Научные стремления 2011-2

Фальковский А.Г.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ВЕТРА ДЛЯ НУЖД ЧЕЛОВЕКА

ГУО «Ратомская средняя школа»

Цель работы: исследовать возможность использования искусственного ветра, создаваемого при движении железнодорожным транспортом.

Для этого сформулированы следующие задачи:

1) дать качественную оценку имеющихся моделей ветрогенераторов и выбрать оптимально приемлемый для нас вариант; 2) изучить движение составов по железнодорожным путям – «Окружная товарная дорога» и движение электропоездов в направлении «Минск - Молодечно» и «Молодечно

– Минск»; 3) определить скорость ветра при движении железнодорожного транспорта; 4) рассчитать вырабатываемую генератором мощность; 5) изучить длительность и качество использования энергии ветра вырабатываемой при движении грузовых и пассажирских поездов.

Объект изучения: энергия ветра. Предмет изучения: ветрогенератор. Актуальность:

1) в жизни человека все большую роль играют электроприборы; 2) необходимостью поиска более дешевой по себестоимости и экологически чистой энергии; 3) в поселке реально существует земельный участок, расположенный между двумя железнодорожными насыпями, отданный в

транспорта, вырабатывают энергию, которую можно использовать в личных целях.

Научная новизна: В результате проведенных исследований, мы разработали методику для получения электроэнергии экологически чистым способом.

В Беларуси средняя скорость ветра невысока, на территории п. Ратомка среднегодовая скорость ветра – 3, 4 . Это представляет большие проблемы в

использовании ветряной энергетики. Скорость ветра можно увеличить искусственно.

Через поселок Ратомка проходит две железнодорожные линии: «Окружная товарная дорога» и движение электропоездов «Минск – Молодечно». На земельном участке Шундерова Г.А., они сходятся в одно железнодорожное полотно. При прохождении поездов создается достаточно мощный воздушный поток, который может являться источником энергии.

С этой целью, изучив специальную литературу и исходя из частоты изменения направления ветра, был определен оптимальный тип ветряного генератора – карусельный (роторный) ветрогенератор. Данные генераторы имеют свои преимущества. Они быстро начинают вращаться при увеличении силы ветра, а затем скорость вращения остаѐтся почти неизменной. Установка

931

сама следит «откуда ветер дует», следовательно, ей не нужны никакие дополнительные устройства.

Изучив, расписание электропоездов и подсчитав ежесуточное количество проходящих грузовых, мы пришли к выводу, что мимо нашего участка проходит 70 электропоездов (36 – в направлении на Молодечно и 35 – в направлении на Минск) и 54 грузовых железнодорожных составов.

С помощью секундомера мы измеряли время движения самого железнодорожного состава мимо предполагаемого места установки генератора и время вращения лопастей ветрогенератора. В ходе эксперимента было выяснено, что ротор ветрогенератора может вращаться в течение 16 минут при прохождении электропоезда и 11 минут при прохождении товарного поезда.

Для измерения скорости ветра можно использовать следующие способы: 1)при помощи анемометра измеряется скорость ветра, создаваемая поездами в

разное время суток. 2) по формуле: = , где s- длина состава. Ее можно

вычислить, зная длину вагонов и их количество; t- время движения поезда.

В специальной литературе приводится множество формул для расчѐта ветрогенератора (в них для расчѐта используются разные величины), но дают они примерно равный результат.

электроэнергия: A=P× Δt. Δt =107584.38с

А=232.67Вт ×107584.38с = 25031657.7 Дж =7 кВт·ч.

За месяц вырабатывается: 7 кВт·ч ×30= 210 кВт·ч. Среднестатистическое ежемесячное потребление электроэнергии в семье, состоящей из 4 человек, имеющих телевизор, холодильник, составляет примерно 150 кВт·ч. Таким образом, при установке 2 ветрогенераторов можно получить необходимое количество электроэнергии не только для строительства, но и для проживания семьи Шундерова Г.А.

В процессе своей жизнедеятельности человек расходует большое количество электроэнергии, создаваемой различными типами электростанций. Традиционные способы получения электроэнергии являются не экономичными

932

в нашей стране из-за отсутствия запасов природного топлива, и приводит к появлению экологических проблем.

