Набор по изучению альтернативных источников энергии «Renewable Energy Education Set 2.0»

Состав набора

Набор по изучению альтернативных источников энергии включает комплекс лабораторных модулей, измерительных элементов и принадлежностей для исследования процессов получения, преобразования и использования энергии из возобновляемых источников.

Комплект объединяет оборудование для изучения солнечной, ветровой и водородной энергетики, позволяя собирать различные экспериментальные установки и проводить практические исследования в области современных энергетических технологий.

Модуль солнечной энергетики

Солнечный энергетический модуль предназначен для изучения принципов преобразования световой энергии в электрическую при помощи фотоэлектрических элементов.

В состав модуля входят:

• солнечная панель в пластиковом корпусе;
• регулируемая опора для установки панели;
• контактные разъёмы для подключения электрических цепей;
• соединительные элементы для проведения экспериментов.

Солнечный элемент позволяет исследовать зависимость выходных характеристик от интенсивности освещения, расположения панели и условий окружающей среды.

Модуль ветровой энергетики

Ветрогенератор предназначен для изучения преобразования энергии воздушного потока в электрическую энергию.

В состав модуля входят:

• основание ветрогенератора;
• металлическая мачта для установки турбины;
• электрогенератор;
• ротор ветрогенератора;
• комплект сменных аэродинамических лопастей;
• хвостовик;
• элементы крепления и регулировки.

Набор включает несколько типов лопастей различной формы, что позволяет проводить сравнительные исследования и определять влияние конструкции, количества и угла установки лопастей на эффективность работы ветрогенератора.

Водородная энергетическая система

Водородный модуль предназначен для изучения современных технологий получения, хранения и преобразования энергии с использованием водорода.

В состав системы входят:

• водородный топливный элемент;
• блок электролизера;
• реверсивный топливный элемент;
• резервуары для сбора газа;
• газосборные цилиндры;
• силиконовые соединительные шланги;
• элементы подключения.

С помощью данного оборудования можно изучать процесс электролиза воды, получение водорода и кислорода, а также принцип работы топливного элемента при преобразовании химической энергии в электрическую.

Химическая топливная ячейка

Для проведения дополнительных исследований комплект содержит химическую топливную систему.

В состав входят:

• корпус-резервуар топливной ячейки;
• анодные пластины с держателями;
• контактные соединения;
• элементы фиксации.

Модуль позволяет познакомиться с принципами работы электрохимических источников энергии и процессами преобразования химической энергии.

Электрические и демонстрационные модули

Для сборки электрических цепей и проверки работы энергетических систем предусмотрены:

• контактная плата;
• электродвигатель на платформе;
• двухлопастная крыльчатка;
• колесо;
• регулятор мощности;
• батарейный блок;
• соединительные провода.

Данные элементы используются в качестве потребителей энергии и позволяют проводить измерения эффективности различных источников питания.

Соединительные элементы и аксессуары

Для сборки экспериментальных установок комплект включает:

• комплект соединительных проводов;
• силиконовые шланги;
• шприц;
• переходники;
• клапан сброса;
• пластиковые зажимы;
• крепёжные элементы;
• отвертку;
• рожковый ключ.

Дополнительные элементы обеспечивают удобную сборку, настройку и проведение лабораторных исследований.

Система хранения

Для удобного размещения и транспортировки оборудования предусмотрен прочный контейнер для хранения.

В комплект входят:

• контейнер с крышкой;
• внутренние ложементы с индивидуальными ячейками для компонентов.

Каждый элемент набора располагается в отдельном месте, что обеспечивает удобный доступ к оборудованию во время занятий, защищает детали от повреждений и облегчает подготовку лабораторных работ.

Продуманная комплектация позволяет использовать набор как полноценную учебную лабораторию для изучения возобновляемых источников энергии, современных энергетических систем и принципов экологически чистого получения электричества.

Практические работы

Набор по изучению альтернативных источников энергии позволяет проводить комплекс практических занятий, направленных на изучение современных технологий получения, преобразования, накопления и использования экологически чистой энергии.

Во время выполнения лабораторных работ учащиеся знакомятся с принципами работы солнечных элементов, ветрогенераторов, водородных топливных элементов и электрических систем. Практические задания позволяют исследовать реальные физические процессы, проводить измерения, анализировать полученные данные и создавать собственные энергетические проекты.

Комплект позволяет пройти полный цикл изучения возобновляемой энергетики — от получения энергии из природных источников до её преобразования, хранения и использования для питания различных устройств.

