4.如图所示,是某实践小组设计的“环保节能生态小屋”.小屋采用的风光互补能源系统是由太阳能电池板、风力发电机组、系统控制器、蓄电池组和逆变器等几部分组成的,有风时通过风力发电机发电,有阳光时通过太阳能电池板发电.在强风或者晴天时,两种发电装置发出的电能不能立刻使用完,会将一部分电能充入蓄电池组中.已知蓄电池组的质量为75 kg,电池能量密度为$0.2\ \mathrm{kW· h/kg}$,为了增加蓄电池的使用寿命,在充电至蓄电池组容量的90%时停止充电,放电余留10%时停止放电.

(1)$0.2\ \mathrm{kW· h/kg}$的物理意义是
(2)风力发电机参数如下表所示,按照每天平均以3 m/s的风速发电4 h计算,风力发电机每天可以给小屋提供多少电能?

(3)在风速为0.8 m/s,晴朗的一天启动能源系统工作5 h,已知该太阳能电池板1$ \mathrm{m^2}$面积上接收到的太阳平均辐射功率为1 kW,太阳能板面积为$10\ \mathrm{m^2}$,光电转化效率为16%.系统启动前蓄电池已达到停止电能输出的电量,若“环保节能生态小屋”一天用掉的总电能为$2\ \mathrm{kW· h}$,这天剩余电量能否完成一次蓄电池组完整的充电工作?
(4)小明认为该“环保节能生态小屋”更适合建造在阳光充足的海边,简要说明他的理由:
(1)$0.2\ \mathrm{kW· h/kg}$的物理意义是
1 kg该电池组储存的电能为0.2 kW·h
.(2)风力发电机参数如下表所示,按照每天平均以3 m/s的风速发电4 h计算,风力发电机每天可以给小屋提供多少电能?
(3)在风速为0.8 m/s,晴朗的一天启动能源系统工作5 h,已知该太阳能电池板1$ \mathrm{m^2}$面积上接收到的太阳平均辐射功率为1 kW,太阳能板面积为$10\ \mathrm{m^2}$,光电转化效率为16%.系统启动前蓄电池已达到停止电能输出的电量,若“环保节能生态小屋”一天用掉的总电能为$2\ \mathrm{kW· h}$,这天剩余电量能否完成一次蓄电池组完整的充电工作?
(4)小明认为该“环保节能生态小屋”更适合建造在阳光充足的海边,简要说明他的理由:
建造在阳光充足的海边,风大,太阳光照充足,可同时利用两种能量
.答案
1kg该电池组储存的电能为$0.2\ \mathrm{kW·h}$
解:太阳能电池板产生的电能:
$ W_{\mathrm{光}}=1\ \mathrm{kW/m}^2×10\ \mathrm{m}^2×5\ \mathrm{h}×16\%=8\ \mathrm{kW·h}$
剩余电量:$W_{\mathrm{剩}}=8\ \mathrm{kW·h}-2\ \mathrm{kW·h}=6\ \mathrm{kW·h}$
蓄电池可充入的最大电能:$75\ \mathrm{kg}×0.2\ \mathrm{kW·h/kg}×(90\%-10\%)=12\ \mathrm{kW·h}$
因为$6\ \mathrm{kW·h}<12\ \mathrm{kW·h}$,所以这天剩余电量不能完成一次蓄电池组完整的充电工作。
建造在阳光充足的海边,风大,太阳光照充足,可同时利用两种能量
解:太阳能电池板产生的电能:
$ W_{\mathrm{光}}=1\ \mathrm{kW/m}^2×10\ \mathrm{m}^2×5\ \mathrm{h}×16\%=8\ \mathrm{kW·h}$
剩余电量:$W_{\mathrm{剩}}=8\ \mathrm{kW·h}-2\ \mathrm{kW·h}=6\ \mathrm{kW·h}$
蓄电池可充入的最大电能:$75\ \mathrm{kg}×0.2\ \mathrm{kW·h/kg}×(90\%-10\%)=12\ \mathrm{kW·h}$
因为$6\ \mathrm{kW·h}<12\ \mathrm{kW·h}$,所以这天剩余电量不能完成一次蓄电池组完整的充电工作。
建造在阳光充足的海边,风大,太阳光照充足,可同时利用两种能量
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