Подарунок Сонця - енергія без меж

Про матеріал

Робота «Подарунок Сонця - енергія без меж» присвячена дослідженню можливостей використання сонячної енергії як одного з найперспективніших і найсучасніших джерел відновлюваної енергії. У роботі розглянуто принципи роботи сонячних панелей, їх ефективність, переваги та обмеження. Особливу увагу приділено практичному обчисленню значенню сонячної енергетики для побутових і громадських потреб. Проведений аналіз показує, що використання енергії Сонця сприяє зменшенню залежності від традиційних енергоресурсів, знижує негативний вплив на довкілля та відкриває широкі перспективи для сталого розвитку. Робота демонструє, що сонячна енергія є невичерпним ресурсом, доступним кожному, та має великі можливості для застосування в майбутньому.

Перегляд файлу

АНОТАЦІЯ

ПОДАРУНОК СОНЦЯ – ЕНЕРГІЯ БЕЗ МЕЖ

Робота «Подарунок Сонця - енергія без меж» присвячена дослідженню можливостей використання сонячної енергії як одного з найперспективніших і найсучасніших джерел відновлюваної енергії. У роботі розглянуто принципи роботи сонячних панелей, їх ефективність, переваги та обмеження. Особливу увагу приділено практичному обчисленню значенню сонячної енергетики для побутових і громадських потреб, зокрема, для навчального закладу КЗ «Благодатненський ліцей». Проведений аналіз показує, що використання енергії Сонця сприяє зменшенню залежності від традиційних енергоресурсів, знижує негативний вплив на довкілля та відкриває широкі перспективи для сталого розвитку. Робота демонструє, що сонячна енергія є невичерпним ресурсом, доступним кожному, та має великі можливості для застосування в майбутньому.

Ключові слова: джерела енергії, альтернативні джерела, електроенергія, сонячна енергія, сонячна панель, площа, окупність

ЗМІСТ

ВСТУП

РОЗДІЛ І ВІД ВОГНЮ ДО ЕЛЕКТРИКИ: ІСТОРІЯ ЕНЕРГІЇ

1.1. Природні сили людини та приручених тварин ……...…………………7

1.2. Вогонь як революція ....……………………………...……………………7

1.3. Вода й вітер ……...………………………………………………………….7

1.4. Використання деревини ……………………………………………..……7

1.5. Перша енергетична революція – вугілля …...………………..…………7

1.6. Нафта і газ …...……………………………………………………..………7

1.7. Електроенергія і нові джерела ...…………………………………………8

РОЗДІЛ ІІ ОСНОВНІ ЕТАПИ ЕНЕРГОСПОЖИВАННЯ

2.1. Переходи, що призвели до змін в системі використання енергії …....9

2.2.Залежність від непоновлюваних джерел енергії …...………………….10

2.3. Невичерпні джерела енергії ……………………………………………..10

РОЗДІЛ 3 ВИКЛИКИ ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ В УМОВАХ ВІЙНИ

3.1. Проблеми енергозбереження в Україні під час війни …...…………..11

3.2. Шляхи вирішення проблем недостачі енергії ………………...………12

3.3. Переваги використання альтернативних джерел енергії ……...……12

3.4. Альтернативні джерела Бобринеччини ……………………..………...13

РОЗДІЛ IV РАЦІОНАЛЬНЕ ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГІЇ В КЗ «БЛАГОДАТНЕНСЬКИЙ ЛІЦЕЙ»

