V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Человечество каждый день тратит большое количество электроэнергии для обеспечения своих нужд. Данную энергию можно заменить неисчерпаемой солнечной энергией, преобразовав ее в полезную энергию за счет использования активных и пассивных солнечных энергетических систем [1]. На сегодняшний день существует большое количество методов и конструкций для сбора и преобразования солнечной энергии, которые находятся на начальной стадии разработки или внедряются в различные поверхности, например: крыши и окна домов, панели, краску и даже в одежду. Чаще используются солнечные батареи, коллекторы. Мембранные материалы и специальные пленочные покрытия менее известны. Наиболее распространенный и доступный преобразователь солнечной энергии в электрическую, является солнечная батарея. Она представляет фотоэлектрический генератор в виде модулей, соединённых параллельно либо последовательно. В состав входят за ламинированные монокристаллы кремния, галлия, арсенида и т.п. [2].

Используя солнечный коллектор происходит преобразование солнечной энергии в, полезную тепловую энергию и передает полученное тепло теплоносителю. Впоследствии можно использовать это тепло для нагрева воды и охлаждения воздуха.

Первым очень тонким, мягким материалом, способным накапливать энергию, не имея в составе электролитических жидкостей, является - высокопроизводительная мембрана. Она безопасна и надежна при эксплуатации, легко складывается. Основным материалом для изготовления мембраны послужил созданный на основе полистирола полимерный состав, помещенный между двумя пластинами из металла. Доступность материала и простота в производстве обеспечивают мембране низкую конечную стоимость. Сущность преобразователя - «люминесцентного солнечного концентрата», заключается в специальном покрытии оконных стекол, позволяющих генерировать электроэнергию из солнечного света, путем нанесения специального покрытия тонким слоем материала, который распределяет энергию солнечных лучей в солнечные батареи [3].

Ученые UCLA изобрели новые «Идеальные окна», представляющие собой комбинацию солнечной батареи, электрохромного окна и суперконденсатора. По мере увеличения степени освещенности стекло накапливает электроэнергию, затем, при переполнении емкости, начинает уменьшать светопропускающую способность. Новые смарт – окна имеют хорошую гибкость, можно сворачивать и при этом работоспособность их не теряется. В структуре такого стекла имеется специальный слой, посредством которого происходит прохождение тока. Конструкция имеет регулятор температуры, он отвечает за отопление системы.

Разработаны «Умные жалюзи», способные в течение всего светового дня собирать солнечную энергию, преобразовывая ее в лампу. В вечернее время суток можно использовать такую лампу для освещения. Принцип работы жалюзи заключается в использовании гибких солнечных батарей, вырабатывающих энергию, и электролюминесцентной фольги, излучающую свет. Оба материала идеально подходят для конструкции жалюзи, т.к. обладают легкостью, и простым способом закрепления на планках. Ленту фольги размещают на внутренней стороне, а полоску солнечной батареи закрепляют на половинку ламели, которая обращена наружу. Предусмотренный в конструкции аккумулятор фиксируется в верхней части. Получившаяся конструкция создает иллюзию света в окнах.

Самым последним из достижений является оптоволоконный солнечный элемент - который можно использовать в разных областях. Волокно по толщине тоньше, чем человеческий волос. Они имеют гибкую структуру и способны производить электрическую энергию в большом объеме. Таким волоконно-оптическим фотоэлектрическим элементом интересуются военные, считают, что можно вплетать эти волокна в ткань, из которой можно будет производить одежду, для обеспечения электроэнергией солдат [4].

Несколько лет назад солнечные батареи можно было увидеть только в калькуляторе, но инновации не стоят на месте. Теперь у этой технологии есть потенциал для интеграции в нашу повседневную жизнь, это может быть развитие передовой робототехники электронного текстиля, и много нового.

При рассмотрении различных методов и принципов получения электрической энергии посредствам солнечной энергии, сбор и накопление ее в батареи, можно спроектировать костюм, защищающий от пониженных температур повышенной видимости в условиях окружающей среды. С помощью схемы, представленной на рис.1. можно спроектировать и изготовить защитный костюм от пониженных температур повышенной видимости. В состав данной схемы входит окружающая среда с различными природными, погодными, производственными условиями, в которой находиться и выполняет необходимые работы человек. Костюм может использоваться работниками, занимающихся в сфере ЖКХ, дорожных и спасательных службах, в нефтедобывающей отрасли, спорте и пр.

 

Окружающая среда

 

 

Проектируемый защитный костюм от пониженных температур повышенной видимости

 

 

Разработка рекомендаций для проектирования защитного костюма

Психологическое восприятие цветового решения человеком

Применение полученной энергии

 

 

Для подзарядки электрических приборов: телефон, фонарик, компьютер и пр.

 

 

Физические характеристики цветового решения и покрытия выбранного материала (единица измерения, выбор прибора, условия)

Разработка состава и характеристик костюма

 

 

Подбор рационального пакета материалов

Для поддержания нормального микроклимата в под одежном пространстве человека (обогрев)

 

 

Разработка эскиза и выбор цветового решения

Принцип и способ получения электрической энергии из внешней среды, сбор и преобразование в электрическую энергию по средствам высокопроизводительной мембраны на основе полистирола полимерного состава

 

 

Разработка конструкции и технического описания костюма

Для работоспособности сигнальных элементов

 

Рис.1.- Общая схема проектирования защитного костюма от пониженных температур повышенной видимости в окружающей среде.

Инновации изменят качество нашей жизни, новые технологии преобразования солнечной энергии могут проложить путь для развития новых необходимых решений для человечества.

Список литературы:

1. Елена. Как используют солнечную энергию [Электронный ресурс] // Информационный портал.– 2013 - Режим доступа: (http://realproducts.ru/kak-ispolzuyut-solnechnuyu-energiyu/).

2. Солнечные батареи для дома. [Электронный ресурс] // Строительный портал СТРОЙТОП.ком..- 2013 - Режим доступа: (http://www.stroytop.com/?Page=text&i=219).

3. Новые разработки в оконной индустрии. Журнал Энергосовет № 4 (23) за 2012 г [Электронный ресурс] // Информационный портал по энергосбережению.– 2013 - Режим доступа: http://www.energosovet.ru/bul_stat.php?idd=318.

4. Оптоволоконный солнечный элемент – основа для носимого компьютера. [Электронный ресурс] // Информационный портал. http://energysafe.ru/alternative_energy/alternative_energy/?page=2&sort-by=rating).

Код для цитирования: Скопировать