– Stonehedge
Ветер является одним из тех ресурсов, который окружает нас всегда и повсюду. Это один из наиболее дружественных к окружающей среде альтернативных источников энергии и существующий тысячи лет.
Этот источник энергии имеет множество вариантов использования, с некоторыми из них вы знакомы, с другими не очень. Итак, давайте рассмотрим 5 вариантов разумного использования энергии ветра:
1) Генерирование энергии с помощью турбин.
Ветровые турбины устанавливаются для улавливания силы ветры и для преобразования её в энергию. Это может быть в широком масштабе, например, ветровые турбины, имеющие место на фермах, либо в меньшем масштабе, например, индивидуальные ветровые турбины, которые используются людьми для генерирования энергии для дома. Коммерческие компании также желают извлечь выгоду от использования ветра.
Например, компания «Sam’s Club» была первым розничным торговцем, о котором сообщалось, что она использует «значительное» количество собственных микро ветровых турбин.
Комментарий к видео:
Интервью вице-президента «Energy Walmart&Sam’s Club», Ким Сейлорс-Ластер
2) Автомобили на энергии ветра.
Вы, вероятно, слышали об этом недавно. Машина, приводимая в действие ветровой установкой (использующая кайты, т.е. надувной управляемый змей) проехала 3100 миль по Австралии.
Хотя она не на 100% приводилась в действие ветром, она служила хорошим примером того, как машины могут приводиться в действие с использованием альтернативных источников энергии.
Она использовала сочетание ветра, кайта и аккумуляторов. В целом машина предположительно использовала энергии на 10$-15$ для всего путешествия в 3100 миль. Заметим, это совсем даже не плохо!
Комментарий к видео:
На дороге – «Wind Explorer»
3) Приводимые в действие ветром/кайтом грузовые суда.
Другой удивительный пример использования энергии ветра может быть обнаружен у компании «Cargill». Компания «Cargill» привнесла и расширила инновационную идею установки большого кайта на один из своих грузовых судов для того, чтобы использовать энергию ветра и таким образом, снизить потребление топлива и выхлопы CO2.
Естественно, ветер использовался сотни и тысячи лет для мореплавания с помощью этой «энергии» и для меньших кораблей, но в наши дни он используется также как вспомогательный источник энергии для грузовых судов.
Вы можете взглянуть на небольшой видеоролик этой инновационной конструкции, уменьшающей выхлопы (см. ссылку на ролик в источнике).
4) Виды спорта, использующие энергию ветра.
В течение многих, многих лет ветер использовался для приведения в действие нашей любви к спорту, как буквально, так и метафорически. Всё, от простого запуска воздушного змея до мореплавания, кайт-сёрфинга, дельтапланеризма, парасейлинга, катания на лыжах с использованием ветра и многого другого.
Комментарий к видео:
Видеоролик о видах спорта, использующих ветер
5) Водяные насосы, использующие энергию ветра.
Использование ветра для помощи в откачке воды из-под земли не является чем-то новым. Но тем не менее, это очень полезное и иногда очень необходимое средство, когда речь идёт о некоторых сообществах и государствах. Использование энергии ветра имеет смысл, особенно когда речь идёт о работе, связанной с откачкой воды.
Энергия ветра наиболее быстро растущий источник электроэнергии в мире.
Общая установленная мощность всех ветрогенераторов в мире составляет 432 гигаватта, что соответствует 3% всей произведенной энергии.
Использование энергии от ветра и превращение её в возобновляемые источники электроэнергии имеет много преимуществ. И хотя энергия ветра имеет долгую историю, начиная от 5000 до н.э., технология никогда не была более рентабельной, чем это прямо сейчас.
В самом деле, в последние месяцы многие государства используют этот способ получения электроэнергии.
В Дании это 42 % всего производимого электричества;
в Португалии - 27 %;
в Никарагуа - 20 %;
в Испании - 19 %.
Ветер является источником экологически чистой энергии, которая практически не имеет загрязняющих свойств или побочных эффектов.
