XVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Энергосбережение

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Желудкова И.А. 1

---

1МКОУ "Почепская СОШ"

Коровкина Т.С. 1

---

1МКОУ "Почепская СОШ"

Работа в формате PDF

914.1 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Нашу жизнь невозможно представить без электричества. В наших домах электрический ток зажигает свет, нагревает утюг, заставляет работать компьютер, холодильник и другие приборы. Этот невидимый «труженик» используется повсюду.

Людям для работы нужен свет. Изначально мы приспособлены для того, чтобы вести активную жизнь в светлое время дня и спать ночью. В современном обществе деятельность продолжается 24 часа в сутки, и мы проводим много времени внутри зданий, куда не попадает дневной свет. Особенно велика необходимость в дополнительном искусственном освещении в течение коротких зимних дней в северных районах.

Отсутствие электричества создаёт множество неудобств: пропадает свет, не работают электроприборы, останавливается транспорт, затрудняется работа в больницах, на фабриках, нарушается связь (телефон, радио, ТВ, интернет).

За свою историю человечество использовало для освещения все, что может гореть. После изобретения электрической лампочки и внедрения электросетей, электрический свет оказался наилучшим способом искусственного освещения. Освещение – это одно из тех применений энергии, где действительно стоит использовать высококачественную энергию электричества, но и здесь можно использовать дневной свет в комбинации с искусственным освещением.

Рост энергопотребления неизбежно рождает все новые и новые проблемы: увеличивается нагрузка на природу, истощаются природные ресурсы, к экологическим проблемам добавляется угроза «энергетического голода».

Ограничить рост потребления энергии очень сложно, ведь от него      напрямую зависит здоровье и благосостояние каждого человека. Необходимо решить, как современному человеку не ухудшая уровень комфорта (посвящая значительную часть своей жизни досугу, образованию, творчеству, развитию, здоровью и т.д.) оптимизировать свое потребление энергии? А ведь каждый живущий человек на Земле может внести свой посильный вклад в дело сбережения планеты. Ведь человечество пользуется природными ресурсами постоянно и везде. А вот всегда ли рационально? Каждый из нас способен изменить ситуацию на планете к лучшему, особенно если будет действовать не один, а сумеет приобщить родителей, друзей, знакомых.

С каждым днём электроэнергия дорожает всё сильнее, а счета за неё становятся всё больше и больше. Однако, существуют способы сократить затраты на электроэнергию тем самым сэкономить часть своих денег. Конечно, можно вообще не пользоваться освещением, но этот вариант нам не подходит.

В основе стратегии по энергосбережению лежит простой принцип: эффективное использование энергоресурсов не только безопаснее для окружающей среды, но и экономически выгоднее. 

Мы редко задумываемся над тем, как и сколько мы тратим энергии для решения конкретных задач. Зачастую мы используем слишком много энергии там, где можно её сэкономить.

Мой проект поможет вам понять физические принципы энергосбережения и применять их на практике. Зачем экономить электроэнергию? 

Цель проекта:

Провести энергетический мониторинг

Изучить методы экономии электроэнергии

Оценить эффективность внедрения энергосберегающих мероприятий

Привлечь внимание к проблеме энергосбережения

Задача:

Определение и регистрация объемов энергопотребления за год

Расчёт экономии электроэнергии и финансовых средств в результате внедрения энергосберегающих мероприятий

Объект исследования – электрическая энергия в доме.

Методы исследования:

наблюдение,

анкетирование,

эксперимент,

сравнение,

анализ,

обобщение.

Теоретическая часть

История возникновения электричества

Открытие электрических явлений легенда приписывает мудрецу Фалесу, жившему более двух тысячелетий назад в Греции. В те времена в окрестностях древнегреческого города Магнезия люди находили   на берегу моря камешки, которые притягивали железные предметы. По имени этого города их назвали магнитами. Фалес же находил на берегу моря и другие, не менее таинственные камешки, к тому же красивые и легкие.  Они не притягивали, как магниты, железных предметов. Но если их натирали кусочком шерстяной ткани, к ним прилипали пушинки, кусочки дерева и травы. Такие камешки называли янтарем. Древние греки янтарь называли электроном. Отсюда и возникло всем известное слово «электричество».

