Бизнес–план. «Солнечный зайчик»

Номинация: Самая актуальная работа
Просмотреть картинки списком
Автор: Лавров Кирилл Павлович. Наставник: Прокопьева Елена Александровна
Город: Москва
Место учебы: ГБОУ СПО Московский государственный техникум технологий и права

Цель проекта:

1. Найти альтернативные источники световой и тепловой энергии через внедрение в наземную энергетику солнечных энергетических установок.

2. Внедрение энергосберегающих технологий.

3. Экология окружающей среды.

Задачи проекта:

1. Применение энергосберегающих мероприятий.

2. Создавать энергосбережение.

3. Для потребителей энергии в разумный метод уменьшения расходов.

4. Открыть дополнительный источник дохода.

5. Экология окружающей среды.

Сроки и продолжительность проекта:

от четырех до пяти лет

Законодательная база.

В соответствии с Законом Российской Федерации от 3 апреля 1996 года N 28-ФЗ "Об энергосбережении", в целях повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов и создания необходимых условий перевода экономики области на энергосберегающий путь развития постановляю:

1. Считать решение вопросов энергосбережения одной из первоочередных задач органов местного самоуправления области, промышленных предприятий, служб архитектуры и градостроительства, жилищно-коммунального хозяйства, научно-исследовательских, строительных и проектных организаций, направленных на существенное снижение расходов энергоресурсов в производстве и коммунально - бытовой сфере путем внедрения в практику энергосберегающих проектов и технологий, эффективного оборудования, приборов регулирования расхода и учета энергоресурсов.

Стоимость финансирования проекта:

около 4 миллионов рублей

Актуальность темы:

Энергосбережение - организационная, научная, практическая, информационная деятельность государственных органов, юридических и физических лиц, направленная на снижение расхода (потерь) топливно-энергетических ресурсов в процессе их добычи, переработки, транспортировки, хранения, производства, использования и утилизации;

Одним из действенных способов уменьшить влияние человека на природу является увеличение эффективности использования энергии. В самом деле, современная энергетика, основанная в первую очередь на использовании ископаемых видов топлива (нефть, газ, уголь), оказывает наиболее массивное воздействие на окружающую среду. Начиная от добычи, переработки и транспортировки энергоресурсов и заканчивая их сжиганием для получения тепла и электроэнергии - все это весьма пагубно отражается на экологическом балансе планеты. Наконец, именно "ископаемая" энергетика ответственна за проблему изменения климата, связанную с увеличением концентрации парниковых газов. То есть вопрос повышения энергоэффективности экономики сейчас является одним из самых животрепещущих для всех стран без исключения, даже для богатой природными ресурсами России.

Быстрый рост энергопотребления вызван, прежде всего постоянным увеличением мирового производства, поэтому энергосбережение сейчас становится одним из приоритетов политики любой компании, работающей в сфере производства или сервиса. И дело здесь даже не столько в экологических требованиях, сколько во вполне прагматическом экономическом факторе.

А увеличение светового дня значительно бы сократило расход электроэнергии и ее значительную экономию.

Проблема:

Актуальность проблемы обусловлена падением объемов производства на фоне некоторого роста энергопотребления, что в свою очередь привело к существенному повышению энергоемкости по России.

В настоящее время 9/10 всей энергии получают, сжигая топливо в котлах электростанций, в автомобильных двигателях, в домашних печах. Каждые 20 лет происходит удвоение потребления энергии. Совершенно естественно возникает вопрос: на сколько лет хватит природных ресурсов для наших быстрорастущих нужд? По прогнозам, углём человечество обеспечено на 100–150 лет, запасов нефти хватит на 40–50 лет, а запасы газа будут израсходованы уже через 30–40 лет. Сегодняшнюю атомную энергию следует также отнести к источникам исчерпаем.

На всем протяжении своей истории человек пользовался солнечным светом. Однако потребность в свете не ограничивается рамками дня, он нужен гораздо дольше: для освещения вечером улиц, строек, полей во время сельскохозяйственных работ (уборки, посевной). Не говоря уже о Крайнем Севере, где Солнце по полгода не появляется на небосклоне. Как же увеличить продолжительность светового дня? Насколько реально повесить искусственное Солнце? Оказывается, на сегодняшнем этапе развития техники это вполне разрешимая задача.