4.1. Як школа зберігає енергію: практичний погляд …..…….…………...15

4.1.1. Заміна та утеплення вікон ……………………………………...15

4.1.2.Заміна дверей ……………………………………………………..15

4.1.3. Використання енергоефективного освітлення ………………15

4.1.4. Раціональне використання електроприладів ………………..16

4.1.5. Заміна котла ………………..………………..…………………...16

4.1.6. Освітні заходи та просвітництво ………………..……………..16

4.2. Енергетичний аудит закладу ……………………………………..17

РОЗДІЛ V СОНЯЧНІ ПАНЕЛІ: ЕНЕРГІЯ МАЙБУТНЬОГО ДЛЯ ШКОЛИ

5.1. Переваги використання сонячних панелей у школі ………………………..18

5.2. Умови максимальної ефективності встановлення панелей ………...18

5.3. Вибір сонячних панелей ..……………….……………………………….19

5.4. Інсоляція сонячних панелей в Кіровоградській області……………19

РОЗДІЛ VI ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА

6.1. Визначення площі даху та кута його нахилу ………………………….20

6.2. Визначення кількості сонячних панелей ………………..……………21

6.3. Приблизні орієнтовки вартості для 61 панелі ...……………………...21

ВИСНОВОК ...……………..………………..……………….………………...24

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ ………………..…………….25

ДОДАТКИ ……………….………………..………………..………………….26

ВСТУП

Сонячна енергія є одним із найперспективніших джерел відновлюваної енергії у світі. В умовах зростання енергоспоживання, подорожчання традиційних ресурсів та екологічних викликів використання енергії Сонця стає особливо важливим. Для України цей напрям має виняткове значення. Адже країни активно переходять на чисті та безпечні джерела енергії. Сонячна енергія – це не лише технологія майбутнього, а й реальна можливість зробити наше життя безпечнішим, комфортнішим та екологічнішим вже сьогодні. Саме тому дослідження цього питання є надзвичайно актуальним.

Проєкт «Подарунок Сонця - енергія без меж» актуальний тому, що допомагає:

- демонструвати переваги сонячної енергетики для побуту, бізнесу та освіти;

- поширювати знання про екологічну енергію;

- формувати відповідальне ставлення до природи;

- підтримувати сучасні тенденції енергозбереження та самозабезпечення електроенергією;

- показувати, як сонячна енергія може зменшувати забруднення навколишнього середовища й економити ресурси.

Об’єкт дослідження:

- сонячне випромінювання як джерело відновлюваної енергії;

- використання сонячної енергії для забезпечення потреб КЗ «Благодатненський ліцей» та екологічної безпеки.

Предмет дослідження: процеси перетворення сонячної енергії на електричну та фактори, що впливають на ефективність сонячних панелей.

Мета проєкту: сприяти використанню сонячної енергії як доступного невичерпного джерела, демонструючи її можливості для забезпечення енергетичних потреб у будь-яких умовах, підвищення енергонезалежності та формування екологічного суспільства.

Завдання дослідження:

- вивчити, як сонячна енергія перетворюється на електричну та теплову;

- досліджувати переваги використання сонячної енергії для шкіл;

- порівняти ефективність сонячної енергетики з іншими відновлювальними джерелами енергії;

- проаналізувати. в яких умовах сонячні панелі працюють найкраще та від чого залежить їхня продуктивність;

- з’ясувати, як використання сонячної енергії допомагає зменшити витрати та залежність від традиційних джерел енергії;

- оцінити можливості впровадження сонячних систем у КЗ «Благодатненський ліцей»;

- підготувати висновки, як «енергія без меж» може змінити майбутнє енергоспоживання.

Методи дослідження:

- аналіз літературних джерел – вивчення наукових статей, довідників про сонячну енергетику;

- математичні розрахунки – розрахунок кількості енергії, потрібної для функціонування закладу, обчислення площ та кількості панелей;

- статистичний метод – опрацювання і порівняння даних про сонячне випромінювання у різні пори року;

- графічний метод – побудова графіків, таблиць і діаграм для наочного подання результатів.

Практична цінність: результати дослідження можуть бути використані для впровадження сонячних панелей у нашому навчальному закладі, оптимізації споживання електроенергії та зменшення негативного впливу на довкілля. У роботі наведені економії коштів, терміну окупності сонячних панелей – це робить дослідження корисним для реального застосування.

РОЗДІЛ І

ВІД ВОГНЮ ДО ЕЛЕКТРИКИ: ІСТОРІЯ ЕНЕРГІЇ

. Природні сили людини та приручених тварин.

