Звідки береться енергія?

Відновлювальні джерела енергії. Енергія вітру.

email: voronenko@54.edu.ks.ua

За всю історію, люди використовували поновлювані джерела енергії, доступні безпосередньо навколо нас. Ранні люди використовували деревину для розпалювання вогню, і так грілися.

Ранні механізми працювали від сили людини чи тварин. Пізніше люди зрозуміли, що можуть використовувати силу вітру та води. Вітряки і водяні млини стали великими винаходами людства.

Джерело інформації
https://ua.mozaweb.com/

Негативні впливи на природу нашої планети через зростання споживання людством енергії стають дедалі явнішими. Зупинити цей процес поки що ми не дуже хочемо. Адже Землі треба давати час на поповнення запасів надр та покращення стану екології. Головним напрямом для покращення стану земної атмосфери та її надр є збільшення використання альтернативних екологічних джерел енергії.

Відновлювані джерела енергії

Енергія вітру

Вітром називається рух повітряних мас. Виникнення вітру пов'язане з нерівномірним нагріванням сонцем поверхні землі та океану. Над сушею шар повітря прогрівається більше, ніж над водною поверхнею. Густина нагрітого повітря менша за густину холодного, тому воно піднімається вгору. Тобто основним джерелом виникнення вітру є сонце.

Вітер – відновлюване джерело енергії, що з давніх часів використовується людиною для роботи млинарського механізму

Енергія вітру може бути перетворена на електричну енергію за допомогою вітряної турбіни.

Енергію вітру можна використовувати для виробництва електричної енергії. Що більша швидкість вітру, то більше енергії виробить вітроустановка. За малих швидкостей вітру (менше 1,5 м/с) промислові вітроустановки не функціонують. А при ураганах (швидкість вітру більше 25 - 28 м/с) автоматика вітроагрегату спеціально «виводить його з-під вітру» з міркувань безпеки. Отже, для того, щоб встановлення вітроагрегатів було економічно доцільним, середньорічна швидкість вітру в конкретному регіоні повинна становити не менше 5 м/с. Іншою необхідною умовою надійного функціонування вітроустановок є рівномірність і повторюваність вітрових навантажень.

Джерело інформації
https://ua.mozaweb.com/

Скільки енергії вітру нам доступно?

Дослідники Гарвардського університету вважають, що якби ми встановили вітрогенератори в кожному можливому місці, ми могли б виробляти 1300000 терават-годин (1,3 млн терават-годин) електроенергії, що може бути більш ніж достатньо для всього населення світу. Світове споживання електроенергії становить лише 1-2 відсотки від цієї суми.

ЗАДАЧА

Енергія вимірюється в джоулях.

Потужність вимірюється у ватах.

1 Вт = 1 Дж/с

Якщо ми виконуємо роботу в 1 джоуль за 1 секунду, то ми отримуємо 1 ват потужності.

Якщо ж ми розвиваємо потужність в 5 Вт протягом 2 хвилин, ми використовуємо 5x120 ват-секунд енергії, тобто 5x120 джоулів, тому що 2 хвилини дорівнюють 120 секундам.

1 година = 3600 секунд, таким чином, один джоуль/год = 3600 ват-годин.

Префікс "тера-" позначає множення на тисячу мільярдів.

Кількість енергії, про яку йдеться, тепер можна підрахувати.

Де найкраще встановлювати вітроелектростанції?

Вітрові електростанції потребують постійного вітру, який би був ні занадто сильним, ні занадто слабким. Якщо вітер занадто слабкий, турбіни не зможуть виробляти електроенергію; і якщо вітер занадто сильний, то його шквальні пориви можуть пошкодити турбіни. Морські узбережжя вважаються ідеальним місцем для вітроелектростанцій.

Хоча використання енергії вітру набуває все більшого поширення, вітроелектростанції все ще становлять лише 4-5% світового виробництва електроенергії. В Європейському Союзі це співвідношення становить приблизно12%. Данія є лідером у використанні вітроенергетики: приблизно 40% її загального споживання електроенергії виробляють вітроелектростанції.

Де розташовані найбільші вітроелектростанції?

Одна з найбільших у світі вітротурбін спроектована Данією Vestas V164 з потужністю 9.5 Мега Ват. Її загальна висота становить 220 м; лопасті 80 м в довжину і важать більше 30 тонн кожна.

Транспортування найдовшої у світі лопаті вітрової турбіни

Найдовша у світі лопасть вітрової турбіни, довжиною 88,4 метра, успішно завершила свою першу подорож – можливо, ставши найбільшим вантажем, який коли-небудь перевозився дорогами Данії.