Первый источник электрического тока изобрел итальянский физик Александро Вольт в конце XVII века. Между небольшими дисками из меди и цинка он помещал суконку, смоченную раствором кислоты. Между дисками и раствором происходит химическая реакция, создающая в проводнике, соединяющем диски, слабый электрический ток. Соединяя пары дисков в батарею, можно получать уже значительный электрический ток. Такие батареи называли вольтовыми столбами. Они – то и положили начало электротехнике.

В 1802 году русский профессор Василий Петров, сближая два угольных стержня, подключенных к батарее, увидел яркое свечение между ними – электрическую дугу. Эксперименты с дугой были долгими и сложными. И только в 1877 году дуговые лампы, разработанные изобретателем Павлом Николаевич Яблочковым, осветили людные улицы Парижа.

Лавры изобретения привычной для нас лампы накаливания поделили между собой россиянин Александр Николаевич Лодыгин и американец Томас Алва Эдисон. Русский инженер заметил, что сами угольные стержни светят ярче, чем дуга между ними и предложил заменить стержень тонкой, как нить, проволокой из тугоплавкого металла. Американский изобретатель откачал воздух из лампы, благодаря чему нить стала перегорать медленнее. В 1906 году фирма «Дженерал Электрик», организованная Эдисоном, купила права на изобретения Лодыгина. С тех пор электрическое освещение пришло в каждый дом, сделав его светлым и уютным.

Самые главные потребители электроэнергии в доме.

Наверняка, в какой-то период своей жизни кому-то из вас приходилось слышать от своих домашних, что возросшие платы за электроэнергию – целиком и полностью ваша вина. То вы много смотрите телевизор, то подолгу сидите за компьютером, то много гладите или часто стираете. Опять же, вопрос размера платы за электроэнергию может вдруг взволновать и вас самих. Давайте попробуем хотя бы примерно разобраться, сколько же электроэнергии могут потреблять бытовые электроприборы.

Компьютер: По большому счету, если считать грубо и приблизительно, всё зависит от мощности блока питания и конкретной работы, которую компьютер в данный момент выполняет. При заявленной мощности блока от 350 до 550 Ватт, он вряд ли будет потреблять её всю даже в режиме полной загруженности. Сюда же можно добавить монитор – от 60 до 100 Ватт. Таким образом, среднестатистический блок питания 450 Ватт и монитор 100 Ватт потребляют 550 Ватт или 0,55 кВт электроэнергии в час. Опять же, эти цифра сильно завышена. Для приблизительного расчета можно взять практически максимальное значение – 0,5 кВт/ч – не ошибёмся. При пользовании компьютером 4 часа в день получаем 60 кВт/ч в месяц. Соответственно, при пользовании 8 часов в сутки – 120 кВт/ч, и так далее.

Холодильник: Энергопотребление холодильников рассчитывается за 365 дней для сети 220В/50Гц. Рассчитанное на 100 л полезного объема в день, оно позволяет сравнивать различные по размеру холодильники. Опять же, количество потребляемой мощности зависит от объема холодильника и от количества хранящихся в нем продуктов. Также свой отпечаток накладывают и внешние условия, меняющиеся в зависимости от времени года. В техническом паспорте на холодильник указывается энергопотребление в год. В большинстве случаев эта цифра колеблется в пределах от 230 до 450 кВт/ч. Путём нехитрых расчетов, поделив эту цифру на 12 месяцев, получаем от 20 до 40 кВт/ч. Опять же, указанное число применимо лишь для идеальных условий. В реальности же вряд ли удастся достичь этого значения.