Історія енергоспоживання людства бере початок із найдавніших часів. Найпершим джерелом енергії була м’язова сила людини. Пізніше люди навчилися використовувати силу тварин – волів, коней, ослів – для обробітку землі, перевезення вантажів та переміщення.

1.2. Вогонь як революція

Близько мільйони років тому люди опанували вогонь. Він дав можливості: обігрівання, готувати їжу, освітлювати житло, випалювати кераміку та метали, Вогонь став першим зовнішнім джерелом теплової енергії.

1.3. Вода й вітер

За підрахунками вчених , печерна людина споживала близько 1% тієї кількості енергії, яку витрачає сучасний мешканець Землі. Правда, використання енергії в первісному суспільстві зовсім інше, ніж зараз.

У давні часи люди почали використовувати енергію води й вітру: водяні колеса для млина, вітряки для помелу зерна, вітрильні кораблі для подорожей і торгівлі. Це були перші механічні джерела енергії, що працювали без участі людини чи тварини.

1.4. Використання деревини

Протягом тисячоліть основним паливом залишалося дерево. Воно давало тепло, світло, служило у ремеслах і промисловості.

1.5. Перша енергетична революція - вугілля

Промислова революція ХVIII – XIX століть стало переломним моментом: людство перейшло до широкого використання викопних видів палива - вугілля. Воно стало джерелом енергії для парових машин, заводів, транспорту (паровози, пароплави).

1.6. Нафта і газ

У ХХ столітті люди перейшли до нафти та природнього газу – пального для автомобілів, літаків, електростанцій та промисловості.

1.7. Електроенергія і нові джерела

Відкриття та поступове використання електрики змінило повсякденне життя: освітлення, зв'язок, промисловість.

Наприкінці ХХ на початку ХХІ ст. активно розвиваються альтернативні джерела енергії: сонячна, вітрова, геотермальна, атомна енергія.

РОЗДІЛ ІІ

ОСНОВНІ ЕТАПИ ЕНЕРГОСПОЖИВАННЯ

2.1. Переходи, що призвели до змін в системі використання енергії

В усі часи люди використовували і використовують багато енергії. Енергія необхідна для існування будь – якої з форм життя та усіх типів цивілізацій. Існує прямий зв'язок між обсягом енергії, що використовується, і рівнем розвитку цивілізації.

Як і для давніх людей, так і для нас, сучасних споживачів, енергія є засобом поліпшення якості життя. Ми вже усвідомили, що будь-яка діяльність, незалежно від її природи, передбачає використання енергії.

Історія використання енергії у світі пам’ятає два грандіозних переходи, що призвели до структурних змін у системі використання енергії на всіх рівнях. У ХVIII ст. Джеймс Уатт одержав патент на першу універсальну парову машину. Паровий двигун перетворював теплову енергію, що утворюється при згоранні вугілля чи деревини, на механічну енергію. Цей винахід Уатта мав вирішальну роль у переході від ручної праці до машинної. Але застосування парових двигунів вимагало інтенсивного використання викопних джерел енергії. Другий перехід полягав у використанні кінцевої енергії (приміром, жарівка, електричний двигун, літальний апарат).

Найважливішими подіями були відкриття електричної енергії та двигун внутрішнього згорання. Люди одержали транспорт для швидкого переміщення, а на зміну сільськогосподарським тваринам прийшли трактори. Два грандіозних переходи спричинили значні структурні зміни у зайнятості людей, розподілі праці та міжнародної торгівлі.

Отже, як бачимо, чим більш розвинутим стає суспільство, тим більшим є використання енергії. А це в свою чергу призводить до значного зменшення природних багатств, які утворювалися протягом мільйонів років та значного забруднення середовища продуктами діяльності.

