Отчет о проекте МКШ - 93

"Солнечная энергия"

Автор и руководитель проекта: П.К.Осминин (МАИ)

Целью проекта являлось изучение возможностей использования экологически чистого источника энергии - солнечного излучения для удовлетворения энергетических потребностей человека.

Дополнительными целями проекта являлись:

  1. Изучение основ термодинамики в объеме, несколько превышающий школьный;
  2. Ознакомление с вопросами глобальной энергетики: потребность, ресурсы, достоинства и недостатки каждого из видов энергии, экономика энергопотребления;
  3. Ознакомление с методикой исследования, включающей теоретические и экспериментальные методы;
  4. Изучение существующих конструкций преобразователей солнечной энергии в тепловую, а также их расчет.

Работа над проектом содержала следующие этапы:

  1. Определение потребности в энергии человечества в настоящее время и с экстраполяцией в будущее;
  2. Оценка периода времени, на который хватит углеводородных ресурсов, а также качественное изучение воздействия сжигания углеводородов на климат Земли (парниковый эффект);
  3. Рассмотрение различных конструкций преобразователей солнечной энергии в тепловую, определение равновесной температуры приемника солнечного излучения;
  4. Экспериментальное определение коэффициента конвективного теплообмена; Изготовление экспериментальной установки, преобразующей солнечную энергию в тепловую ("солнечный душ");
  5. Экспериментальное определение равновесной температуры теплоносителя;
  6. Расчет оптимальной формы зеркала для концентрации солнечной энергии;
  7. Расчет себестоимости тепловой энергии, полученной с помощью построенной установки;
  8. Оценка возможности снабжения человечества энергией с помощью гелиоустановок.

В работе над проектом в рамках 5 Международной компьютерной школы принял участие один школьник, закончивший 8 классов средней школы. В целом работа протекала по плану. После ознакомления участника проекта с теоретическим и фактическим материалом, он самостоятельно провел необходимые оценки, с помощью преподавателя составил и отладил программу термодинамических расчетов (программирование велось на языке Паскаль, которого он до этого не знал). Дальнейшая работа проводилась участником проекта и руководителем на равных, поскольку обоим было интересно узнать, что из всего этого получится. К удивлению обоих, расчетные и экспериментальные значения равновесной температуры совпали с приличной точностью. К сожалению, из-за технологических трудностей не удалось создать гелиодуш.

В целом, программа проекта была в основном выполнена и цели проекта достигнуты.