Свет наш, Солнышко, скажи!

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение города Ульяновска

 «Гимназия № 30 им. Железной Дивизии» 

СВЕТ НАШ, СОЛНЫШКО, СКАЖИ!

Конкурс-парад социально значимых проектов

«Чистота родного края»

Работу выполнил:

Магин Вячеслав Алексеевич

ученик  1 класса  А

г. Ульяновска,

ул. Кольцевая, д.39, кв.34.

Научный руководитель:

Хрипунова Марина Вячеславовна,

учитель начальных классов

mv_ul@mail.ru 8-963-128-78-45

г. Ульяновск, 2024

С О Д Е Р Ж А Н И Е

      Введение

1. Основные виды источников энергии
2. Лаборатория Солнца
3. Простые устройства, сохраняющие окружающий нас мир
4. Итоги анкетирования
5. Практическая значимость проекта

Заключение

ВВЕДЕНИЕ

 Мы  - жители одной планеты Земля. Наша Земля вращается вокруг самой замечательной звезды - Солнца. Солнышко одно для всех землян, но такое разное: кому-то светит ярко и греет, кому-то только светит, но не греет, а от кого-то прячется на несколько месяцев. Солнце -  это  естественный  источник света. Но ночью оно не светит, и  мы включаем свет.

Недавно мы переехали в новую квартиру,  и на потолке в коридоре я обнаружил какую-то коробочку. Сначала я подумал, что это камера видеонаблюдения, но потом мама мне объяснила, что это-датчик присутствия для экономии электроэнергии.  Мне стало интересно, что такое энергия и как ее добывают? Почему мы должны ее экономить? Есть ли связь между электроэнерией и окружающим миром?

Цель моей работы: исследовать используемые человеком источники энергии и наглядно показать возможность использования солнечной энергии в быту.

Предмет исследования: источники энергии

Объект исследования: солнечная энергия

В начале своего исследования я выдвинул гипотезу: солнечная энергия является одной из безопасных альтернативных   видов энергии, которые можно и нужно использовать в быту.

Для выполнения исследовательской работы я поставил перед собой задачи:

• познакомиться с научной литературой по данному вопросу;

• познакомиться с историей использования солнечной энергии;
• выяснить, как и где можно использовать солнечную энергию;
• проанализировать потребление электроэнергии обычными жителями нашего города (на примере моих одноклассников, друзей и родных);
• показать работу солнечной батареи на примере смоделированной системы освещения фермы;
• подготовить буклет «Увлекательные опыты: что можно сделать с помощью солнца».

Для достижения поставленных задач были использованы такие приемы  и методы исследования: изучение литературных источников; опытно-экспериментальная работа; социологический  опрос; наблюдение; моделирование.                                            

1. Основные виды источников энергии

Энергия – это то, без чего невозможно существование не только человека, но и всего живого на земле. Поэтому вопросы, связанные с использованием различных источников энергии и их воздействия на окружающую среду будут стоять перед человечеством всегда. Невозобновляемые источники энергии – это природные запасы веществ и материалов, которые могут быть использованы человеком для производства энергии.

ДЕРЕВО. Использование дерева давно перестало быть актуальным ввиду катастрофического оскудения его запасов. Уничтожение лесов, наверное, самый первый значимый ущерб, который был нанесён природе энергетической деятельностью человека

УГОЛЬ.  При добыче угля:  возникают глубокие воронки и нарушается целостность пластов горных пород;  сносится огромный слой почвы, уничтожается растительность;  пустоты под землёй приводят к огромным провалам на её поверхности. Влияние на водные ресурсы:  нарушается гидрологический режим поверхностных и подземных вод, водные ресурсы истощаются;  в подземные и поверхностные водные объекты попадают хозяйственно-бытовые и сточные воды от предприятий угольной промышленности и населённых пунктов. 

Происходит загрязнение воздушной среды газами и твёрдыми частицами (угольная пыль, зола), это отражаются на здоровье человека.