Телевизор: Телевизоры бывают разные. Современный телевизор с электронно-лучевой трубкой потребляет от 60 до 100 Вт/ч. В среднем, для расчета, будем брать 100 Вт/ч. При просмотре телевизора 5 часов в день – 0,5 кВт/ч. В месяц – 15 кВт/ч. ЖК-телевизоры с достаточно большой диагональю потребляют около 200-250 Вт в час. Не последнюю роль в этом деле играет выставленная яркость. Соответственно, и число потраченных киловатт-часов в месяц можно смело умножать на 1,5. Получается от 20 до 35 кВт/ч. Небольшие ЖК-телевизоры потребляют примерно столько же, сколько и телевизоры с ЭЛТ, или чуть-чуть меньше: от 50 до 80 Вт/ч – 8-12 кВт/ч в месяц. Плазменные телевизоры с большой диагональю потребляют от 300 до 500 Ватт в час. Если у вас несколько разных телевизоров – суммируйте значения.

Стиральная машина: Мощность, потребляемая стиральной машиной – величина не постоянная, и зависит режима стирки, массы белья и типа материала. В среднем, заявленная мощность большинства стиральных машин – от 2 до 2,5 кВт/ч. Однако, редкие машинки потребляют такое количество энергии. Для расчетов можно взять от 1 до 1,5 кВт/ч. При стирке 3 раза в неделю по 2 часа, получаем от 24 до 36 кВт/ч в месяц.

Чайник и утюг: Настоящие монстры потребления в квартире — чайник и утюг. Работая минимальное количество времени, они потребляют почти столько же электроэнергии, как некоторые работающие весь месяц приборы. При мощности чайника от 1,5 до 2,5 кВт/ч, пользуясь им 4 раза в день по 5 минут, получаем от 20 до 25 кВт/ч в месяц. С утюгом почти такая же история. Мощность у него примерно такая же, как и у чайника, и если гладить 3 раза в неделю по 1 часу, то получится 25 – 30 кВт/ч в месяц.

Это лишь наиболее известные потребители электроэнергии в вашей квартире. А ведь есть ещё и микроволновые печи, пылесосы, посудомоечные машины, зарядные устройства мобильных телефонов и ноутбуков. Не говоря уже о лампах накаливания, которые, в зависимости от их количества, мощности и времени горения, могут брать на себя от 50 до 100 кВт/ч электроэнергии, потребляемой в месяц

Таблица расхода электроэнергии бытовыми приборами

В результате, путём простого сложения, получаем приблизительный расход от 200 до 300 кВт/ч в месяц.

Способы экономии электроэнергии

Рациональное освещение дома.

Освещение квартиры складывается из естественного и искусственного. Любое из них должно обеспечивать достаточную освещённость помещения, а также должно быть равномерным, без резких и неприятных теней. В помещения, окна которых выходят на север и частично на запад и восток, попадает лишь рассеянный свет. Для улучшения естественного освещения комнат отделку стен и потолка рекомендуется делать светлой. Естественная освещённость зависит также от потерь света при попадании через оконные стёкла. Запылённые стёкла могут поглощать до 30% света. Наличие в настоящее время различных химических препаратов для чистки стёкол позволяет без особых физических усилий содержать их в надлежащей чистоте.

Искусственное освещение создаётся электрическими светильниками. В современных квартирах широко распространены три системы освещения: общее, местное и комбинированное.

При общем освещении можно заниматься работой, не требующей сильного напряжения зрения. Светильники общего освещения обычно являются самыми мощными светильниками в помещении, их основная задача – осветить всё как можно более равномерно. Для этого обычно используют потолочные или подвесные светильники, установленные в центре потолка. Общую освещённость можно считать достаточной, если на 1 кв.м площади приходится 15-25 Вт мощности ламп накаливания.

В одном или нескольких местах помещения следует обеспечить местное освещение с учётом конкретных условий. Такое освещение требует специальных светильников, устанавливаемых в непосредственной близости к письменному столу, креслу, туалетному столику и т.п.

Комбинированное освещение достигается одновременным использованием светильников общего и местного назначения, а также при помощи светильников комбинированного освещения. К ним относятся многоламповые светильники (например, люстры), имеющие 2 группы ламп, одна из которых обеспечивает местное, а другая – общее освещение. Местное создаётся световым потоком, направленным вниз, а общее – световым потоком, рассеянным во всех направлениях.