Изучение принципов преобразования энергии

Практическая работа направлена на знакомство с основными видами преобразования энергии и принципами работы современных энергетических систем.

В процессе выполнения работы изучаются:

• преобразование световой энергии в электрическую;
• преобразование механической энергии вращения в электричество;
• преобразование электрической энергии в химическую;
• накопление энергии в виде водорода;
• обратное преобразование химической энергии в электрическую.

Учащиеся получают представление о работе современных гибридных энергетических систем и взаимосвязи различных источников энергии.

Исследование работы солнечной панели

Практическая работа посвящена изучению фотоэлектрического эффекта и особенностей работы солнечных элементов.

Во время проведения экспериментов выполняется:

• подключение солнечной панели к электрической цепи;
• измерение выходных характеристик солнечного элемента;
• определение зависимости напряжения от уровня освещённости;
• исследование влияния изменения угла расположения панели;
• анализ работы панели при частичном затенении;
• сравнение эффективности при различных условиях работы.

Работа позволяет понять принципы использования солнечной энергии и факторы, влияющие на эффективность фотоэлектрических систем.

Использование солнечной энергии для питания потребителей

Практическое занятие направлено на изучение применения солнечного элемента в электрических цепях.

В ходе работы учащиеся выполняют:

• подключение электрических потребителей;
• питание электродвигателя от солнечной панели;
• запуск механических элементов;
• анализ зависимости мощности от условий освещения;
• оценку эффективности преобразования энергии.

Эксперимент демонстрирует практическое использование солнечных источников энергии.

Изучение устройства и работы ветрогенератора

Практическая работа позволяет изучить конструкцию ветроэнергетической установки и принцип получения электричества из энергии воздушного потока.

Учащиеся исследуют:

• устройство ротора ветрогенератора;
• работу электрогенератора;
• влияние воздушного потока на вращение турбины;
• процесс преобразования механической энергии в электрическую;
• подключение потребителей к ветрогенератору.

Работа знакомит с принципами функционирования современных ветровых электростанций.

Исследование эффективности лопастей ветрогенератора

Практическое занятие посвящено изучению влияния конструкции турбины на количество получаемой энергии.

В процессе экспериментов выполняется:

• сравнение различных типов лопастей;
• изменение количества установленных лопастей;
• настройка угла атаки;
• измерение эффективности различных конфигураций;
• поиск оптимальных параметров работы ветрогенератора.

Учащиеся изучают основы аэродинамики и инженерного проектирования ветровых установок.

Получение водорода методом электролиза воды

Практическая работа направлена на изучение процесса преобразования электрической энергии в химическую.

Во время занятий выполняется:

• подготовка электролизера к работе;
• сборка экспериментальной установки;
• проведение процесса электролиза воды;
• получение водорода и кислорода;
• наблюдение процесса накопления газов;
• изучение зависимости скорости получения газа от условий эксперимента.

Работа позволяет познакомиться с одним из перспективных способов накопления энергии.

Изучение работы водородного топливного элемента

Практическая работа демонстрирует процесс обратного преобразования энергии с использованием водорода.

Учащиеся изучают:

• устройство топливного элемента;
• подключение водородной системы;
• преобразование химической энергии в электрическую;
• питание электрических потребителей;
• особенности работы водородных энергетических систем.

Эксперимент показывает принципы технологий, применяемых в современных экологичных транспортных и энергетических системах.

Исследование характеристик топливного элемента

Практическая работа позволяет провести анализ параметров работы водородной энергетической системы.

В ходе исследования выполняется:

• измерение электрических характеристик;
• определение выходного напряжения;
• исследование зависимости мощности от нагрузки;
• анализ эффективности преобразования энергии.

Учащиеся получают навыки проведения инженерных измерений и обработки экспериментальных данных.

Последовательное и параллельное соединение энергетических элементов

Практическая работа направлена на изучение способов соединения источников энергии и потребителей.

В процессе занятий выполняется:

• сборка электрических цепей;
• изучение последовательного соединения;
• изучение параллельного соединения;
• сравнение полученных параметров;
• анализ распределения энергии в системе.

Работа помогает понять принципы построения электрических и энергетических сетей.

Создание комбинированной системы возобновляемой энергии

Итоговая практическая работа объединяет возможности всех модулей набора.

Учащиеся создают энергетическую систему, включающую:

• солнечный источник энергии;
• ветровой источник энергии;
• систему получения водорода;
• накопление энергии;
• топливный элемент;
• электрические потребители.

В процессе выполнения проекта изучается работа современных автономных энергетических комплексов и принципы создания экологически чистых систем электроснабжения.