НЕФТЬ.  Нефтяная промышленность оказывает отрицательное влияние

на окружающую среду. При добыче нефти случаются аварии, в результате которых происходят разливы нефти. Она загрязняет почву, поверхностные и подземные воды, уничтожает растительность и животный мир.

ГАЗ.  Газовая промышленность оказывает негативное влияние на окружающую среду, влияют на поверхностные воды, растительность и животный мир, загрязняют почву.  А в худшем случае — эти вещества попадают в овощи и фрукты. 

С давних пор человеку стало понятно, что запасы  нефти, газа и угля могут закончиться. Некоторые учёные уже пытаются точно рассчитать, когда это произойдёт.

Сегодня люди всё чаще стали задумываться о возвращении к возобновляемым природным источникам. К ним принято относить Солнце, воздух (ветер), воду.

2 Лаборатория Солнца

Солнце является основным источником энергии на Земле. Жизнь на Земле зависит от потока энергии, образующейся в результате термоядерных реакций, идущих в недрах Солнца. Количество энергии, посылаемой Солнцем на Землю, трудно себе представить. За 15 минут Солнце посылает нам столько энергии, сколько хватило бы всему человечеству на целый год. Но из огромного количества энергии, выделяемой Солнцем, только небольшая часть попадает на Землю. Часть  солнечной энергии немедленно отражается обратно в космическое пространство.

Мы можем использовать солнечную энергию в разном виде: непосредственное использование света; движение ветра, воды, возникающее от нагревания Земли солнечными лучами; солнечная энергия, накопленная в растениях.

Одно из первых упоминаний об использовании энергии солнца найдено в Китае во времена династии Хань (220 — 201 гг. до н.э.). Там использовались вогнутые зеркала из сплава латуни с оловом  для зажигания факелов от «солнечного огня» во время религиозных жертвенных ритуалов.

Леонардо да Винчи (1452 — 1519) провел серию экспериментов с большим параболическим зеркалом, устройство вырабатывало тепловую энергию для красильной промышленности, даже сохранились книги с чертежами установки.

В 1774 г. Антуан Лоран Лавуазье (1743 — 1794 гг.), известный химик и один из основателей современной химии, открывший роль кислорода в горении, сконструировал линзы для концентрации солнечного излучения. Система линз была построена на тележке и использовалась в качестве солнечной печи. Линзы позволяли достигать высоких температур и использовались для плавления и изучения чистой платины, исходя из этого можно сделать вывод, что достигалась температура равная 1780 ° C.

Первые в мире солнечные батареи на базе этих элементов были установлены на крыше одного из зданий в Нью-Йорке в 1884 году.  В конце апреля 1954 года сотрудники лаборатории Bell Labs в американском штате Нью-Джерси представили первую «солнечную батарею». ( Приложение 3)

3. Простые устройства, сохраняющие окружающий нас мир.

Каждый из нас может впустить в свою жизнь больше Солнца. И сделать это не так уж сложно. В настоящее время специалисты, работающие над этими вопросами, достигли больших успехов. Создано огромное количество устройств, использующих солнечную энергию. Можно с уверенностью говорить, что они постепенно входят в жизнь обычных людей, так как их стоимость с каждым годом снижается.

Самыми распространенными способами использования солнечной энергии

являются установки, не требующие капитальных вложений, но дающие необходимую энергию для бытовых нужд, таких как сушилки, печки, коллекторы, опреснители воды, концентраторы, фотоэлементы и многие другие.

(Приложение 1)

Опреснители воды. Для жизнедеятельности человека в пустынных районах необходимо наличие пресной воды. Многие пустынные районы имеют значительные запасы соленой воды, и намного дешевле ее опреснять, чем привозить из других мест.