Энергия ветра уже достаточно успешно преобразуется в электроэнергию в зонах устойчивых ветров, но на территории нашего поселка таких зон нет, если не считать достаточно мощные воздушные потоки, которые создаются при движении железнодорожных составов. На основе проведенного исследования и полученных результатов мы сделали следующие выводы:

установка ветрогенератора является экологически и экономически выгодным мероприятием;

так как направление движения поездов систематически меняется, то оптимально приемлемым для нас вариантом является ветроэлектростанция роторного типа;

мощность искусственно созданного воздушного потока зависит от назначения поезда, времени движения самого состава и времени вращения лопастей ветрогенератора.

В результате проведенных исследований, мы выработали свой экологически чистый способ получения электроэнергии.

Практическое применение: данная работа позволяет решить проблему энергоснабжения остановочных пунктов, обеспечение освещения переездов, малых населенных пунктов, жилых домов расположенных возле железнодорожных путей. Считаем, что данная тема имеет перспективы изучения в следующих направлениях:

 влияние погодных условий (влажности воздуха, температуры, направления ветра) на скорость искусственного воздушного потока;

 изучение зависимости времени вращения лопастей ветрогенератора от количества вагонов, их формы и размеров;

исследование оптимально выгодного расположения ветрогенератора относительно железнодорожных путей;

вычисление аэродинамического коэффициента для нашей

местности;

выяснение зависимости скорости движения лопастей от высоты размещения над поверхностью Земли.

Литературные источники

1.Лаврентьев Н.А., Жуков Д.Д. «Белорусская ветроэнергетика - реалии и перспективы», «Энергия и менеджмент» № 3,4.

2.Лаврентьев Н.А., Жуков Д.Д. «Основные виды возобновляемой энергии. Потенциал Беларуси», «Энергетика и ТЭК», № 7, 2003.

3.«Углубленный обзор инвестиционного климата и структуры рынка в энергетическом секторе», секретариат энергетической хартии, 2007.

4.Редакция журнала Моделист-Конструктор. Технохобби № 5 – 1996;

5.Журнал «Фiзiка: праблемы выкладання», 2004-2011г.

933

Alexander Falkovskij

THE USE OF WIND ENERGY FOR THE NEEDS OF THE PEOPLE

Ratomka secondary school, Minsk region, Minsk district, Ratomka village

Summary

This research work allows to solve energy supply problem at stops of public transport, electric lighting supply for gate crossings in small places (houses) located near the railway tracks. The student of secondary school had examined the use of various types of windmills in order to figure out the air flows produced by trains driven through.

934

УДК 579.053.5

Федоренко А.В., Шунькина П.Ю.

ЭКОЛОГО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЯ БИОМАССЫ НА ПРИМЕРЕ АГРОГОРОДКА УСЯЖА, СМОЛЕВИЧСКОГО РАЙОНА, МИНСКОЙ ОБЛАСТИ

ГУО «Руднянский учебно-педагогический комплекс детский сад-базовая школа»

Одной из основных экологических проблем является загрязнение воздуха. В расчете на углерод количество выбросов составляет более 7 миллиардов тонн в год. Но они оказываются избыточными и не успевают связываться растениями планеты. В атмосфере наблюдается повышение концентрации углекислого газа и повышается температура поверхности планеты.

Государственная политика нашей республики направлена на обеспечение прав граждан на благоприятную окружающую среду. Это отражено в Конституции Республики Беларусь и других законодательных актах. Наша республика занимает активную позицию на международной арене по вопросам охраны окружающей среды.

Устойчивое развитие экономики невозможно без сбалансированного использования минерально-сырьевых ресурсов. Актуальность использования местных ресурсов и вытеснения импортируемых сырьевых материалов (газа, нефти) является очевидной задачей.

Рабочая гипотеза: должны наблюдаться сокращение выбросов парниковых газов и удешевление тепловой энергии при использовании древесной биомассы.

Цель исследования: эколого-энергетическая оценка использования древесной биомассы в нашем агрогородке.

Задачи:

1.Анализ опыта использования биомассы;

2.Перспективы развития малой энергетики;

3.Экспериментальное определение удельной теплоты сгорания различных видов древесины;

4.Сравнение выбросов парниковых газов и затрат при работе котлоагрегатов ЭПЗ-100 и КТС-40.