Разработка собственных исследовательских проектов

После освоения базовых экспериментов учащиеся могут разрабатывать собственные инженерные решения:

• модели автономных энергетических систем;
• гибридные источники питания;
• проекты на основе солнечной энергии;
• ветроэнергетические установки;
• системы хранения энергии на основе водорода.

Практическая работа с набором развивает инженерное мышление, навыки экспериментальной деятельности и понимание современных технологий возобновляемой энергетики.

Техническое задание №1

Набор по изучению альтернативных источников энергии «Renewable Energy Education Set 2.0»

• Пластиковое основание 1 — 2 штука.
• Размер основания 1 — 108x86 мм.
• Материал изготовления оснований 1 — пластик.
• Прямоугольный паз на лицевой поверхности основания — есть.
• Пластиковые ножки — наличие.
• Пластиковое основание 2 — 1 штука.
• Размер основания 2 — 108x86 мм.
• На лицевой поверхности прямоугольный паз для установки водородной топливной ячейки — наличие.
• На лицевой поверхности контактные гнезда для подключения соединительных проводов — наличие.
• Количество контактных гнезд на основании 2 — 4 штука.
• Пластиковое основание 3 — 1 штука.
• Размер основания 3 — 154x108 мм.
• На лицевой поверхности пазы для установки двух газосборных цилиндров — наличие.
• Контактная плата — 1 штука.
• Размер контактной платы — 108x86 мм.
• Количество контактных гнезд на контактной плате — 10 штука.
• Основание ветрогенератора — 1 штука.
• Материал основания ветрогенератора — металл/пластик.
• Количество контактных гнезд на основании ветрогенератора — 2 штука.
• Конструктивный элемент для установки мачты ветрогенератора — наличие.
• Мачта ветрогенератора — 1 штука.
• Конструкция мачты — полая металлическая трубка, внутри которой проходит провод со штекером на одном конце и клеммами на другом.
• Штекер выведен через боковое отверстие в верхней части мачты — соответствие.
• Длина мачты — 248 мм.
• Диаметр мачты — 12 мм.
• Ротор ветрогенератора — 1 штука.
• Материал ротора — пластик.
• Ротор ветрогенератора — состоит из основания ротора, прижимного кольца и аэродинамического наконечника.
• Количество пазов для установки лопастей — 6 штука.
• Каждый паз имеет сквозное отверстие — наличие.
• Электрогенератор — 1 штука.
• Материал корпуса электрогенератора — пластик.
• Вал для установки ротора в торцевой части — наличие.
• Разъем для подключения на корпусе — наличие.
• Выступающий конструктивный элемент в нижней части для закрепления на мачте — наличие.
• Продольная прорезь на корпусе для установки хвостовика — наличие.
• Набор лопастей — 1 набор.
• В набор входит три комплекта лопастей, отличающиеся по форме и аэродинамическому профилю — соответствие.
• Каждый комплект имеет свою буквенную маркировку: А, В и С — соответствие.
• Маркировка нанесена на поверхность лопасти — соответствие.
• Каждая лопасть состоит из аэродинамического профиля и крепежной втулки — соответствие.
• Конструктивные элементы для регулировки угла атаки лопастей — наличие.
• Количество положений для регулировки угла атаки — 3 штука.
• Количество лопастей с маркировкой А — 3 штука.
• Количество лопастей с маркировкой В — 3 штука.
• Количество лопастей с маркировкой С — 3 штука.
• Материал лопастей — пластик.
• Хвостовик — 1 штука.
• Материал хвостовика — пластик.
• Отверстие для фиксации на электрогенераторе — наличие штука.
• Корпус-резервуар химической топливной ячейки — 1 штука.
• Контактные гнезад для подключения проводов в верхней части корпуса — наличие.
• Количество контактных гнезд на корпусе-резервуаре — 4 штука.
• Два фигурных паза на корпусе для фиксации анодной пластины — наличие.
• Анодная пластина — 2 штука.
• Конструкция анодной пластины — металлическая пластина с пластиковым держателем.
• Пластиковый держатель имеет два выступающих элемента для фиксации в корпусе-резервуаре — соответствие.
• Контактное гнездо в верхней части анодной пластины — наличие.
• Провод красный — 2 штука.
• Длина провода красного — 200 мм.
• Провод черный — 1 штука.
• Длина провода черного — 200 мм.
• Водородная топливная ячейка — 1 штука.
• Конструкция водородной топливной ячейки — пластиковый корпус с водородным топливным элементом внутри.
• Два контактных гнезда на корпусе — наличие.
• Два отвода для присоединения шлангов — наличие.
• Блок электролизера — 1 штука.
• Конструкция блока электролизера — реверсивный топливный элемент в квадратном пластиковом корпусе.
• Объединяет функции электролизера и топливного элемента в одном устройстве — соответствие.
• Отводы для присоединения шлангов на корпусе — наличие.
• Два контактных гнезда на корпусе блока электролизера — наличие.
• Газосборный цилиндр — 2 штука.
• Конструкция газосборного цилиндра — стакан с газосборным сосудом внутри.
• Материал изготовления — пластик.
• Газосборный сосуд имеет отвод для присоединения силиконового шланга.
• Шкала и буквенная маркировка на стакане — наличие.
• Солнечный элемент — 1 штука.
• Конструкция солнечного элемента — солнечная панель в пластиковом корпусе.
• Размер корпуса — 155x125 мм.
• Два контактных гнезда для подключения проводов — наличие.
• Пластиковая опора в комплекте — наличие.
• Размер опоры — 60x50 мм.
• Электродвигатель на платформе — 1 штука.
• Платформа электродвигателя — пластиковое основание со стойкой.
• Размер основания платформы — 108x86 мм.
• Два контактных гнезда на основании — наличие.
• Электродвигатель соединен с контактными гнездами проводами — соответствие.
• Пластиковые ножки на платформе — наличие.
• Двухлопастная крыльчатка — 1 штука.
• Материал крыльчатки — пластик.
• Колесо — 1 штука.
• Материал колеса — пластик/резина.
• Шланг — 1 штука.
• Шланг силиконовый разной длины — 2 штука.
• Комплект соединительных проводов — 1 штука.
• Провод красный длиной 300 мм — 4 штука.
• Провод черный длиной 300 мм — 4 штука.
• Провод черный длиной 100 мм — 1 штука.
• Провод тип 4 красный длиной 100 мм — 1 штука.
• Шприц — 1 штука.
• Объем шприца — 5 штука.
• Регулятор мощности — 1 штука.
• Материал корпуса регулятора — пластик.
• Ручка для плавной регулировки — есть.
• Сопротивление регулятора мощности в диапазоне — от 0 до 100 Ом.
• Шкала на регуляторе — есть.
• Контактные гнезад на корпусе регулятора — есть.
• Батарейный блок для подключения двух батареек тип АА — 1 штука.
• Переключатель on/off — есть.
• Два соединительных вывода со штекерами — есть.
• Комплект аксессуаров — 1 комплект.
• Крепежный винт — 2 штука.
• Материал крепежных винтов — металл.
• Заглушка — 4 штука.
• Материал заглушек — пластик.
• Пластиковый зажим — 1 штука.
• Клапан сброса — 1 штука.
• Переходник — 2 штука.
• Материал переходников — пластик.
• Отвертка — 1 штука.
• Тип отвертки — крестовая.
• Пластиковая рукоятка на отвертке — есть.
• Ключ рожковый — 1 штука.
• Тип ключа — двусторонний.
• Материал ключа — металл.
• Контейнер для хранения и транспортировки — 1 штука.
• Длина контейнера — 555 мм.
• Ширина контейнера — 390 мм.
• Высота контейнера — 190 мм.

