Конкурс «Природа малой родины». 1 место среди индивидуальных работ
Проект «Автономный уличный фонарь для города Бреста с горизонтальным ветрогенератором и солнечными панелями»
Автор – Тимофей Оверчук, учащийся 7 «В» класса ГУО «Средняя школа № 13 г. Бреста имени В.И. Хована». Руководитель – учитель географии высшей квалификационной категории Агеевец Александр Михайлович
Энергоэффективность и энергосбережение
должны стать ключевым принципом жизни каждого белоруса.
А.Г. Лукашенко
Информационная характеристика экологического проекта
Актуальность проблемы
Перед всеми субъектами республики стоит важная задача – воспитать гражданина, которому присущи высокая экологическая культура и культура энергопотребления. Этот социальный заказ общества может реализоваться в рамках соответствующей образовательной среды, которая базируется на методах, подходах, учитывающих знания об энергопотреблении, энергосберегающих технологиях, наиболее безопасных для окружающей среды и человека.
Проблема энергосбережения в последние годы приобрела особую актуальность. В мире предпринимаются огромные усилия по внедрению инновационных решений и технологий, позволяющих сократить потребление электроэнергии. Для Республики Беларусь, не обладающей значительными запасами углеводородных ресурсов, вопросы энергосбережения всегда были приоритетны, а в свете значительного повышения мировых цен на природный газ и нефть стали особенно острыми.
Уменьшение количества потребляемой энергии и энергосбережение в рамках нашего города – очень важный вопрос для всех нас, так как сегодня Беларусь импортирует 90% от необходимого количества энергоносителей.
Уличное освещение — это серьезный потребитель электроэнергии.
В Бресте насчитывается 28 551 уличный фонарь.
Из них 1 791 – на светодиодных лампах;
1 000 КВЭС (малые фонари);
25 760 – ДНаТ.
Мощность данных осветительных приборов – от 70 до 250 Вт. Режим горения уличных фонарей меняется раз в пять дней и согласовывается в обязательном порядке с горисполкомом и ГАИ.
Режим работы уличного освещения в Бресте
В КУП «Брестгорсвет» сообщили, что уличное освещение в городе включают в 18.30 и отключают, в соответствии с решением Брестского горисполкома, «в целях оптимизации расходования энергетических ресурсов и экономии бюджетных средств» с 22.00 до 5.00. Освещают в основном центральные улицы, и это составляет 40% от общего числа уличных фонарей.
В частном секторе (Катин Бор, Речица, Пугачевка и др.) отключают с 1.00 до 5.00 все уличные фонари.
Мы рассчитали расход количества электроэнергии за сутки. Самые распространенные лампы, применяемые в уличных фонарях, – мощностью 250 ватт. Такая лампа 1 киловатт электроэнергии «сжигает» за четыре часа. В зимнее время уличные фонари горят по 12 часов – это 3 киловатт/часа.
3х28551=85 653 кВт, исходим из того, что 60% уличных фонарей не работают, составляем пропорцию:
85 653 – 100%
Х - 40%
Х= 85653х40/100 = 34 261 кВт – расход электроэнергии за сутки в зимний период.
Если мы научимся и здесь минимизировать затраты, это позволит сберечь природу от разрушения и загрязнения в нашем городе.
Автор проекта: Оверчук Тимофей, учащийся 7 «В» класса.
Руководитель проекта: Агеевец Александр Михайлович, учитель географии высшей квалификационной категории, заместитель директора по учебной работе.
Учреждение образования: ГУО “Средняя школа № 13 г. Бреста имени В.И. Хована”
Сроки реализации проекта: сентябрь 2018 – май 2019 года.
Описание проблемы
После захода солнца в неосвещенных местах городов порой находиться небезопасно и некомфортно. Повсюду поставить столбы и протянуть к ним электричество довольно накладно и не всегда возможно, особенно если это район новостроек. Обычно освещение организуют только в центре, а на окраинах экономят. Поэтому было придумано экономичное решение – уличные фонари на солнечных батареях с дополнительной установкой горизонтального ветрогенератора. Технологический уровень использования этих альтернативных источников энергии выводит уличное освещение на новый уровень развития.
Такие автономные фонари появились уже во многих европейских городах. Их устанавливают на магистралях, улицах, в парках. Особенно они востребованы там, где есть трудности при подводе электричества. Помимо осветительной функции, фонари на солнечных батареях часто применяют для декоративной подсветки зданий на улице.
Принцип работы
Самый распространенный способ использования солнечной и ветровой энергии – это преобразование ее в электрическую. На этом принципе и построены уличные фонари. В их конструкции предусмотрены небольшая солнечная батарея (размеры зависят от мощности светильника), ветрогенератор и аккумулятор. Фотоэлектрические элементы в составе солнечных батарей вырабатывают электрический ток в дневное время под действием солнечного света. Ветрогенератор – за счет передачи вращения лопастей на генератор и на этот же аккумулятор. Выработанное электричество накапливается в аккумуляторе и в ночное время расходуется для работы уличного фонаря.