Получение энергии из древесины и древесных отходов – одно из перспективных направлений. Этот вид биомассы более предпочтителен, чем нефть или газ.

Беларусь идеально подходит для развития биоэнергетики благодаря наличию лесов, равнинного ландшафта, современных предприятий энергетического и общего машиностроения.

33% территории Смолевичского района покрыто лесами, в районе работают несколько деревообрабатывающих предприятий. В целях удешевления тепловой энергии целесообразно использовать отходы лесозаготовки и деревообработки (щепу, опилки). Малая энергетика не заменит большую, но может и должна стать ее активной частью.

935

Чаще всего в качестве топлива в нашу котельную подвозят сосновые, березовые и осиновые дрова. Взяв опилки этих пород древесины и опилки дуба, на базе лаборатории энергоэффективных технологий Международного экологического университета им. А.Д.Сахарова провели эксперименты и получили следующие показания температуры в разные периоды горения.

График температуры горения берѐзы

С использованием этих данных вычислили высшую и низшую теплоту сгорания различных видов древесины и сравнили их с так называемым «условным топливом».

Эквивалент топлива

При работе электрокотла ЭПЗ-100 расход «условного топлива» на производство 1 Гкал тепловой энергии составил 0,091т, при работе твердотопливного котлоагрегата КСТ-40- 0,059 т. Расход топлива при пересчете на «условное топливо» сократился приблизительно в полтора раза.

Выбросы парниковых газов при горении древесины и природного газа (для производства электроэнергии) определяются по формуле:

937

Расчеты показывают: выбросы по двуокиси углерода увеличились почти в 2 раза, по метану уменьшились в 495 раз, по двуокиси азота увеличились в 90 раз (в пересчете двух последних на двуокись углерода). Общее количество выбросов парниковых газов уменьшилось более чем в 8 раз.

Заключение. Наша рабочая гипотеза подтвердилась: замена ископаемого сырья на биомассу помогает решать не только экологические, но и экономические проблемы.

При частичной замене дров отходами лесопиления и деревообработки происходит удешевление тепловой энергии, сокращаются затраты на содержание бюджетных организаций. Предприятия получают дополнительную прибыль, продавая отходы. Открывая новые рабочие места, решается проблема занятости жителей. Это позитивно сказывается на экономике района в целом.

Литературные источники

1.Головков С.И., Коперин И.Ф., Найденов В.И. Энергетическое использование древесных отходов. – М.: Лесн. пром-ть, 1987. – 224 с.

2.Хутская Н.Г., Пальченок Г.И. Топливо и его использование: лабораторный практикум. – Мн.: БНТУ, 2006. – 60 с.

3.Федоренчик А.С., Ледницкий А.В. Энергетическое использование низкокачественной древесины и древесных отходов – Минск: БГТУ, 2010.-445 с.

Fedarenko A.V., Shunkina P.U.

EKOLOGO-POWER ESTIMATION OF APPLICATION OF A BIOMASS ON EXAMPLE

AN AGROSMALL TOWN USYAZHA

State official education“Rudnjansky uchebno-pedagogical complex a children's garden-base school”

Summary

Air pollution is one of the basic environmental problems. Decrease in emissions of hotbed gases is one of ways of its decision.

The work purpose is to estimate ecological and economic benefit of replacement of electrocopper ЭПЗ-100 on firm fuel КСТ-40.

Have experimentally defined specific warmth of combustion of various kinds of wood. Have compared the expense of wood fuel and the expense of natural gas for electric power manufacture. The economy has made about 30 percent of "conditional fuel". Emissions hotbed gases have decreased in 8 times. Thermal energy for heating of school became cheaper on 63 million roubles a year (at the prices for February, 2011). The new object completely will pay off in 4 years.

938

Хоменкова Д.Д.

ЭКО ОДЕЖДА – ПРОСТОЙ СПОСОБ СОХРАНИТЬ ПРИРОДУ

ГУО «Гимназия № 1 г. Жодино»

В мире развивается экологическое сознание населения, и каждый человек может внести свой вклад в защиту окружающей среды. Один из способов сохранения природы – это использование эко-товаров.

Экологическая одежда завоевывает все большую популярность в мире.