Техническое задание №2

Комплект для изучения возобновляемых источников энергии

Комплект предназначен для проведения демонстрационных и лабораторных опытов по изучению возобновляемых источников энергии на уроках физики, естествознания, географии и экологии, а также для использования в проектной деятельности учащихся. Набор обеспечивает выполнение 9 базовых экспериментов.

В состав набора входит:

• Модуль вентилятора — 1 шт.
• Ротор ветрогенератора — 1 шт.
• Держатель для лопастей — 1 шт.
• Лопасти — 9 шт.
• Лопасть вентилятора — 1 шт.
• Основание ветрогенератора — 1 шт.
• Мачта ветрогенератора — 1 шт.
• Электролизер с протонно-обменной мембраной — 1 шт.
• Малый водородный топливный элемент — 1 шт.
• Резервуар для воды и накопления кислорода — 1 шт.
• Солнечная панель — 1 шт.
• Водородно-топливный элемент обратимого действия — 1 шт.
• Блок батарей с соединительными выводами — 1 шт.
• Силиконовый водородопровод — 1 шт.
• Провода — 1 комплект.
• Шприц — 1 шт.
• Регулятор мощности — 1 шт.
• Методические рекомендации — 1 шт.
• Контейнер — 1 шт.
• Паспорт — 1 шт.