Энергия от перемещения воздуха: неравномерность нагрева воды и земли создает ветер
Ветер - просто движение воздуха. Это вызвано неравномерностью нагрева земной поверхности солнцем потому, что поверхность земли состоит из различных видов земли и воды, она поглощает тепло солнца с разной скоростью. В течение дня воздух над землей нагревается быстрее, чем воздух над водой. Теплый воздух над землей расширяется и поднимается, а тяжелый, прохладный воздух устремляется и занимает свое место, создавая ветер. Ночью ветры меняются, потому что воздух охлаждается быстрее над сушей, чем над водой. При этом земля вблизи экватора Земли нагревается больше от солнца, чем Земля рядом с Северным и Южным полюсом.
Технологии ветрогенераторов
Технологии энергии ветра используют энергию ветра для практических целей, таких, как производство электроэнергии, зарядку батарей, откачку воды и помол зерна. Механическая или электрическая мощность образуется за счет кинетической энергии ветра. Количество энергии ветра пропорционально кубу его скорости, это означает, что доступная для ветрового генератора мощность увеличивает коэффициент мощности до восьми если удваивается скорость ветра.
Турбинные лопатки аналогичны лопастям на самолете. Турбины поворачиваются, когда лопасти создают силу от прохождения ветра. Это вращающееся действие поворачивает генератор, который создает электричество.
Поскольку скорость ветра обычно увеличивается с высотой над поверхностью земли (вследствие уменьшения трения с землей), ветровые турбины монтируются на башню, чтобы захватить больше энергии ветра. На высоте 30 метров или больше над землей ветер быстрее и более равномерен.
Технологии энергии ветра могут использоваться как отдельные приложения, подключенные к системе электрической сети. Автономные турбины обычно используются для перекачивания воды. Однако фермеры в ветреных областях также используют небольшие ветряные системы для выработки электроэнергии.
Конструкция ветродвигателя
Существуют различные стили и много различных размеров ветряных турбин для удовлетворения различных потребностей. Наиболее распространенным является стиль, где турбина с двумя или тремя лопастями располагается с подветренной стороны башни.
Существуют малые ветряные турбины используемые, например, для зарядки аккумуляторов на яхте 250 Вт мощностью и до 50 кВт турбины для молочных ферм и отдаленных деревень.
В процентном выражении энергия ветра в настоящее время является быстрорастущим источником в мире. Серьезные обязательства по сокращению углекислого газа способствовали развитию ветровой энергии в Европе, в то время как это возможность избежать постоянного импорта топлива в развивающиеся страны, как Индия.
Экономна ли энергия ветра
Энергия ветра является одним из самых доступных видов электроэнергии сегодня. Это . Во многих случаях это дешевле, чем традиционные виды топлива. Себестоимость этой энергии копейки за киловатт-час, цена, которая является конкурентоспособной с новыми газовыми электростанциями. Энергия ветра также производится без выбросов или отходов и используется если нет воды, что делает её главным выбором для нового производства электроэнергии.
Пучкова Екатерина ученица 4 класса
Скачать:
Предварительный просмотр:
Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Подписи к слайдам:
МБОУ СОШ № 1 п. Новозавидовский Конаковского района Тверской области Исследовательская работа «Моё открытие» Этот удивительный мир природы «Ветер, ветер! Ты могуч, Ты гоняешь стаи туч…» (А.С.Пушкин «Сказка о мёртвой царевне и семи богатырях») Автор презентации: Пучкова Екатерина, ученица 4 класса Руководитель: Михайлова С.С.
Введение «Ветер, ветер! Ты могуч, Ты гоняешь стаи туч, Ты волнуешь сине море, Всюду веешь на просторе.» Эти строчки А.С.Пушкина все с детства знают наизусть. Перечитывая их, я задумалась: что такое ВЕТЕР? Каким он бывает? Откуда берёт энергию? Может ли ветер приносить пользу? Как люди используют силу ветра?
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: получить новые знания о свойствах ветра и их использовании человеком. ЗАДАЧИ: Изучить теоретический материал по данным вопросам. Ознакомиться со способами измерения силы ветра. Провести опыты: по определению направления и скорости ветра; по определению силы ветра; использование ветра человеком.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ: явление природы – ветер. ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ: использование свойств ветра. ГИПОТЕЗА: движение воздушных масс является ветром, который можно использовать для нужд человека.