Кроме того, в фонаре присутствует блок управления, автоматически включающий их в темное время суток освещение.
На эффективность работы уличных фонарей с солнечными батареями сильно влияют погодные условия в том или ином районе Беларуси, а также застройка высотными зданиями. Если световой день короткий, то аккумулятор зарядится не полностью. В результате его энергии не хватит для работы на всю ночь. Кроме того, к сбоям в работе уличного фонаря могут привести отрицательные температуры.
То же можно сказать о продолжительной жаре, которая вызывает перегрев и поломку полупроводников. Если планируется устанавливать фонари в жарком климате, то в некоторых случаях стоит предусмотреть систему охлаждения. Есть и еще один неприятный момент. Защитное стекло солнечной батареи на улице загрязняется, из-за чего снижается эффективность ее работы. Поэтому и возникла идея добавить ветрогенератор.
Почему мы выбрали именно горизонтальный вариант ветрогенератора.
К отрицательным свойствам ветровых генераторов с вертикальной осью вращения можно отнести:
Цель и задачи проекта, объект и предмет исследования
Цель: разработать проект по модернизации уличных светильников, используемых в городе Бресте, с поэтапным переходом на альтернативные источники энергии.
Достижение цели проекта позволит решить исходную проблему и приведет к снижению неоправданных потерь электроэнергии и минимизации затрат за ее приобретение.
Объект исследования – энергосбережение в городе Бресте.
Предмет исследования – возможность энергосбережения в городе с использованием альтернативных источников энергии.
Для достижения поставленной цели мы решали следующие задачи:
Ожидаемые результаты проекта:
Проектный продукт – чертежи солнечных панелей и ветрогенератора, изготовление автономного уличного фонаря.
Методы реализации проекта
Математические расчеты по приобретению солнечных панелей и ветрогенераторов
Обратимся к сайту http://brest.sol-batery.ru/solnechnye-batarei/avtonomnaya-solnechnaya-energosistema-sanset.html [1] по поводу приобретения солнечных панелей и оборудования к нему.
АСЭ «Сансет» – наиболее бюджетное решение для электроснабжения маломощной аппаратуры, каковой является уличный фонарь. Номинальная мощность инвертора составляет 300 Вт, пиковая мощность – 400 Вт. Данный комплект способен обеспечить ночное освещение уличного фонаря.
Основное оборудование системы включает в себя:
Стоимость комплекта составляет 1816 рублей.
Обратимся к сайту https://msk.manblan.ru/prices/maglev/ [6] по поводу приобретения ветрогенератора и оборудования к нему.
Ветрогенератор вертикальный «Маглев» 300Вт, лопасти – алюминий, скорость страгивания – 1 m/s, скорость старта выработки – 2,5 m/s, скорость старта заряда АКБ – 3,5 m/s, номинальная скорость ветра – 13 m/s
максимальная рабочая скорость ветра – 15 m/s, максимальная допустимая скорость ветра 60 m/s, тип генератора – трехфазный переменного тока на постоянных магнитах.
Напряжение системы – 48 В, ток заряда 130 А, тормоз – при достижении предельной скорости ветра – автоматический электронный замыканием фаз ветрогенератора, рабочие температуры -30+50°С.
Стоимость комплекта составляет 6729 рублей.
Общая стоимость модернизации уличного фонаря составила 8545 рублей.
ВЫВОД: данная сумма является очень затратной для нашего города, если учесть, что это сумма модернизации одного уличного фонаря. Поэтому мы разработали чертежи фонаря на солнечных панелях и горизонтального ветрогенератора.
Приложение 1. Автономное освещение на основе солнечных батарей
Для изготовления солнечной батареи потребуются следующие материалы:
Этапы работы
Корпус
Прежде чем начать делать солнечную панель своими руками, необходимо соорудить для нее каркас. Он защищает батарею от повреждений, влаги и пыли.
Спасылкі
[1] http://brest.sol-batery.ru/solnechnye-batarei/avtonomnaya-solnechnaya-energosistema-sanset.html
[2] http://brest.sol-batery.ru/solnechnye-batarei/solnechnye-paneli/solnechnaya-panel-100m.html
[3] http://brest.sol-batery.ru/solnechnye-batarei/aksessuary/konnektory-solnechnyh-moduley-ms-4.html
[4] http://brest.sol-batery.ru/solnechnye-batarei/kontrollery-zaryada/kontroller-zaryada-eprc-ec-10a.html
[5] http://brest.sol-batery.ru/solnechnye-batarei/invertory/invertor-cotek-s300-1224v.html
[6] https://msk.manblan.ru/prices/maglev/
[7] https://zviazda.by/be/tags/konkurs
[8] https://zviazda.by/be/tags/energoeffektivnost
[9] https://zviazda.by/be/tags/solnechnye-paneli
[10] https://zviazda.by/be/tags/vetrogenerator