Найбільші у світі вітроелектростанції розташовані в Китаї. Найбільша - це Комплекс ВЕС Ганьсу, розташований поблизу міста Цзюцюань в пустелі Гобі. Він складається з декількох тисяч вітрогенераторів загальною потужністю більше 6 Гіга Ват.

ПРОЄКТ "Вітряк"

Завдання

Знайдіть в Інтернет або інших джерах інформацію про переваги та недоліки використання вітрових генераторів. Створіть документ, в якому дасте відвовідь на питання:

1. Виконати в зошиті

На вашу думку, де краще встановлювати вітроелектростанції?

Обґрунтуйте свої відповіді.

Аргументуйте всі, за і проти, вітрових електростанцій.

Внесіть їх в таблицю.

ТВОРЧА РОБОТА

Вітрячки - це дуже мила забавка для дітей, може служити елементом декору, а також засобом для дослідження вітру для дітей: як сильно треба дмухати, щоб вітрячок крутився? Якої сили вітер надворі здатний покрутити вітряка?

Фото виконаної роботи (заповнена таблиця та виготовлений вітрячок) відправити на електронну пошту вчителя

voronenko@54.edu.ks.ua

2. Виконати практичну вправу

3. Створити програму в середовищі Scratch

Досліджуємо швидкість обертання вітряка в залежності від швидкості вітру

(програмуємо в Scratch).

Натисни для переходу

Прикладом іншого комп’ютерного середовища виконання алгоритмів є програмне середовище Скретч. Файли, які відкривають і створюють у ньому, називають проєктами. Кожний проєкт містить зображення виконавців алгоритму, фон сцени, на якій відбуваються події з виконавцями, і програмний код, що складається із запропонованих у середовищі команд .

Вивчаючи середовище Скретч, ви навчитеся створювати комікси, мультфільми, комп’ютерні ігри.

https://scratch.mit.edu/

Надалі в платформі можна обрати українську мову інтерфейсу.

Крок 1. У середовищі Скретч видалити спрайт "Рудий кіт"

Крок 2. Додати із бібліотеки спрайтів новий спрайт Button 1 (зелена кнопка). У властивості спрайту Розмір встановити значення 50

Крок 3.

Створити змінну.

1. Обрати групу команд Змінні.

2. Натиснути кнопку Створити змінну.

3. У вікні в полі Нове ім'я змінної введіть нову назву "швидкість вітру".

4. Натисніть кнопку Гаразд для збереження.

Крок 4. Для спрайту Button 1 відтворіть наступний скрипт:

Коли буде натиснутий зелений прапорець для початку дії програми спрайтом Button 1 можна буде керувати за допомогою кнопок на клавіатурі 🠕 та 🠗.

При переміщенні об'єкта вгору змінна "швидкість вітру" буде збільшуватися, а при переміщенні вниз - зменшуватися.

Крок 5.

Малювання вітряка.

Обрати інструмент Пензлик для створення у вбудованому графічному редакторі власного спрайту.

(детальний опис створення у пояснювальному відео)

1. Встановити значення межи лінії - 15

2. Обрати інструмент малювання лінії для створення вітряка (ножки та лопастей)

3. Обрати інструмент коло для малювання центру обертання лопастей.

Крок 6.

Створення додаткових образів.

1. Після створення першого образу вітряка натискаємо праву кнопку мишки на образі і вибираємо команду Дублювати.

При цьому створиться новий образ, який необхідно відредагувати (перемістити кожну лопасть вітряка на невиликий кут по ходу годинниковлої стрілки). Для цього необхідно скористатися інструментом стрілка 1

1. Обрати інструмент Стрілка

2. За допомогою мишки виділіть лопасть вітряка і пиреміщуючи та обертаючі лопасть встановіть кожну в потрібне положення.

Повторіть Крок 6 для створення додаткових образів.

Крок 7.

Перейдіть на вкладку Код і створіть наступний скрипт для Вітряка.

Крок 8.

Додайте сцену Blue Sky і запустіть проєкт на виконання.

За допомогою кнопок керування 🠕 та 🠗 здійснюйте переміщення зеленої кнопки вверх та вниз і дізнайтеся, при якій швидкості вітру використання вітряка буде небезпечним, а при якій швидкості вітряк зупинеться.

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

1. Вчити теорію (читати і дивитися відео).

2. Виконати проєкт "Вітряк" (робота в зошиті, практична вправа, програма в Scratch). Результат надіслати на пошту вчитля: voronenko@54.edu.ks.ua

Page updated

Google Sites

Report abuse