Солнечная печь. Солнечную печь можно сделать, используя лист картона,покрытого фольгой. Такие простые и доступные материалы делают эту печь максимально дешевой и доступной

Солнечные сушилки. Солнечная энергия широко используется для сушки плодов, сена, лекарственных трав в нашей стране. В настоящее время наиболее удобными и эффективными являются солнечные сушилки. Они просты в устройстве, легко переносятся и удобно хранятся

Нагревание воды. Солнечную энергию ловить достаточно легко, сложнее ее сохранить. В настоящее время разработаны простые модели устройств для нагрева воды, которые можно изготовить своими руками. Так, например, в частных домах можно увидеть самодельные души, которые греют воду при помощи солнечных лучей.

Самый простой способ - черный бак или бочка, расположенная на солнце. Таким образом, у вас нагреется вода в ясный летний день, например, для душа. А если подобный бак поместить в ящик со стеклянной крышкой, хорошо изолировать, а затем расположить на южную сторону, то вода будет

оставаться теплой в прохладный и облачный день

Солнечный коллектор. Наиболее распространенными солнечными установками являются солнечные коллекторы. Изготовление коллектора – увлекательное занятие. Такая солнечная установка будет удобной и полезной вещью в любом доме и на дачном участке. Солнечный коллектор нагревает воду постепенно, но достаточно быстро и постоянно. В зависимости от объема бочки количество воды в коллекторе может быть от 60 до 90 литров.

Солнечная бочка. Это устройство эффективно для нагрева воды как в жаркие летние, так и в прохладные, ветреные дни, и даже зимой. Летом вода в бочке прогревается примерно до температуры 85 0С, а зимой при прямом попадании солнечных лучей примерно до 30–40 0С. Солнечная бочка – незаменимый атрибут для садовых участков, ее можно изготовить своими руками из подручныхсредств.

Гелиотеплицы. Одной из перспективных областей использования солнечной энергии в сельскохозяйственном производстве является  строительство гелиотеплиц. Днем в них осуществляется аккумуляция солнечной энергии, а ночью эта аккумулированная теплота передается потоку воздуха, который обогревает теплицу.

Активные системы отопления домов. Каждая семья мечтает жить в теплом уютном доме и тратить на это как можно меньше средств из семейного бюджета. Эта мечта вполне достижима благодаря разработкам в области отопления домов энергией Солнца. Системы, использующие солнечную энергию для отопления, идеально подходят для загородного  дома, дачи, коттеджа. Такие системы отопления и горячего водоснабжения экономичны, комфортны и являются экологически чистыми.

Вывод: системы, работающие на солнечной энергии, не требуют больших затрат при эксплуатации. Солнечные установки могут применяться в системах отопления, охлаждения, нагревания воды, получения электричества, сушки, опреснения воды и во многих других сферах.

4. Итоги анкетирования

 Я решил узнать о потреблении электроэнергии жителями  нашего города. Для этого я провел анкетирование среди моих одноклассников, знакомых и родственников. Респондентам было задано 3 вопроса:

1. Ведете ли вы ежемесячный учет расхода электроэнергии?

Более 90% респондентов ведут учет данных о расходовании электроэнергии, но скорее в экономических целях.

2. Какое количество кВт в месяц в среднем тратит ваша семья и сколько в семье человек? Из диаграммы ниже видно, что семья из 2-х человек тратит от 100 кВт /месяц, в больших семьях эта цифра доходит до 500.

3. Используете ли вы энергосберегающие приборы? Если да, то какие?

Результаты оказались ожидаемыми: Кроме энергосберегающих ламп/приборов, только в одной семье используют датчики присутствия/движения.

Вывод: К сожалению, тема энергосбережения не так популярна, как, например, сортировка мусора. И люди, в большинстве своем, даже не задумываются над тем, что электричество нужно и можно экономить.