2.2.Залежність від непоновлюваних джерел енергії

Ми стали залежними від електричної енергії та її кількості. Важко собі уявити, до якого хаосу може призвести зниження кількості енергії. Проте на початку ХХІ століття відбулась зміна уявлень людства про шляхи його розвитку і, зокрема, про шляхи розвитку енергетики. Сучасна енергетика заснована на використанні органічних паливно-енергетичних ресурсів. Вони вже не відповідають сучасним уявленням людства про екологічно безпечний і енергетично незалежний розвиток. Органічні джерела енергії є вичерпними. Вони вимагають все більшого подовження шляхів видобутку, подовження відстаней до місць видобутку, подовження транспортних шляхів і, як наслідок, відбувається подорожчання вартості видобутку цього палива. Не можна нічого не сказати і про екологічні проблеми, пов’язані з використанням органічного палива. Це - видобуток палива, транспортування, аварії при транспортуванні, викиди парникових газів.

2.3. Невичерпні джерела енергії

Альтернативними джерелами енергії, які не мають таких недоліків, є поновлювані джерела енергії. Перш за все, це енергія Сонця і її похідні: енергія водних мас, енергія сонячного випромінювання, вітрова енергія, енергія біомаси. Ці джерела є невичерпними доти, поки існує наше світило. Вони не вимагають довгих ліній електропередач і довгих транспортних шляхів доставки цього енергетичного ресурсу.

РОЗДІЛ III

ВИКЛИКИ ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ В УМОВАХ ВІЙНИ

3.1. Проблеми енергозбереження в Україні під час війни

Основні проблеми з енергозбереження в Україні під час війни зумовлені руйнуванням інфраструктури, залежністю від централізованої системи та застарілими потужностями. Російські обстріли призвели до значних пошкоджень енергетичних об’єктів, включаючи відновлювані джерела, що спричиняє масові відключення світла. Крім того, затоплення шахт через нестабільне електропостачання створює екологічні ризики та робить ці підприємства непридатними до роботи.

Частина електростанцій перебувають під окупацією, частково зруйновані або зруйновані повністю: Запорізька АЕС під окупацією, Каховська ГЕС - повністю зруйнована, Зміївська ТЕС – серйозно пошкоджена і багато інших.

Через атаки окупантів зруйнована і велика частина сонячних електростанцій: в Харківській, Запорізькій, Миколаївській областях та прикордонних регіонах – Сумщина, Харківщина, Херсонщина.

Понад 60% енергетичної інфраструктури зазнало пошкоджень, що призвело до регулярних аварій та відключень світла. Це охоплює як традиційні (ТЕС, АЕС), так і відновлювані джерела енергії.

Централізована структура енергосистеми робить її уразливою до атак на конкретні об'єкти. Децентралізація та розвиток локальних джерел енергії є ключовим рішенням для підвищення безпеки.

Значна частина вітрових та сонячних електростанцій була виведена з експлуатації через пошкодження, що зменшило частку зеленої енергії, яка до війни становила 13%.

Обстріл та нестабільне електропостачання призвели до затоплення десятків шахт. Це спричиняє екологічні ризики (забруднення грунтів, вод) та може призвести до неможливості їхньої подальшої роботи

До війни теплові електростанції були одними з найстаріших у Європі (середній вік – 50 років), що робить галузь менш ефективною та більш вразливою.

3.2. Шляхи вирішення проблем недостачі енергії

1) Децентралізація

Перехід до більш децентралізованої моделі енергопостачання з розвитком локальних відновлюваних джерел енергії, таких як сонячна та вітрова генерація.

2) Модернізація та відновлення

Ремонт пошкодженої інфраструктури та модернізація застарілих потужностей, враховуючи екологічні стандарти.

3) Інформаційна кампанія

Підвищення обізнаності населення щодо важливості енергозбереження в умовах війни для зменшення навантаження в умовах війни.

3.3. Переваги використання альтернативних джерел енергії

Використання сонячних панелей приносить користь у вигляді економії коштів завдяки зменшенню рахунків за електроенергію, енергетичної незалежності та захисту від зростання тарифів. Крім того, сонячна енергія є екологічно чистою, зменшує вуглецевий слід та сприяє сталому розвитку.

Економічна користь.