Основная часть Происхождение ветра Из-за неодинакового нагрева воздуха над земной поверхностью возникают области высокого давления с более плотным и тяжёлым воздухом и области низкого давления с менее плотным воздухом. Однако природа всегда старается сгладить эту границу. Поэтому воздух из области высокого давления стремится в область низкого давления. Таким образом, ВЕТЕР – это горизонтальное перемещение потока воздуха.
Основная часть Способы определения силы ветра Сила ветра измеряется в баллах. 1 балл ≈ 2 м/сек (Рис.1) Ветровой мешок - простейшее устройство для определения скорости и направления ветра, использующееся на аэродромах (Рис. 2) Направление ветра - это направление, откуда он дует. Принято различать 8 основных румбов горизонта. Ветер называют по той стороне горизонта, откуда он дует. Измерение скорости ветра производят прибором – анемометром. Направление ветра определяют с помощью флюгера, шаров – пилотов, а так же по развевающемуся флажку, по направлению дыма, идущего из труб, но более точно это можно сделать с помощью флюгера.
Способы определения силы ветра Шкала Бофорта (Рис.1) Ветровой мешок (Рис.2)
Основная часть В иды ветров В метеорологии ветры классифицируют по их силе, продолжительности и направлению. Порывы – кратковременные и сильные перемещения воздуха. Продолжительностью более 1 минуты – шквал. Названия более продолжительных ветров зависят от силы, например, бриз, буря, шторм, ураган, тайфун. бриз шторм ураган
Основная часть Виды ветров Глобальные ветры, вызванные сезонными изменениями температуры - муссоны - имеют продолжительность несколько месяцев, несут большую влажность, дующие зимой с суши на океан, летом - с океана на сушу. Муссоны наблюдаются главным образом в тропическом поясе. (Рис. 3) Глобальные ветры, вызванные разницей в температуре на разных широтах, дуют постоянно и называются пассаты. Муссоны и пассаты являются ветрами, из которых слагается общая и местная циркуляция атмосферы. (Рис. 4) Рис.4 Рис.3
Основная часть Откуда у ветра энергия Энергия ветра – это преобразованная энергия Солнца. Примерно 1-2 % солнечной радиации, достигшей Земли, преобразуется в энергию ветра. Часть энергии Солнца поглощается непосредственно воздухом, но большая её часть сначала поглощается поверхностью Земли.
Основная часть Значение ветра в природе и жизни человека Если бы в природе не происходило движение воздуха, то в жарких странах, где нестерпимо печёт солнце, стало бы ещё жарче. В холодных странах стало бы ещё холоднее. Ветер перегоняет облака с места на место, разносит влагу по всей Земле. Если бы не ветер, в засушливых районах пересохли бы ручьи, реки, озёра. Ветер формирует климат, развеивает загрязняющие вещества, выбрасываемые промышленными предприятиями и транспортом. Ветры могут влиять и на формирование рельефа поверхности Земли, различных видов грунта или эрозию. Они могут пере- носить пески и пыль из пустынь на большие расстояния.
Основная часть Значение ветра в природе и жизни человека Ветер обладает большой силой. Многие столетия люди приручают его. Он приводит в движение ветряные мельницы, двигает на море парусники. Первыми летательными аппаратами, использующими энергию ветра, были воздушные змеи. Воздушные шары, которые тоже двигались с помощью ветра, впервые позволили отправляться в воздушные путешествия, а современные летательные аппараты используют ветер для увеличения подъемной силы и экономии топлива. Однако, ветры могут быть и небезопасными. Так колебания ветра могут вызвать потерю контро - ля над самолетом. Быстрые ветры, а также вызван- ные ими большие волны, приводят к разрушению построек. Ветры способны увеличивать масштабы пожара.
