Күн сәулесі - болашақтың сарқылмас энергиясы
Баламалы энергия — болашақтың энергиясы
Қазақстан Республикасының Тәуелсіздігінің 25 жылдығына арналған дөңгелек үстелдің негізгі өзегі — ғылым мен техниканың жетістіктерін таныта отырып, оқушыларды отансүйгіштікке тәрбиелеу және физика пәніне қызығушылығын арттыру.
Мақсаты
Ғылыми ойлау дағдысын дамыту, энергия тақырыбын өмірмен байланыстыру.
Тәрбие бағыты
Тәуелсіздік құндылықтарын құрметтеу, жауапты азаматтық ұстаным қалыптастыру.
Жүректен шыққан жылы сөз
Тәуелсіздіктің 25 жылдық мерекесіне орай оқушылардың ақжарма тілектері мен ой-пікірлері — осы кездесудің рухани өзегі. Жас ұрпақтың ел болашағына сенімі мен жауапкершілігі баламалы энергия секілді жаңа бағыттарға қызығушылықты күшейтеді.
Кіріспе: энергия ұғымы
Энергия (гр. energeia — «әсер», «әрекет») — материя қозғалысының әртүрлі формаларын сипаттайтын жалпы өлшем. Қозғалыстың әртүрлі түрлері бір-біріне үздіксіз айналып, түрленіп отырады.
XIX ғасырдың ортасында қозғалыстың барлық формалары белгілі бір сандық мөлшер арқылы өзара салыстырылатыны анықталды. Бұл әртүрлі физикалық құбылыстарды бір өлшеммен сипаттауға мүмкіндік беретін «энергия» ұғымын орнықтырды.
Энергия ұғымы сақталу заңына бағынады: энергия жоқтан пайда болмайды және жоғалып кетпейді, тек бір түрден екінші түрге өтеді.
Электр энергетикасы және оның ерекшелігі
Электр энергетикасы — энергетиканың басты құрамдас бөлігі. Ол кез келген елдің әлеуметтік және экономикалық дамуы үшін шешуші маңызға ие. Электр энергиясының өзге тасымалдаушыларға қарағанда бірқатар артықшылықтары бар.
-
Үлкен қашықтыққа тарату және тұтынушылар арасында үлестіру салыстырмалы түрде жеңіл.
-
Энергияның басқа түрлеріне — механикалық, жылулық, химиялық, жарықтық және т.б. — түрлендіру ыңғайлы.
-
Маңызды ерекшелігі: электр энергиясы көбіне бір мезетте өндіріледі және бір мезетте тұтынылады.
Оқушыларға ұсынылған тақырыптар
-
1) Электр энергиясын өндіру және жеткізу жолдары
Электр станциялары, тасымалдау желілері, тарату жүйелері және шығындарды азайту.
-
2) Күн сәулесі — болашақтың сарқылмас энергиясы
Фотоэлектрлік түрлендіру, тиімділік және қолдану салалары.
-
3) Жел энергиясы — табиғаттың құнды сыйы
Жел турбиналарының жұмыс принципі және жергілікті әлеует.
-
4) Биогаз энергиясы — қолжетімді шешім
Органикалық қалдықтарды энергияға айналдыру, тиімділік және экологиялық әсер.
-
5) Ақтөбе облысында баламалы энергияны қолдану тәжірибесі
Өңірлік мысалдар, жобалар және болашақтағы мүмкіндіктер.
Қазіргі күннің сұрағы
Бүгін біз нені көріп жүрміз және нені қалаймыз? Энергияны үнемдеу, экологиялық жауапкершілік және жаңа технологияларды енгізу — болашақтың бәсекеге қабілетті елін қалыптастыратын басты факторлардың бірі.
Елбасы «Қазақстан — 2050» стратегиясында баламалы энергия көздерін дамытуды, Күн мен жел энергиясын пайдаланатын технологияларды белсенді енгізуді маңызды міндет ретінде атап өткен.
Күн сәулесі — болашақтың сарқылмас энергиясы
Күн батареялары — күн энергиясын тікелей электр энергиясына айналдыратын жартылай өткізгіш құрылғылар. Қазіргі уақытта ең кең тараған шешім — фотоэлектрлік түрлендіргіштер.
Фотовольттық әсер қалай жұмыс істейді?
Фотоэлектрлік түрлендіргіште біртекті емес жартылай өткізгіш құрылымға күн сәулесі түскенде электр тогын туындататын фотовольттық әсер пайда болады. Түрлендіру тиімділігі элементтің электрофизикалық сипаттамаларына және түрлендіргіштің оптикалық қасиеттеріне тәуелді.
Күн батареясының құрамы
Күн батареясы (фотоэлектрлік генератор) — тізбектей және параллель қосылған көптеген фотоэлектрлік түрлендіргіштерден тұратын ток көзі. Осындай қосылыстар қажетті кернеу мен ток күшін қамтамасыз етеді.
Негізгі техникалық деректер (мысал ретінде)
Жеке ФЭТ ЭҚК
0,5–0,55 В
ЭҚК элемент ауданына тәуелді емес.
1 см² үшін қысқа тұйықталу тогы
35–40 мА
Жарықтану деңгейі артқан сайын ток та өседі.
Токтың максимумы
Перпендикуляр түскенде
Күн сәулесі панель бетіне тік түскен сәтте ең жоғары мәнге жетеді.
ПӘК (дәстүрлі мәндер)
8–10%
Температура 25°C-тан жоғарылағанда кернеу төмендеп, ПӘК кемиді.
Күн батареяларының жиынтық қуаты ондаған, тіпті жүздеген кВт-қа дейін жетуі мүмкін. Олар ғарыш кемелері мен аппараттарында энергиямен жабдықтау жүйесінің негізгі көзі ретінде, сондай-ақ тұрмыста — калькулятор, қолсағат және басқа құрылғыларда кеңінен қолданылады.
Күн технологияларының негізгі бағыттары
Ғалымдар жарты ғасырдан астам уақыт бойы күн энергиясын алу мен пайдаланудың тиімді жолдарын іздестіруде. Күн технологияларын шартты түрде төрт топқа бөлуге болады:
-
Активті
Түрлендіргіштермен бірге электрмоторлар, әртүрлі механизмдер қолданылады. Жарықтандыру, желдету, ыстық сумен жабдықтау жүйелерінде тиімді.
-
Пассивті
Жүйе контурында механизмдердің болмауымен ерекшеленеді; қарапайым әрі күтімі жеңіл шешімдерге негізделеді.
-
Тура
Күн энергиясын қажетті түрге айналдыратын бір деңгейлі түрлендіру жүйелері.
-
Жанама (тура емес)
Қажетті энергия түрін алу үшін көп деңгейлі түрлендірулер мен трансформация тізбегі қолданылады.