Наиболее рациональным является принцип зонального освещения, основанный на использовании общего, комбинированного или местного освещения отдельных функциональных зон. Если при освещении этих зон использовать лампы направленного света, настольные лампы, торшеры, бра, то в квартире станет уютнее, а, следовательно, и комфортнее. Для такого зонального освещения подходят лампы в 1,5-2 раза менее мощные, чем в подвесных светильниках. В результате на комнату 18-20 кв. м экономится до 200 кВт/ч в год.

Самым эффективным методом экономии электроэнергии на освещении дома будет замена ламп накаливания на энергосберегающие люминесцентные или более дорогие самые высокоэффективные светодиодные. Если Вы это сделаете, то освещение станет в 6-10 раз менее потреблять электрической энергии. А кроме, того они и служат по сравнению с обычными лампами, как минимум в 8 раз дольше, а это дополнительная выгода. Вот простой пример такой экономии.

Экономия при покупке электроприборов и правильной их эксплуатации.

Часто при покупке любого бытового прибора обращается внимание на любые технические параметры и внешний вид, только не на то, сколько электричества потребляет данный прибор. Это повелось опять же с советских времен, когда цена электричества была копеечной. А ведь именно на это необходимо обратить внимание. Любой бытовой прибор покупается в среднем на 5-7 лет работы, и количество электричества, потребленного им, иногда превышает его стоимость в 2-3 раз.

Каждый прибор имеет свой класс энергоэффективности.   Выбирая в магазине бытовую технику обратите внимание на ее класс. Чем выше класс, тем больше энергии вы сэкономите. Самые высокие энергосберегающие показатели у техники класса А.

Особое внимание необходимо обращать на инструкцию по эксплуатации бытовой техники. Ее необходимо тщательно соблюдать.

Холодильник – энергоемкий прибор. Поскольку холодильники постоянно включены в сеть.  Для эффективной, а значит экономной работы необходимо его периодически размораживать, если нет системы “No Frost”. Холодильник следует ставить подальше от любых приборов, выделяющих тепло, и особенно от радиаторов отопления. Не закрывайте радиатор холодильника, оставляйте зазор между стеной помещения и задней стенкой холодильника, чтобы она могла свободно охлаждаться. Уплотнитель холодильника должен быть чистым и плотно прилегать к корпусу и дверце. Даже небольшая щель в уплотнении увеличивает расход энергии на 20-30%. Охлаждайте до комнатной температуры продукты перед их помещением в холодильник.

Стиральные машины – наиболее экономичные с точки зрения потребления электроэнергии автоматические машины, включение и выключение которых производиться строго по программе. Они рассчитаны на единовременную загрузку определенной массы сухого белья. Не следует думать, что загрузив бак машины лишь наполовину, можно добиться экономии энергии и повысить качество стирки. Помните, что недостаточная загрузка или слишком большая увеличивает расход электричества. Старайтесь стирать при близкой к максимуму загрузке. Вы должны знать, что стирка при 30 градусах в отличии режима на 40- экономит до 35 процентов.

Если Вы используйте электрочайник рекомендую не кипятить лишний

объем воды, а только необходимый для данного момента. А главное, почаще очищайте его от накипи.

Мощность утюга довольно велика – около киловатта. Чтобы добиться некоторой экономии, белье должно быть слегка влажным: пересушенное или слишком мокрое приходится гладить дольше, тратя лишнюю энергию. Массивный утюг можно выключить незадолго до конца работы: накопленного им тепла хватит еще на несколько минут, поэтому начинайте и заканчивайте гладить электрическим утюгом вещи, которым необходим более низкий температурный режим.

Для эффективной работы пылесоса большое значение имеет хорошая очистка пылесборника. Забитые пылью фильтры затрудняют работу пылесоса, уменьшают тягу воздуха. Чаще очищайте пылесборник пылесоса, что не только увеличивает силу всасывания, но и до 40 процентов сокращает расход электроэнергии.