Экспериментальная часть Опыт № 1 Для его проведения нужны две свечи. Проводить исследование лучше в холодную погоду. Приоткройте дверь на улицу. Зажгите свечи. Держите одну свечу внизу, а другую вверху образовавшейся щели. Определите, куда наклоняется пламя свечей. Рис. 5 Вывод: пламя нижней свечи будет направлено внутрь комнаты, верхней – наружу. Получается, что один воздух, тёплый, движется вверху, а навстречу ему, внизу, ползёт "другой", холодный. Там, где двигаются и встречаются тёплый и холодный воздух, появляется ветер. Ветер - это движение воздуха. (Рис.5)
Экспериментальная часть Опыт № 2 Для проведения опыта нужно изготовить флюгер: вырезать из фанеры детали, собрать их, скрепить клеем, уравновесить флюгер на шляпке гвоздя, затем укрепить на шесте так, чтобы он мог свободно вращаться. (Рис. 6) Ниже стрелки прикрепить 8 указателей основных и промежуточных сторон. С помощью флюгера определим направление ветра. Данные занесём в таблицу, построим «розу ветров». (Рис. 7) Рис. 6
Экспериментальная часть Данные по Тверской области: Климат области умеренно континентальный, переходный от континентального на востоке, к более влажному в северо-западных районах. Область лежит в зоне комфортных для жизни и отдыха климатических условий. Среднесуточные температуры летом - + 15-20°С, зимой - -5-15°С. Среднегодовое количество осадков от 560 до 720 мм. Устойчивый снежный покров устанавливается в конце ноября - начале декабря, продолжительность периода со снежным покровом 140-150 дней, мощность 40-60 см, при максимальной глубине 80 см. Преобладают северные ветры (С, С-В, С-З). Направление ветра Количество дней Северный 2 Северо-восточный 1 Восточный 1 Юго-восточный 0 Южный 0 Юго-западный 0 Западный 1 Северо-западный 2 Рис. 7
Экспериментальная часть Опыт № 3 Для определения скорости ветра используем прибор – анемометр. Чашечный анемометр можно сделать самостоятельно, используя три белых чашки и одну цветную. К концам планок нужно приклеить чашки, чтобы они были направлены в одну сторону, затем планки прикрепить к шесту (как флюгер). (Рис. 8) Чтобы измерить скорость ветра, достаточно подсчитать количество оборотов цветной чашки за одну минуту. Полученные данные могут быть использованы при обслуживании авиации, морского флота, для прогноза погоды. Рис.8
Экспериментальная часть Опыт № 4 Для измерения силы ветра используем «ложечный» анемометр. Его так же можно сделать самостоятельно: к листу фанеры прикрепить ложку, обмотанную проволокой (свободно), с помощью линейки нанести шкалу делений, укрепить анемометр на заборе или шесте. (Рис. 9) Чем выше отклоняется ложка, тем сильнее ветер. Силу ветра (давление) очень важно знать для многих целей практической жизни, особенно для вычисления устойчивости зданий, мостов. Рис.9
Экспериментальная часть Опыт № 5 Для проведения опыта потребуется три мокрых кусочка ткани, бельевая верёвка, прищепки, фен (для имитации ветра), часы. Для получения более точных показателей, опыты будем проводить в помещении. Мокрый кусочек ткани при комнатной температуре высыхает за 45 минут. Использую искусственный ветер (фен включен на низкую скорость). Время высыхания – 10 минут. Включаю фен на высокую скорость, направляю на ткань. Время высыхания – 5 минут. Вывод: наглядный пример использования силы ветра людьми можно наблюдать при сушке белья. На улице в сухую, ветреную погоду бельё высыхает намного быстрее.
Заключение В ходе исследовательской работы, при ознакомлении с информационными источниками и проведении опытов, я узнала: что собой представляет ветер; какие бывают ветра; способы измерения силы ветра; о значении ветра в природе и жизни человека. Моя гипотеза о том, что движение воздуха вокруг нас является ветром, который можно использовать для нужд людей, полностью подтвердилась. В своей работе я ознакомилась только с некоторыми понятиями по теме, но на этом я не заканчиваю свою исследовательскую работу и хочу продолжить изучение ветра и его характеристик.
