в атмосферу:

Название	Уголь	Нефть	Природный газ
Автобус		0.0023м3	0.0021м3
Охлаждение		0.005м3	0.0045м3
Рекламный щит	0.00075м3	0.00042м3	0.00038м3
Светофор	0.00075м3	0.00042м3	0.00038м3
Фонарный столб	0.0005м3	0.00028м3	0.00025м3
Остановка	0.00025м3	0.00014м3	0.00013м3
Supermarket	0.0013м3	0.0007м3	0.0007м3

И содействовать замедлению изменения климата.

Я выбрала эту тему, так как она кажется, на мой взгляд, очень интересной и актуальной. Я считаю, что за альтернативными источниками энергии стоит будущее. А уже сейчас мы должны думать, какую планету мы оставим своим потомкам. Я не думаю, чтобы людям на Земле было все равно, в какой среде будут расти их дети и внуки.