Приборы в режиме ожидания

Большинство электроприборов работает в среднем 1-2 часа в сутки (кроме телевизоров и компьютеров). Многие хозяева оставляют в режиме ожидания компьютеры, телевизоры, ошибочно предполагая, что в это время потребление энергии приближается к нулю. Тем не менее, они постоянно включены в сеть и потребляют некоторое, в принципе небольшое количество электроэнергии (так называемый режим stand-by, ожидание включения), для световой индикации и готовности прибора к работе. А так как она работает постоянно, то даже 23 часа ожидания в режиме stand-by при постоянно включенных в сеть 7-12 приборах дадут вам немаленькое потребление электроэнергии, те более – совершенно бесполезное. Как с этим бороться? Можно подключать все через тройник с кнопкой выключения и выключать его тогда, когда вы уходите из дома на длительный срок, или, когда ложитесь спать.

Практическая часть

Подробно изучив всю найденную информацию об электроэнергии и энергосбережении, я приступила к практической части своего проекта.

Так как основной целью моего исследования было выяснить, можно ли сэкономить количество потребляемой электроэнергии, если внедрить энергосберегающие технологии, и на самом ли деле они эффективны.

Первое, что я решила проверить: «А действительно ли способ замены лампочек на энергосберегающие является эффективным?»

Сравнительный анализ лампочек

Для сравнительного анализа я выбрала: Лампа накаливания 60 Вт, люминесцентная 12 Вт, светодиодная 5 Вт.

Сравним стоимость:

Возьмем их среднную стоимость в магазинах:

хорошая лампа накаливания— 30 рублей

энергосберегающая— 150 рублей

заменяющая эти лампочки – до 500 рублей соответственно

Стоимость одного кВт/час по тарифу с. Почепское в среднем составляет 2.1 рубля. В день наша лампочка горит около 8 часов. В год соответственно получаем 8 х 365 = 2920 часов.

Высчитываем потребляемую лампами электроэнергию в год:

накаливания — 2920 часов х 60 Вт = 175200 Вт/час =175,2 кВт/час

энергосберегающая – 2920 х 12 = 35040 = 35,04 кВт/час

светодиодная – 2920 х 5 = 14600 = 14,6 кВт/час

Исходя из этого, рассчитываем стоимость потребляемой электроэнергии в год:

накаливания 175,2 х 2.1 (стоимость одного кВт/час) = 367,92 рублей

энергосберегающая 35,04 х 2.1 = 73,58 рублей

светодиодная 14,6 х 2.1 = 30,66 рублей

Итак, мы видим, что светодиодная позволяет сэкономить нам почти 340 рублей, по сравнению с лампой накаливания, а люминесцентная около 295 рублей. Кто-то скажет, что экономия почти символическая и тут мы плавно переходим к следующему критерию – сроку службы.

лампы накаливания – 1000 часов

энергосберегающие– 10000 часов

светодиодные лампы служат 30000-50000 часов

Минимальное время работы светодиодной лампы 30000, т.е. при ежедневном её использовании 8 часов. Получаем около 10 лет!

За это время нам придется поменять 3 люминесцентных (в лучшем случае) и 30 простых ламп.

Отсюда высчитываем потраченные средства на покупку ламп за 10 лет:

светодиодная лампа — 1 шт. х 500 (стоимость лампы) = 500 рублей

люминесцентная лампа – 3 шт. х 150 = 450 рублей

лампа накаливания – 30 шт. х 30 = 900 рублей соответственно

К стоимости ламп прибавляем стоимость потребляемой электроэнергии (рассчитанную выше), умноженную на 10 лет.

В результате получаем следующие значения:

светодиодная лампа 10 лет х 30,66 рублей (стоимость годового потребления электроэнергии для одной лампы) + 500 рублей (стоимость лампы) = 806 рублей

энергосберегающая лампа – 10 х 73,58 + 450 = 1185,8 рублей

лампа «Ильича» -10 х 367,92 + 900 = 4779,2 рублей

Мы видим, что за время своей работы, светодиодная лампа позволяет нам сэкономить3973 рубля, а люминесцентная 3593 рубля. И снова кто-то скажет, что это не экономия. Но в доме мы используем не менее 25 лампочек, поэтому за срок службы светодиодной лампочки экономия составит 99325 рублей, а люминесцентной 89825 рублей.