Список литературы и источников Кармилин А.В. «Ветер и его использование» Прох Л.З. «Словарь ветров» «Мои первые научные опыты», изд. « Контэнт », 2003 Энциклопедический словарь серии «Детям – обо всём на свете» (ред. Н Ярошенко), Ридерз Дайджест, 2005 http://www.moi-detsad.ru/ http://ru.wikipedia.org/wiki/ http://meteoinfo.ru/bofort http://meteoweb.ru/ Спасибо за внимание!
ТранспортОдним из распространенных применений ветра было и остается использование его для движения парусных судов. В целом все типы парусных судов достаточно похожи, почти все они (за исключением роторных, использующих эффект Магнуса) имеют минимум одну мачту для содержания парусов, такелаж и киль. Однако парусные суда не очень быстрыми, путешествия через океаны длятся несколько месяцев, а обычными проблемами является попадание в штиль на длительный период или отклонения от курса из-за шторма или ветры неудобной направлении. Традиционно, из-за длительности путешествий и возможные задержки, важной проблемой было обеспечение корабля пищей и питьевой водой. Одним из современных направлений развития движения судов с помощью ветра является использование больших воздушных змеев.
Хотя современные самолеты пользуются собственным источником энергии, сильные ветры влияют на скорость их движения. В случае же легких и безмоторных летательных аппаратов, ветер играет главную роль в движении и маневрировании. Направление ветра обычно является важным при взлете и посадки летательных аппаратов с неподвижными крыльями, отчего взлетно-посадочные полосы проектируются с учетом направления преобладающих ветров. Хотя взлет по ветру иногда является допустимым, обычно этого не рекомендуется делать через эффективность и соображения безопасности, а лучшим всегда взлет и посадка против ветра. Попутный ветер увеличивает необходимые для взлета и торможения расстояния и уменьшает угол взлета и посадки, через что длина взлетно-посадочных полос и препятствия с ними могут стать ограничивающими факторами. В отличие от летательных аппаратов тяжелее воздуха, аэростаты имеют гораздо большие размеры, и поэтому гораздо больше зависят от движения ветра, имея в лучшем случае ограниченной способностью двигаться относительно воздуха.
Источник энергии
Первыми начали применять ветер как источник энергии сингалы, обитавших около города Анурадхапура и в некоторых других районах Шри-Ланки. Уже около 300 года до н. н.э. они использовали муссонные ветры для разжигания печей. Первое воспоминание о применении ветра для выполнения механической работы найдено в работе Герона, который в 1 веке н. э сконструировал примитивный ветряк, снабжавший энергию для органа. Первые настоящие ветряки появились около 7 века в регионе Систан на грани Ирана и Афганистана. Это были стрижке с вертикальной осью, имевших 6-12 лопастей, сделанных из рисовых матов, и застовувалися для молотиння зерна и помпування воды. Обычнее теперь ветряки с горизонтальной осью начали застовуватися для обмолота зерна в Северо-Восточной Европе с 1180-х годов.
Современная ветроэнергетика сосредотачивается прежде всего на получении электроэнергии, хотя незначительное количество ветряков, предназначенных для выполнения механической работы непосредственно, все еще существует. По состоянию на 2009 год, в ветроэнергетике было сгенерировано 340 ТВт / ч энергии, или около 2% ее мирового потребления. Благодаря существенным государственным субсидиям во многих странах, это число увеличилось примерно вдвое за предыдущие три года. В нескольких странах ветроэнергетика уже сейчас составляет довольно весомую долю всей электроэнергетики, в частности 20% в Дании и по 14% – в Португалии и Испании. Все коммерческие ветрогенераторы, что застовуються сейчас, построено в виде наземных башен с горизонтальной осью генератора. Однако, поскольку скорость ветра заметно возрастает с высотой, существует тенденция увеличения высоты башен и разрабатываются методы получения энергии с помощью мобильных генераторов, установленных на крупных воздушных змеях.
Отдых и спорт
Ветер играет важную роль во многих популярных видах спорта и развлечений, в частности таких как дельтапланеризм, парапланеризм, полеты на воздушных слоях, запуск воздушных змеев, сноукайтинг, кайтсерфинг, парусный спорт и виндсерфинг. В планеризм, градиент ветра над поверхностью существенно влияет на взлет с земли и посадку планера. Если градиент очень большой, пилот должен постоянно регулировать угол атаки планера для избежания резких изменений в подъемной силе и потери стабильности аппарата. Кроме того, пилоты планеров часто используют градиент ветра на большой высоте для получения энергии для полета с помощью динамического парения.
