Проекты

Физическое исследование особенностей работы ветрогенератора в условиях низких температур для использования в Арктической зоне

Работа победителя открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Идея»

Направление работы: Возобновляемые источники энергии
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1557
Предметы: Физика
Классы: 7 класс, 5 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» 2021 года

Актуальность

Для освоения Арктической зоны с помощью современных технологий необходимо стабильное электроснабжение. В силу климатических особенностей региона и его удалённости постройка стационарных электростанций очень затруднена. А так как потребители электроэнергии сильно удалены друг от друга, технически очень сложно доставить им энергию по замёрзшей поверхности океана или по его дну. Предлагается использовать возобновляемый источник энергии – ветер. Установка ветрогенераторов прямо рядом с потребителями позволит получать электричество в необходимых количествах именно там, где оно нужно. На базе Курчатовских лабораторий и кафедры Технологии школы №  1557 уже второй год проводятся исследования свойств ветрогенераторов. За время исследований были изучены свойства лопастей, влияние количества и формы лопастей на производительность ветрогенератора, способность ветрогенератора вырабатывать энергию в условиях пониженной температуры.

Цель

В прошлогодней работе была создана установка для испытания ветрогенератора, были проведены исследования влияния количества лопастей на эффективность генератора. Теперь, используя эту же установку, необходимо проверить, как пониженная температура повлияет на ветрогенератор. Будет ли он вырабатывать столько же электроэнергии, останется ли таким же эффективным, не сломается ли он?

Задачи

  1. Изготовить стенд, внутри которого можно создавать температуру до -60 °С.
  2. Провести замеры величины тока, протекающего через нагрузку, постепенно снижая температуру внутри стенда.
  3. Проанализировать полученные данные, сделать выводы о возможности использования ветрогенераторов в условиях пониженных температур.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Плита экструдированного пенополистерола
  • Пластиковые воздуховоды
  • Цифровой термометр
  • Резистор
  • Мультиметр

Описание

В процессе выполнения настоящей работы авторами была решена задача создания стенда, с помощью которого можно охладить до необходимой температуры испытываемый генератор. На втором этапе проводилось тестирование ветрогенератора.

Результаты работы/выводы

В ходе эксперимента были получены данные, свидетельствующие о значительном снижении эффективности ветрогенератора при снижении температуры окружающей среды. Уже при -20 °С эффективность генератора снизилась на 50 %. Был сделан вывод, что температурные условия сильно влияют на характеристики генератора. Была выдвинута следующая задача – разработка системы защиты генератора от неблагоприятных погодных условий.

Перспективы использования результатов работы

Настоящая работа является промежуточным этапом большой серии исследований, направленных на изучение ветроэнергетики.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

НИЦ «Курчатовский институт»

Мнение автора

«На наш взгляд, данная работа является актуальной и перспективной. Глубокое изучение принципов ветроэнергетики позволит разработать ветрогенератор, превосходящий существующие сегодня ветрогенераторы»