Зниження витрат: власна генерація електроенергії значно зменшується або повністю покриває потреби в ній, що призводить до економії на рахунках. Незалежно від тарифу сонячні панелі захищають від зростання цін на електроенергію, забезпечуючи стабільність витрат. Держава стимулює тих, хто встановлює сонячні панелі. В Україні існують програми, що надають субсидії на встановлення сонячних систем, що знижує початкові витрати.

Екологічна користь

Сонячна енергія - чисте джерело. Сонячні батареї виробляють електроенергію без шкідливих викидів, що допомагає зберегти довкілля; зменшують вуглецевий слід, скорочуючи викиди парникових газів; зберігають ресурси - сонячна енергія є невичерпним ресурсом і зменшують залежність від використання традиційних, обмежених палив, таких як вугілля чи газ.

Автономність

Сонячні батареї дозволяють створити незалежне джерело живлення, надійність та довговічність - сучасні панелі мають термін служби 25-30 років і більше і не містять рухомих частин, що робить їх стійкими до поломок. Сонячні батареї мають низькі експлуатаційні витрати, системи потребують мінімального обслуговування, яке зводиться в основному до періодичного очищення.

3.4. Альтернативні джерела Бобринеччини

Таблиця 3.1

№	Назва	Місце розташування	Орієнтовна потужність	Пояснення
1	SES Dibrovka – промислова CEC	с. Дібрівка (Бобринецька ОТГ)	~16.98VW(DC)	Головний великий об’єкт у районі - SES Dibrovka
2	Малі/ комерційні CEC(фермерські/ приватні)	Малі/комерційні СЕС(фермерські/ приватні)	Від під кВт до десятків кВк	Малі комерційні та приватні СЕС – багато встановлень «під ключ» для домогосподарств і фермерів (від одиниць кВт до десятків кВт).
3	Резервні/громадські CEC (комунальні)	м. Бобринець (водоканал, комунальні обє’кти)	Приклад – 20kW (резерв для водоканалу)	Комунальні/резервні системи – громада обладнала резервні потужності (н-д, сонячні установки для водоканалу).

Невелика кількість сонячних панелей є і в нашого місцевого фермера Івашини В.О. Але енергію, вироблену сонячними панелями, вони продають державі. (Додаток А)

РОЗДІЛ IV

РАЦІОНАЛЬНЕ ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГІЇ В КЗ «БЛАГОДАТНЕНСЬКИЙ ЛІЦЕЙ»

Сучасні навчальні заклади споживають багато енергії: освітлення, тепло, вода, робота електроприладів. Часто велика частина цієї енергії витрачається неефективно – через старе обладнання, погану теплоізоляцію, неправильне використання освітлення. Тому енергетичний аудит допомагає оцінити ситуацію та знайти способи економії. Це важливо не лише для зменшення витрат, а й для збереження довкілля.

4.1. Як школа зберігає енергію: практичний погляд

4.1.1. Заміна та утеплення вікон

У 2006 році наша школа приймала участь у Міжнародному проєкті. Було замінено 55 вікон на пластикові. Вони мають дуже низьку теплопровідність і ефективно утримують тепло взимку, що значно знижує витрати на опалення. На жаль, у школі ще є 45 вікон із дерев’яними рамами. Тому восени ми їх утеплюємо.(Додаток Б)

4.1.2.Заміна дверей

У 2007 році були замінені дерев’яні двері на пластикові. Вони мають високу енергоефективність та ізоляцію. Це допомагає зберігати тепло в приміщенні взимку та прохолоду влітку, що призводить до зниження витрат на опалення. (Додаток В)

4.1.3. Використання енергоефективного освітлення

У школі повністю замінили лампи розжарювання на LED-лампи. Це дозволило значно знизити енергоспоживання. (Додаток Г)

Задача 1

У школі замінили 120 звичайних ламп потужністю 60 Вт кожна на LED-лампи потужністю 8 Вт. Лампи працюють у середньому 5 годин на день протягом 100 навчальних днів. Обчислити:

скільки електроенергії споживали старі лампи за рік?
скільки електроенергії споживають LED-лампи за рік?
на скільки кіловат-годин зменшилося споживання?
який відсоток економії?