Сегодня космическая техника открывает возможность установки в космосе приспособлений для отражения солнечного света на Землю. При этом интенсивность отражённого света можно менять от интенсивности полной Луны до интенсивности Солнца.

Виды рисков:

1. Финасовый

2. Кадровый

3. Производственный (материалы и другие ресурсы)

Значение солнечного света

Во-первых, пребывание на солнце улучшает настроение. Солнечное излечение оказывает благотворное влияние на нашу центральную нервную систему. Оно расслабляет и успокаивает. Все это происходит потому, что под воздействием ультрафиолетовых лучей в организме повышается уровень эндорфинов.

Во-вторых, солнце регулирует наш биологический ритм. Без солнечного света эпифиз (это такая маленькая железа в головном мозге), который контролирует биологические часы человека, не мог бы функционировать должным образом. Умеренное воздействие солнечных лучей позволяет организму найти его природный биологический ритм.

В- третьих , пребывание на солнце улучшает обмен веществ.

В –четвертых, следующим полезным свойством солнца является то, что оно повышает иммунитет.

В-пятых, пребывания на солнце является то, что солнечные лучи укрепляют кости. Большинство витамина D, в котором так нуждаются наши кости, организм вырабатывает под воздействием солнечных лучей. Витамин D помогает организму усваивать кальций и некоторые другие минералы. Регулярное пребывание на солнце особенно важно для детей, поскольку это предохраняет их от рахита, и для пожилых людей, которых солнце защищает от остеопороза.

Идея проекта

Идея проекта заключается в том, что бы преобразовать солнечную энергию в световую и тепловую энергию.

Мы знаем что солнечный и лунный свет –природные не исчерпаемые ресурсы, которые можно преобразовать в экономические ресурсы.

Опыт использования солнечной энергии в умеренных широтах показывает, что энергию солнца выгоднее непосредственно аккумулировать и использовать в виде тепла.

Сфокусировать солнечные лучи можно и с помощью вогнутого зеркала. Оно является основной частью гелиоконцентратора, прибора, в котором параллельные солнечные лучи собираются с помощью вогнутого зеркала. Если в фокус зеркала поместить трубу с водой, то она нагреется. Таков принцип действия солнечных преобразователей прямого действия.

Наиболее эффективно их можно использовать в южных широтах, но и в средней полосе они находят применение. Зеркала в установках используются либо традиционные - стеклянные, либо из полированного алюминия.

Суть проекта

Предлагается запустить на космическую орбиту спутник с зеркальным парусом. Зеркало по технологии солнечного паруса, и им днем маневрировать, выправляя орбиту. Держать постоянно нужно не зеркало в направлении определенного района Земли, а соотношение "угол падения равен углу отражения". Углы эти непрерывно меняются, поэтому и ориентация должна непрерывно отслеживать эти изменения. Гравитационная, например, система ориентации тут не годится.

Такую систему можно повесить на ГСО (ГЕОСТАЦИОНАРНОЙ ОРБИТЕ) , а лучше на орбиту с таким же периодом, но с не нулевым наклонением, тогда ночью зеркало будет почти в зените, а днём будет опускаться ниже к горизонту

Если угол наклона орбиты будет около 50 градусов, чтобы "ночью был вблизи зенита", получим следующее.

Зимой ночь на широтах, порядка 50 градусов длится около 16 часов. Часов 6 из этого периода зеркало будет вблизи зенита, а затем уйдет к горизонту (соответственно резко уменьшится и освещенность поверхности), и вовсе часа на 4 ночного времени исчезнет с небосклона. В этой ситуации гораздо выгоднее иметь зеркало просто на ГСО.

или Конструктивно космический рефлектор может представлять собой раму с натянутой на неё полимерной металлизированной пленкой, отражающей солнечное излучение. Ориентация светового потока будет производиться автоматически, по заданной программе или по команде с Земли.

что позволит на два часа увеличить световой день. Два отражателя предполагается использовать для освещения крайнего севера, чтобы зимой увеличить там световой день на 3 ч. Использование спутников-рефлекторов для продления светового дня на несколько часов в крупных городах обеспечит высококачественное и бестеневое освещение улиц, строек, магистралей и окажется экономически выгодным. Например, затраты на освещение из космоса пяти таких городов, как Москва, окупятся только благодаря экономии электроэнергии за 4–5 лет. Причём ту же систему спутников-рефлекторов можно переключать на другую группу городов практически без дополнительных затрат. А насколько чище будет воздух, если энергия на освещение будет поступать из космоса, а не от чадящих электростанций!

