Использование вируса бактериофаг М13 как альтернативного источника энергии

1.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Государственное учреждение образования
«Гимназия № 5 г. Барановичи»
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВИРУСА БАКТЕРИОФАГ М13 КАК
АЛЬТЕРНАТИВНОГО ИСТОЧНИКА ЭНЕРГИИ
Автор:
Учащиеся 10 класса
Токарчик Роман Сергеевич
Научный руководитель:
учитель информатики и физики,
м.т.н. Соловей Елена Владимировна

2.

Альтернативные источники энергии
необходимы в связи с :
появление большого количества
экологических проблем,
для сохранения окружающей среды.
.
Рациональный вид источника альтернатив
энергии является вирус Бактериофаг М1
Бактериофаг М13:
не образует токсичные вещества,
в разы сокращается вероятность заражени
живых организмов вирусами токсичными
соединениями.

3.

Актуальность проекта: необходимость сохранения
окружающей среды и извлечение экологически
чистой энергии из вирусов.
Объект исследования – альтернативные
способы получения энергии.
Предмет исследования – способ получения энергии
из вируса Бактериофаг М13.

4.

Цель данного проекта заключается в изучении и
анализе способа получения энергии из вируса
Бактериофаг М13.
Задачи:
• Изучить научную литературу по теме проекта;
• Проанализировать и выделить наиболее
рациональные способы получения энергии из вируса
Бактериофаг М13;
• Спроектировать принципиальную схему получения
энергии из вируса Бактериофаг М13.

5.

Бактериофаг М13
Бактериофаги – это вирусы, мельчайшие
природные структуры, похожие на
молекулярные кристаллы.
Они устроены настолько просто, что не
могут размножаться самостоятельно – для
этого им, как и другим вирусам, нужна
чужеродная живая клетка.
Рис. 1

6.

• Расположение вирусов на
пленке (бок о бок).
• Верхний слой отображает
зависящие от структуры
пьезоэлектрические
свойства пленки: более
высокое напряжение
имеет более светлый цвет.

7.

Вид схемы подключения пленки слоя вирусов Бактериофага М13

8.

Виды подсушенных
слоев пленки вирусов
Бактериофага М13
Вид пиков вируса
Бактериофага М13

9.

Датчик цвета на основе Бактериофага М13
позволяет:
1. использовать системы цветовых сенсоров, как
перспективные маркеры для обнаружения опасных
веществ (наркотики, алкоголь, антибиотики, бактерии);
2.
благодаря специфической чувствительности к целевым
материалам цветные сенсоры могут обнаруживать наличие
различных препаратов;
3. на его основе создан структурный датчик цвета, умеющий
различать различные антибиотики.

10.

Солнечные батареи с использованием Бактериофага М13
Солнечный элемент занимает центральное место (простая технология + низкая
стоимость).
Эффективность преобразования энергии солнечного элемента сильно зависит от
способности фотоанодов собирать электроны.
Фотоаноды TiO2, изготовленные из материалов с высоким соотношением сторон,
таких как наностержни, нанотрубки и нановолокна, показали лучшие
характеристики, чем наночастицы (НЧ).

11.

Технические характеристики солнечных батарей
Вид солнечной батареи RZMP-220-T
Модель
200
205
Номинальная пиковая
мощность, Вт
200
205
210
Минимальная пиковая
мощность при поставке, Вт, не
менее
194,0
199,0
203,7
Напряжение в точке Max Power,
В
27,7
27,9
28,1
Ток в точке Max Power, А
7,25
7,35
Напряжение холостого хода, В
35,7
Ток короткого замыкания, А
КПД Модуля, %
215
220
225
230
235
240
215
220
225
230
235
240
213,5
218,5
223,1
228,0
28,2
28,4
28,6
28,8
28,9
29,1
7,50
7,60
7,75
7,85
8,00
8,15
8,25
35,9
36,2
36,5
36,7
37,0
37,3
37,5
37,8
7,9
8,0
8,1
8,2
8,3
8,4
8,5
8,65
8,75
12,4
12,7
13,0
13,4
13,7
14,0
14,3
14,6
14,9
210
208,6
233,0

12.

Вид устройства для солнечной батареи с
использованием плёнки из Бактериофаг М13

13.

Цена за комплектующие
1.солнечная батарея RZMP-220-T– (736,69 BYN);
2.насосная станция Aquor AUTOQB60(AQ) – (269
BYN);
3.углеродистая стальная труба диаметром 150 мм
– (37 BYN за 6 м).
Экономические расчеты показали, что стоимость
данного
проекта
составила
1042,69
BYN (29633,14RUB)

14.

Произведем расчеты вырабатываемой энергии:
Данная батарея вырабатывает 0,66 кВт в час
0,66*24= 15,84 кВт в сутки
15,84 * 365 = 5765,76 кВт в год
1 кВт = 0,2735 BYN
В день стоимость энергии составит 4,33 BYN
В год 5765,75 * 0,2735 = 1576,93 BYN (44816,19 RUB)

15.

Пленка состоит из миллиона вирусов Бактериофага
М13 и имеет размер с почтовую марку (27*10 мм).
Эта плёнка способна вырабатывать ток силой 6нА и
напряжение 400млВ.
Одна такая пленка способна вырабатывать
энергию.
Расчет произведем по формуле:

16.

Подставив наши значения в формулу мы получим
PкВт = 2,4 х 10-12кВт.
Площадь пленки с вирусами равна: 270 мм2 = 0,0027м2.
Размеры солнечной батареи 1,63 х 0,982 м.
Площадь солнечной батареи равна 1,63 х 0,982 = 1,6м2.
На всё покрытие солнечной батареи нам потребуется :
1,6 / 0,0027 = 593 штук пленки из Бактериофага М13.
Эти 593 пленки состоят из 593000000 Бактериофагов М13.

17.

Самостоятельно Бактериофаг М13 вырабатывает
2,4 х 10-12 х 593000000 = 14,2 х 10-4 кВт в секунду ( давление подается мгновенно).
В час Бактериофаг М13 вырабатывает 14,2 х 10-4 х 3600 = 5,11 кВт.
5,11 х 24 = 122,64 кВт в день,
122,64 х 365 = 44763,6 кВт в год.
Цена вырабатываемой энергии на текущий момент времени
составляет 44763,6 х 0,2735 = 12242,84 BYN (347940,28 RUB).
Если учитывать энергию, поставляемую и самой солнечной батареей,
и Бактериофагом М13, то экономическая прибыль составит 13819,17
BYN (392739,42 RUB)
.
С учетом затрат окупаемость проекта уже в первый год эксплуатации
составит 13819,77 –1042,69= 12777,08 BYN (363123,33 RUB)
.

18.

Результаты исследования:
• Уменьшается количество территорий, используемых для размещения не
альтернативных источников энергии.
• Будучи вирусом, Бактериофаг М13 размножается в колонии в течение
нескольких часов, поэтому всегда есть его постоянный запас.
• Палочковидный вирус естественным образом ориентируется в хорошо
упорядоченные пленки.
• Синтез Бактериофага М13 не требует токсичных исходных соединений,
суровых условий и/или сложных процедур.
• Пьезоэлектрические материалы на основе Бактериофага М13 потенциально
предлагают простой и экологически чистый подход к производству
пьезоэлектрической энергии.
• Бактериофаг М13 термостабилен и его можно использовать в составляющих
солнечных батарей для большей выработки электроэнергии.

19.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!