Розв’язання

Споживання електроенергії старими лампами за 5 годин за 100 днів - Р₁

Р₁ = 120 кВт

Споживання LED-ламп за 5 годин за 100 днів – Р₂

Р₂ = 120 480 кВт

Різниця між старими лампами і LED-лампами в енергоспоживанні Р

Р = Р₁ – Р₂ = 3 600 – 480 = 3 120 кВт

Після заміни ламп школа зменшила річне споживання електроенергії на 3120 кВт

Запишемо схематично:

3 600 кВт - 100%

3 120 кВт - х %

Маємо пропорцію

Отже, після заміни ламп на енергозберігаючі споживання енергії зменшилось на 87%.

4.1.4. Раціональне використання електроприладів

У нашому закладі є обов'язковим вимкнення світла у класах, коридорах, туалетах, якщо вони порожні. Електроприлади, які не використовуються, мають бути повністю вимкнені із розеток. Це дозволяє економити енергію щодня. (Додаток Д)

4.1.5. Заміна котла

Заміна твердопаливного котла на два котли тривалого горіння у 2019 році є економічно вигідним рішенням, особливо в умовах постійного зростання цін на енергоносії. (Додаток Е)

4.1.6. Освітні заходи та просвітництво

Учні періодично інформуються про важливість раціонального використання енергоресурсів, дізнаються про способи економії енергії, що сприяє свідомому використанню ресурсів. Було проведено опитування «Енергозбереження в нашій школі: думка учнів». (Додаток Ж)

4.2. Енергетичний аудит закладу

У закладі було проведено енергетичний аудит – обстеження, спрямоване на оцінку поточного споживання енергоресурсів та виявлення потенціалу для їхньої економії.

Таблиця 4.1

№ П/п	Назва	Кількість, шт	Витрати електроенергії за рік, кВт год	Пояснення
1	Холодильники	2	382	Працюють 273 дні цілодобово
2	Електроплити	3	7 875	Працюють 4 години 175 днів на рік
3	Духовки	2	840	Працюють 2 години 70 днів на рік
4	Котли	2	360	Працюють 150 днів по 8 годин
5	Комп’ютери	7	531	Працюють 3 години 175 днів
6	Електрочайники	3	70	Працюють 0,2 години 175 днів
7	Електролампи	120	360	Працюють 100 ламп 90 днів по 5 годин
8	Бойлери	3	787	Працюють 1 годину 175 днів
9	Електросушарки	2	350	Працюють 0,5 години 175 днів
Всього			11 555

Визначити, скільки енергії споживає кожен прилад окремо – складно, тому що час їхнього використання залежить від багатьох факторів: пора року, робочий день, кількість годин.

РОЗДІЛ V

СОНЯЧНІ ПАНЕЛІ: ЕНЕРГІЯ МАЙБУТНЬОГО ДЛЯ ШКОЛИ

5.1. Переваги використання сонячних панелей у школі

У час, коли постійно відключається світло і учні часто спускаються у сховище, встановлення сонячних панелей у школі дуже актуальне. Воно має ряд переваг:

- енергонезалежність – невеликі сонячні станції можуть забезпечити безперебійне живлення під час відключень електроенергії, що гарантує безперервний освітній процес;

- економія коштів – власна генерація дозволяє знизити або і уникнути щомісячних рахунків за комунальні послуги;

- екологічність – використання сонячної енергії зменшує вуглецевий слід закладу, сприяючи збереженню довкілля;

- освітній потенціал – проєкт може стати наочним прикладом використання відновлюваної енергії для учнів, а також здійснити мою мрію про перемогу в якому-небудь конкурсі із залученням фінансування для встановлення сонячних панелей у нашій школі.

В нашій області реалізується ініціатива зі створення енергонезалежних шкіл. В цьому році планують облаштувати 4 школи в громадах: Долинській, Рівненській, Голованівській та Світловодській. Ці заклади мають отримати сонячні панелі, системи накопичення енергії та енергозберігаюче освітлення. Основна мета – створення умов для автономного та безперебійного функціонування освітнього процесу, особливо в періоди можливих енергетичних викликів.