4.           5. Практическая значимость проекта

В рамках исследования мы с папой   смоделировали  систему освещения фермы с помощью солнечных батарей . Цель создания макета – простым и наглядным образом  показать своим одноклассникам , что можно использовать солнечную энергию в быту, а также вызвать интерес и стремление к экономии ресурсов и заботе об окружающем мире.( Приложение 2 и 3) Всё что нужно: модель домика, солнечные панели, аккумулятор (powerbank), шуруповёрт, паяльник, термоклей, провода, лампочки (светодиодные), мини включатель, распределительная коробка,  плоскогубцы, кусачки, паяльный флюс, припой, термоусадочные трубочки, изолента, двусторонний скотч, болтики и гайки  сначала мы с папой построили схему подключения(см рис 7), затем собрали необходимые материалы и начали работу :

1. Припаяли провода к лампочкам;
2. Припаяли провода к выключателям;
3. Установили лампочки с помощью двустороннего скотча на свои места;
4. Установили выключатели (при помощи термоклея);
5. Собрали распределительную коробочку, установив на них болтики с гайками (они необходимы для фиксации контактов). При помощи двустороннего скотча прикрепили на свободную стенку домика;
6. Протянули провода от лампочек и выключателей в распределительную коробку. И посадили концы проводов на болтики и стянули гайками;
7. Солнечную панель положили на крышу домика. Для надежной фиксации использовали двусторонний скотч.
8. Аккумулятор подсоединили к панели;
9. И последним этапом стало  подсоединение энергоустановки (солнечной панели и аккумулятора) к нашей проводке в домике.

  Создание солнечной установки – увлекательный процесс. Вы можете совершенствовать ее, освоив основные принципы, и создавать все более и более эффективные установки.

Заключение.

В настоящее время солнечная энергетика является одним из наиболее быстрорастущих и перспективных направлений в области возобновляемых источников энергии. Используя солнечную энергию, мы подражаем природе. И это так же естественно, как пить воду и дышать воздухом. А главное, используя солнечные системы для обогрева и освещения, можно не беспокоиться о своем здоровье и здоровье близких. Солнечная установка снижает применение других видов топлива, в результате использования которых увеличивается количество выбросов парниковых газов, а значит, солнечная энергия противостоит парниковому эффекту. Используя энергию Солнца, вы вносите значительный вклад в сохранение природы родного края и экосистем Земли в целом, то есть делаете наш мир более комфортным и здоровым. Использование энергии Солнца, безусловно, выгодно с экономической точки зрения.  

Вывод: В процессе выполнения этой работы я очень многое узнал для себя нового и интересного про энергию, познакомился с современными световыми системами и технологиями. Я приобрел опыт сбора, накопления, обработки и изучения информации по теме. В дальнейшем я планирую продолжить изучение этого вопроса. С полной уверенностью могу заявить, что моя  гипотеза  подтвердились.    

Я думаю, что мне это удалось достичь своей цели.  Докажу почему. Узнав так много о солнечной энергии, я поспешил поделиться полученными знаниями со своими одноклассниками. Ребят заинтересовали опыты с применением солнечной энергии. Поэтому дополнительно мы разработали буклет с увлекательными заданиями и опытами. (Приложение 4.)

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Будущему отличнику! Детская энциклопедия для младших школьников.-Ростов н/Д:Владис ,2024.-112 с.
2. Крас ная книна России. Оксана Скалдина.-22-е изд.,доп, и перераб.-М.:Эксмо,2014.-272с.
3. Большая Детская Энциклопедия. - АСТ  «Астрель», 2000. – с.140-144  
4. Электротехника с основами электроники:учеб.пособие/Ю.Г.Синдеев.-Ростов н/Д:Феникс,2018.-407с.
5. Безруких П. Возобновляемая энергетика: сегодня-реальность , завтра- необходимость. — M.: Лесная страна, 2007. — 120 c —
6. https://право.информ2000.рф/ekologiya/ekologiya39.pdf
7. https://istina.msu.ru/publications/article/17839578/
8. https://uchebnik-i-tetrad.com/2331_Chitat_onlajn_uchebnik_po_ekologii_za_9_klass_Alekseev/index.html#prettyPhoto
9. https://econrj.ru/index.php?route=blog/article&blog_category_id=72&article_id=148
10. https://russia.duck.consulting/maps/357/2018
11. https://www.maam.ru/detskijsad/kartoteka-opytov-s-solncem.html