Energie ze sluníčka

26. března 2012 v 19:37 |  Pokusy ve Fyzice

Slunce hřeje a svítí , protože v jeho nitru probíhají mohutné termonukleární reakce , při nichž se jádra vodíku slučují a vzniká hélium . I když na povrch Země dopadá jenom nepatrný zlomek z celkové energie uvolňované při těchto reakcích , využíváme tuto energii stále víc.
Základní potřeby : - krabice , prkénka , překližka , průhledná fólie
- ohebná plastová trubička
- solární článek , vodiče
- voltmetr

1. Model slunečního konektoru :

Obrazek






Nejčastěji se sluneční energie využívá k ohřívání vody ve slunečních kolektorech . Jsou to v podstatě dobře tepelně izolované skříně , jejichž vnitřek je natřen černou barvou , která pohlcuje energii slunečního záření . Vzniklé teplo přijímá voda v trubicích a zahřívá se . Náš model zabudujeme do libovolné nízké krabice o rozměrech alespoň 35 x 25 x 5 cm , na protějších stranách uděláme otvory pro vývody trubice . Na dno položíme přesně přiříznutou izolační polystyrenovou desku tloušťky 2 cm a do bočních stěn přibijeme dvě řady pro zachycení trubicového hada. Mezi skobkami navineme tenkostěnou plastovou trubici a celý vnitřek krabice včetně trubice natřeme černou latexovou barvou ( ne nitrobarvou ta by rozleptala polystyrenovou izolaci ) . Potřebný kus trubice koupíme např . v moristické prodejně . Krabici přikryjeme průhlednou fólií , kterou na bočních stěnách přichytíme napínáčky nebo samolepící páskou .
Při pokusu postavíme za sluného dne krabici tak , aby sluneční paprsky dopadaly kolmo k její ploše . Shora naplníme trubici studenou vodou ( její teplotu si poznamenáme ) , při plnění necháme otevřený sopdný konec trubice , aby z ní mohly uniknout vzduchové bubliny . Pak dolní konec zazátkujeme a počkáme půl hodiny na výsledek : vodu vypustíme do nádobky a změříme její teplotu . Můžeme udělalat sérii pokusů , při nichž budeme zjišťovat , jak závisí teplota ohřáté vody na době zahřívání , úhlu dopadaujících slunečních paprsků , na izolaci krabice , na zdroji ( žárovka , slunce , zářivka ) apod.
2. Solární článek
Polovodičové solární ( nebo také fotovoltajické ) články jsou k dostání ve specializovaných prodejnách s elektronickými součástkami ,článek o ploše 6 x 9 stojí 100 Kč .
Obrazek






Elektrický proud článkou se odvádí buď připájenými ohebnými vodiči , nebo jsou zadní stěny článku zapuštěny šroubky pro upevnění spojovacích plíšků nebo vodičů . Pro pokuy nemusíme připravovovat zvláštní aparatůru , nanejvýš 2 články uchytíme průhlednou samolepící páskou na přkližkový obdélník .

1. Jeden solární článek připojíme k voltmetru a přepneme na rozsah 1 V . Je-li článek ve tmě , voltmetrem nemaměříme žádné napětí , např. stolní lampou začne napětí růst a největší ( i přes 1 V ) je při osvětlení slunečním světlem .
2. Po ověření základní funkce článku pokračjeme v pokusech : zjistíme závislost napětí na intenzitě osvětlení , úhlu dopadu světelných paprsků , případně na jejich barvě .
3 . Spojíme do série dva solární články a provedeme obdobná měření jako v pokusu č. 2 . Jaké jsou výsledky měření ?
4 .Obdobně měříme vlastnosti paralelního zapojení článků .

Solární články mají poměrně malou účinnost a proto by byly naše dva malé články o celkové ploše 110 centimetrů čtverečních schopny napájet jen spotřebiče s malou spotřebou , určitě ne např. žárovku nebo motorek . Výhodnější je proto použít články k nabíjení akumulátorů a spotřebiče napájet raději těmito akumulátory .

Trochu fyziky :

První pokusy s články přeměňující sluneční energii přímo na elektřinu konali fyzikové už v polovině 19.století . Bouřlivý rozoj jejich využívání však nastal až s příhodem povodičů . Sluneční záření dopadá na polovodičový solární článek - v podstatě povodičovou diodu . Na rozhraní polovodičů P a N existuje přechodová vrstva , ve které při ozáření vzniká silné elektrické pole . Účinnost této přeměny světelné energie na elektrickou je asi 30 % , ale běžné články dosahují účinnosti sotva poloviční .
Obrazek





Fotovoltajický článek o ploše 1 metr čtvereční dává při velkém osvětlení výkon 80-100 W a jeho cena je kolem 15000 Kč . Vzhledem k vysoké ceně se tyto články používají hlavně pro speciální účely - v kosmonautice , letectví a tam , kde není elektrická síť . Běžně se však používají levné články z amorfního křemíku ( s účinností kolem 5 % ) k napájení spotřebičů s nepatrnou spotřebou , např . kalkulaček .
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.
 

Aktuální články

Reklama