5.2. Умови максимальної ефективності встановлення панелей

Встановлення сонячних панелей на південній частині даху забезпечує найбільшу кількість прямих сонячних променів протягом усього дня. Панелі, встановлені на південній стороні можуть бути нахилені під кутом, який ідеально підходить для поглинання сонячної енергії. Ось чому сонячні панелі на південній частині даху – ідеальний варіант.

Північна сторона даху в Україні є вкрай неефективною, оскільки мало отримує сонячного світла і виробляє дуже мало енергії.

5.3. Вибір сонячних панелей.

Якщо встановлювати сонячні панелі на дах школи, то при виборі варто орієнтуватися на ефективність, довговічність, надійність, простір даху та бюджет проєкту.

Найкращий варіант – монокристалічні сонячні панелі (Mono-Si). Вони мають високий коефіцієнт корисної дії (ККД 18 – 22%). Панелі краще працюють при слабкому освітленні або похмурій погоді, ніж інші. Їхня вартість – більша, ніж полікристалічні і вони дорожчі у встановленні. Але вони швидко окупаються за рахунок вищої ефективності та довговічності.

5.4. Інсоляція сонячних панелей в Кіровоградській області

Кіровоградська область має одну з найкращих інсоляцій. Якщо в Україні середньорічна інсоляція 1 000 – 1 400 кВт-год/ , то в нашій області - 1 250 кВт-год/

РОЗДІЛ VI

ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА

6.1. Визначення площі даху та кута його нахилу

Визначимо площу південної частини даху та його кут нахилу. (Додаток К) (Додаток Л)

Форма південної частини даху прямокутник (Додаток М), у якого одна сторона 50 м, а інша є гіпотенузою прямокутного трикутника, у якого катети дорівнюють 3м і 5,3м.

Тоді гіпотенуза с= =

Дах південної частини – прямокутник із сторонами 6 м і 50 м.

Тоді S_півд = 50

Наступними по ефективності є західна і східна частини даху (Додаток Н). Форма західної і східної частин даху також прямокутники зі сторонами 6 м і 21 м. Обчислимо площі цих прямокутників

S_схід = 21

S_захід = 21

Загальна площа даху, на якій можна встановити сонячні панелі

S_заг = S_півд + S_схід + S_захід

S_заг =

Визначимо кут нахилу даху.

tg = = 29⁰ 54'

Дах під кутом 30⁰ дає високу частину можливого річного виробітку без додаткових витрат на кронштейни.

6.2. Визначення кількості сонячних панелей

Щоб порахувати скільки монокристалічних панелей можна розмістити на даху нашої школи треба знати площу однієї панелі. Стандартний розмір монокристалічної панелі 1,7 м

Розрахунок

= 295 панелей

Орієнтовно можна встановити 290 панелей. Але реальна кількість буде трохи меншою через відступи від країв, кріплення.

Нехай це буде 260 панелей. Потужність однієї панелі 330 Вт, специфічний вихід за рік – 1000 кВт/год, встановлена потужність: 260 0,33 = 85,8 кВт. Якщо припустити, що втрати становлять 20%, то генерація становить 85,8

Отже, при загальних витратах електроенергії 11 555 кВт/год на рік школа при встановленні 260 сонячних панелей повністю покриває своє річне споживання і має великий надлишок.

Щоб зекономити гроші інвесторів, які я сподіваюсь знайдуться, можна встановити таку кількість сонячних панелей, щоб на рік вони виробляли 20 000 кВт/год.

У середньому 1кВт сонячних панелей дає 1 000 кВт/годин на рік.

Необхідна встановлена потужність 20 000 кВт/год : 1 000 = 20 кВт. Отже потрібно 20 кВт встановленої потужності. Якщо панелі 330 Вт, то потрібно

20 кВт : 0,33 кВт = 60,6 61 панель.