Сравнила их стоимость, срок службы и рассчитала сколько нужно потратить средств на покупку ламп за 10 лет. Самыми дешевыми являются лампы накаливания, но по сроку службы они самые недолговечные и за 10 лет, на их приобретение и работу придется затратить больше всего средств. Энергосберегающая лампочка на 20% дороже обычной, однако срок службы у нее дольше и за 10лет эксплуатации таких ламп затраты будут меньше, чем на обычные лампочки. Как оказалось, светодиодная лампочка является самой экономичной. При ее достаточно дорогой цене, срок службы у нее очень большой и за 10 лет придется купить только одну лампочку, а это самые минимальные затраты. Значит заменив обычные лампочки на энергосберегающие, со временем действительно можно хорошо сэкономить.

Опрос

Также мне стало интересно, а все ли об этом знают.

Я решила провести анкетирование среди своих сверстников

Я предложила им оценить лампу накаливания, люминесцентную и светодиодную по трем критериям: экономичность, срок службы, безопасность.

Фото 1 Фото 2

Фото 3

Фото 1, фото 2, фото 3: Опрос

Результаты получились следующие

По данным диаграмм видно, что большинство ребят знают, что люминесцентные и светодиодные являются экономичными и имеют большой срок службы по сравнению с лампой накаливания, а также о том, что люминесцентная требует особой утилизации.

Мониторинг потребляемой электроэнергии за год

Затем провела мониторинг потребляемой электроэнергии за 2020 год

Фото 4

Фото 4: Расчёт потребляемой энергии за год

Расчет потребляемой энергии за 2020 год

Рассчитала, что за год количество потребляемой электроэнергии составило 2800 кВт –это 7000 рублей

Средний расход электроэнергии в месяц в среднем составляет 233 кВт/ч – 583рубля

Внедрение энергосберегающих технологий

Сняла показания счетчика и в течении месяца решила экономить электроэнергию пользуясь изученными способами.

- сократила время работы компьютера и телевизора

- не оставляла электроприборы в режиме ожидания

- в комнатах, где проводили больше всего времени, заменила лампочки на энергосберегающие

- следила, чтобы свет не был включен без надобности

Фото 7 Фото 8 Фото 9

Фото 7, фото 8, фото 9: Внедрение энергосберегающих технологий

Расчёт экономии электроэнергии и финансовых средств.

По истечении месяца я снова сняла показания счетчика. Оказалось, что за это время, пока я экономила, было израсходовано 177 кВт. Разница со средним значение за предыдущие месяцы составила 56 кВт – 140 рублей.

Фото 10 Фото 11

Фото 10, фото 11: Расчёт экономии электроэнергии и финансовых средств.

Если посчитать среднюю экономию за год, то получиться 6*12=672 кВт это 1680 рублей. Экономия составит 24 %, а это не так уж и мало для семейного бюджета. А если экономить начнет каждая семья, то это будет очень весомый вклад в сохранение природных ресурсов.

Заключение

Мое исследование завершено. Я попытались найти пути экономии электроэнергии дома. На мой взгляд, они эффективны и могут привести к значительной экономии средств семейного бюджета.

Думаем, что каждая семья должны определить свою программу экономии, во всяком случае, серьезно задуматься об этом. Чем серьезнее подойти к этому вопросу, тем весомее будет результат. В условиях повышения государственных затрат на выработку энергии, каждый из нас должен внести свою часть в экономию государственных средств.

Наше исследование помогло нам понять значимость темы, определить жизненную позицию. Мы согласны, что сегодня необходимо беречь каждый киловатт. Это личная, семейная и государственная задача.

Литература

1. http://www.advicehome.ru/page9.php

2. http://images.yandex.ru

3. http://electro-site.ru/energy_lamps_type.htm

4. http://www.kogda-remont.ru/425

5.  http://www.schneider-electric.ru/sites/russia/ru/solutions/energy-efficiency/overview/energy-context.page