Японское космическое агентство сегодня официально сообщило о планах по запуску первого в мире спутника, который будет постоянно получать энергию за счет огромного солнечного паруса. Новый аппарат призван продемонстрировать возможность работы в космосе энерго-технологий нового поколения.

Создание высокотехнологичного 20-метрового паруса обошлось в 1,5 млрд йен или 16 млн долларов. На этапе запуска спутника «парус» будет сложен и спрятан внутри аппарата, однако когда спутник будет выведен на заданную орбиту, специальная система полностью развернет парус.

Гибкий и легкий космический парус спутника покрыт пленкой, но без учета толщины пленки толщина паруса составляет всего 32,5 микрометра, что примерно вдвое тоньше человеческого волоса.

В космосе солнечный парус должен работать по тому же механизму, что и на море обыкновенный парус, правда в космосе вместо обычного ветра будет задействована сила ветра солнечного – потока заряженных частиц, которые с очень высокой силой выбрасывает наше светило. Триллионы фотонов будут улавливаться крошечными зеркалами паруса и превращаться в электричество. В дальнейшем это электричество может применяться для маневрирования спутника или выполнения его работы.

Импульсы, которые будут улавливаться в результате «ударов» фотонов будут передаваться космическому кораблю, который в свою очередь сможет развивать скорость. А я предлагаю увеличивать не скорость кораблей, а дневное освещение, в разных уголках России . При этом значительно экономя газ и электроэнергию.

Из истории науки достоверно известно, что солнечный парус как таковой был изобретен другим русским ученым — Фридрихом Артуровичем Цандером (1887 — 1933). Он впервые рассмотрел несколько конструкций этого устройства, наиболее целесообразная из которых была подробно описана им в 1924 году в неопубликованном варианте статьи “Перелеты на другие планеты”. Солнечный парус, по замыслу ученого, должен был иметь площадь в 1 квадратный километр при толщине экрана 0,01 миллиметра и массу 300 килограммов. Парус должен был иметь центральную ось и некоторый набор силовых элементов, поддерживающих его форму. Цандер отмечал, что толщина экрана может быть еще меньше, так как Эдисону удалось изготовить никелевые листы толщиной 0,001 миллиметра и размером 3200 квадратных метров.

Ученый также попытался разработать основы теории движения космических аппаратов под солнечным парусом. Он считал целесообразным направлять на солнечный парус космического аппарата поток света, собранный вторым парусом, расположенным на некоторой промежуточной межпланетной станции. Эта его идея перекликается с современными предложениями об использовании для разгона космического аппарата искусственного лучистого (лазерного) ветра, обеспечивающего существенно большее давление на поверхность, чем солнечные лучи.

Материя и форма Солнечного паруса

Материал, из которого сделаны солнечные паруса, должен быть максимально легким и прочным. В настоящее время наиболее перспективными являются полимерные пленки — милар и каптон (толщиной 5 микрон), алюминизированные (тончайший слой металла в 100 нанометров) с одной стороны, что придает им отражающую способность до 90%.

Здесь есть свои сложности. Милар очень дешев и легкодоступен (чуть более толстые пленки имеются в открытой продаже), но непригоден для длительного применения в космосе, так как разрушается под воздействием ультрафиолетового излучения. Каптон более устойчив, однако минимальная толщина такой пленки — 8 микрон, и это уменьшает ходовые качества такого паруса.

В настоящее время ученые надеются на развитие нано технологий — с их помощью можно будет создать легчайший и сверхэффективный солнечный парус из углеродных нано-трубок.

Форма (конструкция) парусов имеет едва ли не большее значение, чем материал, из которого они сделаны.

Солнечный парус

Существуют проекты парусов, не имеющих каркаса — так называемая “вращающаяся конструкция”. Эти модели выполнены в виде лент, закрепленных на космическом аппарате. Как следует из названия, раскрытие парусов этого типа обеспечивается вращением корабля вокруг своей оси. Центробежные силы (на концах лент закреплен небольшой груз) вытягивают их в разные стороны, позволяя обойтись без тяжелого каркаса. Теоретически, такая конструкция обеспечивает более высокую скорость передвижения в космосе, чем каркасная, за счет своего малого веса.