6.3. Приблизні орієнтовки вартості для 61 панелі

1) Монокристалічна панель потужністю 330 Вт коштує 6 000 грн, тоді всі панелі коштують 6 000 61 = 366 000 грн

2) Монтажний набір (кріплення) для 61 панелі 60 000 – 100 000 грн (рейки, кутники, з’єднання, клеми, болти)

3) Монтаж 20 кВт 48 000 – 65 000 грн (залежно від курсу долара

4) Інвертор (20 кВт) – 45 000 – 100 000 грн

5) Кабелі, роз’єми, автоматика, захист – 18 000 – 30 000 грн

6) Пусконаладка, налаштування, дрібні витрати 7 000 – 12 000 грн

Для обчислень візьму середні значення вартості:

вартість панелей – 366 000 грн;

монтажний набір -70 000 грн;

монтаж -55 000 грн;

інвертор – 65 000 грн;

кабелі, автоматика – 25 000 грн;

пусконаладка – 10 000 грн.

Разом:

В даний час у в нашому закладі мало комп’ютерів, тільки одна мультимедійна дошка, і головне – зараз часто діють погодинні і аварійні відключення світла. Тому школа витрачає всього 11 555 кВт енергії за рік. Ми маємо надію, що у школі буде комп’ютерний клас і постійне світло і ми будемо споживати приблизно 20 000 кВт/год енергії на рік.

Якщо вартість 1 кВт енергії для школи становить 4,9 грн, то за рік треба сплатити 98 000 грн.

Обчислимо протягом якого періоду окупляться сонячні панелі, встановлені в КЗ «Благодатненський ліцей», якщо вартість малої дахової сонячної електростанції – 591 000 грн, а річні витрати школи за енергію – 98 000 грн:

ВИСНОВОК

Сонячні панелі – це сучасне, екологічне та перспективне джерело енергії, яке дозволяє людям економити кошти, зменшувати вплив на довкілля та забезпечувати енергетичну незалежність. У майбутньому сонячна енергетика стане основним джерелом електрики у світі.

У ході проведеного дослідження було встановлено, встановлення 61 монокристалічної сонячної панелі є ефективним рішенням для забезпечення закладу КЗ «Благодатненський ліцей» екологічною та економічно вигідною електроенергією. Така кількість панелей формує повноцінну малу сонячну електростанцію потужністю приблизно 20 кВт, здатну підвищити енергетичну незалежність.

Проведені розрахунки показали, що сонячна енергія має високу продуктивність та забезпечує стабільне виробництво електроенергії протягом року. Використання монокристалічних модулів гарантує високу ефективність, довговічність, мінімальні витрати на обслуговування.

Застосування сонячної електростанції сприяє:

- зменшенню фінансових витрат на електроенергію;

- зниження навантаження на центральну енергосистему;

- екологічній безпеці та скороченню викидів вуглекислого газу;

- підвищенню енергонезалежності нашого навчального закладу.

Даний проєкт має і навчальну користь - можна створити шкільний міні-центр енергоефективності: проводити уроки з фізики, математики, технологій чи екології з реальними даними виробітку.

Отже, встановлення сонячної електростанції на основі 61 монокристалічної панелі є доцільним, економічно виправданим та перспективним кроком, що відповідає сучасним вимогам енергоефективності та сталого розвитку.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1.Дяченко, О. П. Сонячна енергетика: принципи роботи та застосування. - Харків: Основа, 2019.

2.Левченко, Р. С. Енергозбереження в закладах освіти. – Львів: Світ, 2018.

3.Інтернет – ресурси

4.Чат - GPT

(Додаток А)

(Додаток Б)

(Додаток В)

(Додаток Г)

(Додаток Д)

(Додаток Е)

(Додаток Ж)

$C:\Users\1\AppData\Local\Microsoft\Windows\INetCache\Content.MSO\7A32BC18.tmp$ $C:\Users\1\AppData\Local\Microsoft\Windows\INetCache\Content.MSO\347031E6.tmp$ $C:\Users\1\AppData\Local\Microsoft\Windows\INetCache\Content.MSO\62E39A92.tmp$