Разрушительное действие
Сильные ветры способны вызвать значительные разрушения, объем которых зависит от скорости ветра. Отдельные порывы ветра могут розгойдовуваты плохо сконструированные подвесные мосты, а в случае совпадения частоты порывов с собственной частотой колебаний моста, мост может быть легко разрушены, как это случилось с мостом Такома-Нарроуз 1940 года. Уже ветры скоростью 12 м / с могут привести к повреждению линий электропередачи из-за падения на них сломанных ветвей деревьев. Хотя о каком дерево нельзя быть уверенным, что оно выдержит ветер ураганной силы, деревья с неглубоким корнем вырываются из смело гораздо легче, а хрупкие деревья, такие как эвкалипт или гибискус, легче ломаются. Ветры ураганной силы, т.е. скоростью свыше 35 м / с, наносят значительные повреждения легким и иногда даже капитальным строениям, разбивают окна и сдирают краску с машин. Ветры скоростью свыше 70 м / с способны разрушать уже практически любые здания, а зданий, способных выдержать ветер скоростью свыше 90 м / с, почти не существует. Так, некоторые шкалы скорости ветра, в частности шкала Саффира-Симпсона, предназначенные оценить возможный ущерб от ураганов.
Значение в мифологии и культуре
Во многих культурах ветер персонификувався в виде одного или многих богов, ему предоставлялись сверхъестественные свойства или приписывались причины несвязанных событий. Так, ацтекского бога ветра Еекатль уважали как одного из богов-творцов. Индуистский бог ветра Ваю играет важную роль в мифологии Упанишад, где есть отцом Бхимы и духовным отцом Ханумана. Главными богами ветра в древнегреческой мифологии были Борей, Нот, Евр и Зефир, отвечали, соответственно, северном, южном, восточном и западном ветрам, также с ветром ассоциировался Эол, господствовавший над ними. Греки также имели названия ветров промежуточных направлений и сезонных ветров, которых, в частности, было показано на Башне ветров в Афинах. Японский бог ветра Фудзин является одним из старейших богов традиции синто. По легенде, он уже существовал на момент создания мира и выпустил ветры из своей сумки для очищения мира от мглы. В скандинавской мифологии богом ветра был Нерда, а рядом с ним существовали четыре гномы: Нордри, Судри, Аустри и Вестри, отвечавших отдельным ветрам. В славянской мифологии богом ветра, неба и воздуха был Стрибог, дед и обладатель восьми ветров, отвечавших восьми главным направлениям.
Во многих культурах ветер также считался одним из нескольких стихий, в этом смысле его часто отождествляли с воздухом. Он присутствует в фольклоре многих народов, в литературе и других формах искусства. Он играет разные роли, часто символизируя свободу, необузданность или изменения.
Ветер также иногда считался и причиной болезней, так, по давнему украинскому поверью, ветер мог переносить злых духов, способных вызвать гостець.
Значение в истории
В Японии, камикадзе – «божественный ветер» – считался подарком богов. Именно так были названы два тайфуны, которые уберегли Японию от монгольского нашествия 1274 и 1281. Два другие известные штормы носят общее название «Протестантский ветер». Один из них задержал и значительно повредил корабли испанской «Непобедимой армады» во время нападения на Англию 1588 году, что привело к поражению армады и установления английского господства на море. Другой не дал английским кораблям возможность выйти из гаваней 1688 года, чем помог Вильгельму Оранскому высадиться в Англии и завоевать ее. Во время Египетской кампании Наполеона, французские солдаты значительно пострадали от пылевых бурь, которые приносил пустынный ветер хамсин: если местные жители успевали скрыться, необычные до сих ветров французы задыхались в пыли. Хамсин несколько раз останавливал битвы и в течение Второй мировой войны, когда видимость снижалась практически до нуля, а электрические разряды делали непригодными к использованию компаса.