Солнечный парус-характеристики

Некоторые источники называют солнечный парус “световым” — чаще всего это происходит в тех случаях, когда в качестве источника света предлагается использовать не Солнце, а, например, лазер.

Принцип работы этого устройства прост до безобразия — космический корабль разворачивает большое полотно — парус, который либо отражает, либо поглощает (рассматриваются варианты и с черным парусом) фотоны света.

На орбите Земли (1 астрономическая единица расстояния от Солнца) парус массой 0,8 г/м2 испытывает примерно такое же по силе воздействие солнечного света. Давление обратно пропорционально квадрату расстояния от Солнца. Заметим, что парус может быть гораздо тяжелее — и все равно он останется более-менее функциональным, хотя и не сможет самостоятельно раскрываться под действием солнечного ветра (придется разворачивать его механическим путем).

Хочется отметить, что в изученных источниках информации , солнечная энергия направлена на увеличение скорости космического корабля. А я предлагаю использовании солнечной энергии для удудшения качества жизни на Земле.

Плюсы и минусы проекта

+ Отпадет необходимость в переводе часов, вокруг которых постоянно кипят страсти

+Улучшение здоровья нации

+ Значительная экономия природных ресурсов (газа, нефти), при использовании не только световой но и тепловой энергии от солнца.

+ Полное отсутствие топливных затрат.

+ Экологичность проекта

-На первый взгляд, космический парус очень медлителен. Да, действительно, начальные этапы его разгона будут напоминать гонки черепах. Однако не следует забывать, что ускорение действует постоянно (для паруса массой 0,8 г/м² начальное ускорение будет равно 1,2 мм/с²)

-Образование туч , которые могут быть преградой солнечному свету

-Белые ночи

-Потепление климата

Как возникла моя идея!

Когда услышал историю про зеркало в горах, увеличивающий световой день и удивился. Вот эта статья.

В Италии есть небольшая деревня Виганелло, расположенная в альпийских горах, точнее между ними. Из-за этого, в деревне в буквальном смысле кромешная тьма. Почти круглый год и круглые сутки.

В деревушке проживает всего ничего, 200 человек, но кто-то из них все же додумался и на одном из склонов гор поставили огромное зеркало, которое освещает теперь всю деревни На протяжении нескольких столетий жители Виганелло ежегодно праздновали «возвращение» солнца 2 февраля. Однако все изменилось в 2006 году, когда находчивый архитектор GiacomoBonzani спроектировал гигантскую конструкцию, которая отражает солнечный свет на городской площади круглый год. Отныне в зимние месяцы деревушка просто купается в свете и тепле. Огромное зеркало установлено примерно на высоте 870 метров над деревней, его площадь – 40 квадратных метров. Зеркало оснащено компьютерным обеспечением, которое позволяет следить за расположением солнца и соответственно корректировать наклон панели зеркала. Поворот зеркала в нужном направлении позволяет добиться того, что солнечные лучи постоянно отражаются вниз, освещая деревню. Стоимость проекта оказалась немаленькой, она составила около 100 000 евро.

Опыт Российской космонавтики

Оказывается летопись практического воплощения солнечных парусов следует вести, пожалуй, с российского эксперимента "Знамя-2", успешно осуществлённого в рамках программы "Знамя" (Znamya). Тогда, в 1993 году, на борту корабля "Прогресс М-15", завершившего своё пребывание на станции "Мир" и удалившегося на небольшое расстояние от станции, была развёрнута 20-метровая тонкоплёночная конструкция.

Правда, предназначалась она не для "активного плавания под парусами", а для проверки идеи освещения ночной стороны Земли орбитальным зеркалом. Но ведь космическое зеркало и космический парус - по сути две стороны одной и той же идеи, и конструктивно такие аппараты схожи. Задача была выполнена: пятикилометровый солнечный зайчик, дававший освещённость на уровне полной Луны, пробежал по Европе. Этот эксперимент, заметим, проходил под эгидой консорциума "Космическая регата", организации, основанной в 1990 году рядом отечественных космических предприятий, среди которых - РКК "Энергия".

Следующий опыт с развёртыванием ультратонкой отражающей плёнки в космосе провели те же участники в 1999 году: 25-метровое зеркало-парус "Знамя-2,5" было раскрыто по прежней схеме - вскоре после отчаливания грузовика "Прогресс М-40" от станции "Мир".