К сожалению, пока на белорусском рынке экологической одежды недостаточно. Нет магазинов с эко продукцией, нет товаров обозначенных как эко-продукция. Одежду, произведенную из натурального сырья найти довольно трудно. Выбирая экологичную одежду, мы заботимся об окружающей среде и, конечно, о своем здоровье.

Именно одежда является неотъемлемой частью среды обитания человека. Какова экологическая чистота этой среды обитания человека — одежды?

Цель работы: Изучение свойств эко-текстиля и повышение экологического сознания населения путем популяризации эко товаров.

Задачи:

1.Определить наиболее экологичные виды текстиля;

2.Выяснить способы повышения экологичности текстиля;

3.Провести лабораторные исследования, с целью определения уровня безопасности изделий из текстиля и экологической чистоты покупаемой одежды на рынках и магазинах города;

4.Разработать способы экологической утилизации отходов текстильных предприятий;

5.Разработать этикетку для обозначения текстильной эко продукции. Для решения задач использовались следующие методы:

социологический, статистический, органолептический метод, опыт, микробиологический, измерительный (лабораторный) метод, математическая обработка данных и анализ результатов измерений (исследований), наблюдение, интервьюирование.

Практическая значимость: Работа направлена на охрану окружающей среды и сохранение здоровья человека, т.к. в ней рассматривается экологическая безопасность текстильных изделий приобретаемых на рынках и магазинах города. Тема особенно актуальна в настоящее время из-за большого количества людей, особенно детей, страдающих аллергическими заболеваниями, полученными при использовании различных тканей, окрашенных синтетическими красителями.

В мире развивается экологическое сознание населения, и каждый человек может внести свой вклад в защиту окружающей среды. Один из способов сохранения природы – это использование экотоваров.

Сегодня люди следят за модой. Срок службы одного изделия из текстиля может составлять менее полугода (один сезон). В этой связи люди покупают много одежды, но также много ее и выбрасывается, что оказывает влияние на

939

окружающую среду. На свалках нами было найдено большое количество синтетических изделий.

Входе работы определили наиболее экологичные виды текстиля. С целью выяснить особенности разложения (разрушения) текстильных изделий проводились опыты с образцами ткани из хлопка, льна, синтетического волокна, поролона. Данные образцы известной массы помещались в колбы с жидкой питательной смесью без источника углерода, заражались почвой, ставились в термостат. Через 60, 100, 120 суток образцы описывались, взвешивались, отмечалось изменение состояние образцов.

К концу опыта, на 120 сутки, образцы хлопчатобумажной и льняной ткани представляли бесформенную, ослизнившуюся массу. Образцы синтетических тканей по сравнению с предыдущим сроком наблюдения существенно не изменились.

Взвешивание образцов к концу опыта показало, что масса натуральной ткани составляла в среднем 40% в сравнении с исходной. Масса синтетического волокна и поролона практически не изменилась.

Всоставе естественной микрофлоры почвы, имеются группы микроорганизмов, способные очень быстро разрушать натуральные ткани и очень медленно некоторые синтетические полимеры (синтетические волокна, поролон). Наиболее экологичны хлопок и лен.

Для создания эко одежды необходимо натуральное сырье и натуральные красители. Существуют множество источников натуральных красителей, но для устойчивого развития необходимо найти местные источники сырья.

Входе исследования произвели поиск местных источников сырья для производства натуральных красителей.

Врезультате проведения исследовательской работы были получены образцы красителей и хлопчатобумажных тканей, окрашенных в следующие цвета: коричневый (кора дуба, шишки ели, шелуха лука), фиолетовый (плоды черной рябины, плоды черники), желтый (листья березы, чистотела), зелѐный (листья крапивы), синий (корень девясила) цвета.

Получив красители из растительного сырья, использовали их при окрашивании изделий в домашних условиях.

Врезультате проведения исследованияопределили уровень безопасности изделий из текстиля и экологической чистоты покупаемой одежды на рынках и магазинах города.

Путѐм обхода магазинов и рынков города провели сбор этикеток с разнообразных видов одежды. Было выявлено, что только 21% изделий произведены из натурального сырья (хлопок, лен), а 79% изделий из синтетических тканей.

Для более точного выявления качества и экологической безопасности одежды произвели химический анализ образцов тканей одежды приобретенных

вмагазине и рынках города по основным характеристикам безопасности текстиля:

940