Увы, эксперимент удался лишь частично - после развёртывания полотнища оно зацепилось за антенну корабля и потому не смогло принять нужную конфигурацию.

В дальнейшем "Космическая регата" разработала целую серию аппаратов с космическими рефлекторами (для освещения городов ночью) и парусами (для апробации идеи путешествий по Солнечной системе) большого диаметра - от 60 да 200 метров - в рамках своей программы "Солнечные паруса и рефлекторы", но по финансовым причинам они не были реализованы, хотя есть шанс, что в последующие годы что-то из этого богатого набора увидит свет.

Солнечные энергетические установки (СЭУ) могут быть использованы для получения двух видов энергии – электричества и тепла, однако посредством вторичных преобразований могут быть получены и другие виды энергии. Прямой метод получения электрической энергии осуществляется за счет фотоэлектрического эффекта. Особое место среди существующих концепций СЭУ занимают установки для комбинированного производства электричества и тепла. Согласно законам развития технических систем, СЭУ данного типа могут выйти на ведущие роли в ближайшее время, главное их достоинство – возможность увеличить коэффициент использования светового потока. На мировом рынке предложений связанных с подобными установками не так уж и много, а на Российском они и вовсе отсутствуют, поэтому сделан вывод о перспективности дальнейшего исследования установок комбинированного типа.

Московский Государственный Университет имени М. В. Ломоносова, Географический факультет. Выдержка из диссертации Кроме того предложена еще одна для реальная идея получения двух видов энергии – электричества и тепла.

Солнечные энергетические установки (СЭУ) могут быть использованы для получения двух видов энергии – электричества и тепла, однако посредством вторичных преобразований могут быть получены и другие виды энергии. Прямой метод получения электрической энергии осуществляется за счет фотоэлектрического эффекта. Особое место среди существующих концепций СЭУ занимают установки для комбинированного производства электричества и тепла. Согласно законам развития технических систем, СЭУ данного типа могут выйти на ведущие роли в ближайшее время, главное их достоинство – возможность увеличить коэффициент использования светового потока. На мировом рынке предложений связанных с подобными установками не так уж и много, а на Российском они и вовсе отсутствуют, поэтому сделан вывод о перспективности дальнейшего исследования установок комбинированного типа.

Ожидаемые конечные результаты проекта:

1. Удачный запуск в космос спутника с зеркальным парусом

2. Использование солнечной энергии не только для увеличения скорости космических аппаратов , но и для увеличения светового дня. значительно экономя природные энергоресурсы. 3. Улучшить экологию городов и России в целом.

4. Затраты на освещение из космоса пяти таких городов, как Москва, окупятся только благодаря экономии электроэнергии за 4–5 лет. Причём ту же систему спутников-рефлекторов можно переключать на другую группу городов практически без дополнительных затрат.

Вывод

В России пока реализуются только локальные, небольшие по мощности, проекты в области солнечной энергетики. Однако, несмотря на существующее мнение о том, что в странах лежащих севернее 45° с. ш. солнечная установка не окупается даже в течение 20 лет. Германия, находящаяся в широтах 45°–55° с. ш. , в зоне умеренно континентального климата, является одним из признанных мировых лидеров в области солнечной энергетики. В Южных регионах России, обладающих большими солнечными ресурсами, чем Германия, имеются хорошие предпосылки для развития солнечной энергетики.

Основной проблемой, препятствующей ускоренному внедрению в наземную энергетику солнечных энергетических установок (СЭУ), является низкий КПД фотопреобразователей (ФЭП). Одним из вариантов решения этой проблемы является использование солнечных зайчиков. Технических прогресс не стоит на месте, возможно развитие нанотехнологий значительно смогут усовершенствовать запуск и эксплуатацию солнечных зайчиков в космосе.

Безусловно это дорогостоящий проект- но тем не менее он является хорошей экономической инвестицией в будущее России.

В России основные сокращения потребности в топливе и энергии предусматривается обеспечить в основном за счет технологического энергосбережения на основе модернизации производственной базы и, прежде всего, замены устаревшего энергетического оборудования, и внедрения прогрессивной энергоэффективной техники и технологий в энергоемких отраслях.

А еще хочется сказать если бы мы поставили дополнительные фонари на улицах и в дворах, которые в яркие солнечные дни накапливают световую энергию, то это тоже значительно увеличило экономию электроэнергии.