IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРОСТЫМИ МЕТОДАМИ
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Современный период развития человечества характеризуют через три «Э»: энергетика, экономика, экология.
Современные люди, желающие жить в хорошей экологической обстановке, все чаще начинают задумываться и ценить экологически чистые материалы, чистый воздух и воду, натуральные продукты питания и здоровую экологию вокруг себя. Человек научился понимать, что от того, каким воздухом он дышит и какую воду он пьёт, зависит его здоровье и благополучие.
В то же время каждый человек, пользуясь ежедневно современными благами цивилизации, оставляет свой энергетический след на планете. Ведь практически все современные блага цивилизации потребляют в том или ином виде энергию. Без освоения различных видов энергии человек не способен полноценно существовать. Это способствует расширению сферы применения электрической энергии и тем самым увеличивает ее потребление. Но с другой стороны это приводит к постоянному удорожанию природных ресурсов, электроэнергии и тепла.
Для решения этих проблем надо научиться экономить и беречь. Слово экономия происходит от греческого oikonomia – управление хозяйством, бережливость при расходовании чего-либо. Сегодня человечеству необходимо использовать энергию экономно.
I часть.
Волшебная лампочка.
Однажды в тамбуре нашей школы появилась волшебная лампочка, которая сразу заинтересовала многих ребят. Когда в тамбуре никого не было, она не горела. Когда кто-нибудь входил - она включалась. Нам объяснили, что это специальный светильник с датчиком движения. И нужен нам этот светильник для экономии энергии.
Мы и дома часто от своих родителей слышим это. А что значит энергия, экономия, энергосбережение? И для чего мы должны беречь эту самую энергию? Какая взаимосвязь может быть между электроэнергией и экологией? Вопросов много – ответов нет. И мы решили заняться исследованием.
Цель нашего проекта - нахождение путей экономии электроэнергии в нашем классе и школе. Для достижения указанной цели мы поставили следующие задачи:
- познакомиться с понятиями энергии, экономии и экологии и их взаимосвязью;
- исследовать потребление электроэнергии в общеобразовательном учреждении, сравнить параметры осветительных ламп;
- произвести расчет результатов исследования;
- определить мероприятия экономии электроэнергии;
- выявить уровень осведомлённости одноклассников данной проблемой.
В качестве объекта исследования выступило наше образовательное учреждение МБОУ СОШ №24, которое находится в г. Озерск Челябинской области. В ходе исследования мы использовали следующие методики: работа с литературой и поиск информации в Интернете, наблюдения, получение информации у специалиста, вычисления.
Актуальность данного исследования еще и в том, что 2017 год объявлен годом экологии в России.
II часть.
Энергия – источник движения.
Энергия – источник движения, способность совершать работу. Для работы любого организма или механизма нужен источник энергии.
Рождение энергетики произошло несколько миллионов лет тому назад, когда люди научились использовать огонь. Огонь давал им тепло и свет, был источником вдохновения и оптимизма, оружием против врагов и диких зверей, лечебным средством, помощником в земледелии, консервантом продуктов, технологическим средством. На протяжении многих веков огонь поддерживался путем сжигания древесины, кустарников, камыша, травы, сухих водорослей. Всего 150-200 лет назад население Земного шара начало использовать и другие источники энергии: потоки воды рек, морских приливов (водяные колеса), ветер ( мельницы, паруса), каменный уголь и торф для отопления. Энергопотребление было незначительно.
Бурное промышленное развитие человечества в 20 веке привело к интенсивному развитию энергетики. Чем более развиты промышленность и техника, тем больше энергии нужно для них. Это значит, что ни одно промышленное предприятие, ни один новый город или просто дом нельзя построить до того, как будет определён или создан заново источник энергии, которую они станут потреблять. Вот почему по количеству добываемой и используемой энергии довольно точно можно судить о технической и экономической мощи, а проще говоря – о богатстве любого государства.
Энергетика – это область хозяйства, охватывающая выработку, преобразования, передачу и использование разных видов энергии. Наиболее важной отраслью считается электроэнергетика, включающаяся в себя производство, передачу и сбыт электроэнергии. Производство электроэнергии ведется на тепловых станциях, гидроэлектростанциях, а также на АЭС. Доля ТЭС в отечественной энергосистеме самая большая: на тепловых станциях России вырабатывается 67,8% от всей энергии в стране.
Тепловая электростанция (ТЭС) – вырабатывает электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива (уголь, газ, сланцы, мазут).
Гидроэлектростанция (ГЭС) – электростанция, преобразующая механическую энергию потока воды в электрическую энергию посредством гидравлических турбин, приводящих во вращение электрические генераторы.Атомная электростанция (АЭС) – электростанция, на которой ядерная (атомная) энергия преобразуется в электрическую.
Наряду с положительным эффектом (производством электроэнергии) электростанции при работе в той или иной мере оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду, на биосферу, на жизнь и здоровье человека.
Тепловые электростанции наносят самый значимый ущерб окружающей среде по сравнению с другими электростанциями:
27 процентов загрязненных стоков;
48 процентов выбросов вредных веществ;
70 процентов объема парниковых газов (СО2);
30 процентов вредных отходов;
72 процента выделения оксида азота.
В процессе сгорания топлива образуются вредные вещества, которые выводятся в атмосферу с дымом и попадают в почву с золой. Помимо того, что эти выбросы неблагоприятно влияют на окружающую среду, продукты сгорания вызывают парниковый эффект. Парниковый эффект – повышение температуры нижних слоев атмосферы. Это приводит к изменению климата Земли. Так же тепловые электростанции сбрасывают в водоемы тёплую воду и этим загрязняют их.
Используемые на тепловых электростанциях виды топлива - это невосполнимые природные ресурсы. Основные энергетические ресурсы сегодня – уголь (40%), нефть (27%), газ (21%). Этих запасов по некоторым оценкам хватит соответственно на 270,50 и 70 лет, и то при условии , что расходовать их будут с той же скоростью, что и сейчас.
Итак, увеличение энергопотребления привело к глобальным экологическим проблемам, дефициту энергоресурсов, возрастающей стоимости их добычи. Основная задача на сегодняшний день – увеличение эффективности использования электроэнергии, а не росту мощности электростанций. Энергосбережение – это подход к экономии электроэнергии, основанный на использовании энергосберегающих технологий, которые призваны привести к снижению бесполезных потерь электроэнергии.
А сможем ли мы ученики третьего класса помочь в решении данной проблемы? Приведут ли наши простейшие методы экономии электроэнергии к реальной экономии ресурсов и денежных средств? Неужели одна лампочка может влиять на энергосбережение и экономию?
III часть.
Люминесцентные и светодиодные светильники. В чем же разница, неужели только в названии?
Интересно, а сколько и какие лампочки есть у нас в классе и школе. После специальной прогулки по зданию школы выяснили, что у нас два вида светильников: люминесцентные и светодиодные. В чем же разница, неужели только в названии? И мы взялись за изучение.
Люминесцентные лампы – это ртутные осветительные приборы , в которых для излучения света используется фосфорное покрытие.
Светодиодные лампы в качестве источника света используют светодиоды, которые ток превращают в свечение.
Рассмотрим все плюсы и минусы каждого по разным параметрам.
Спектр света. Цветовая составляющая спектра люминесцентной лампы менее качественна, её свет кажется ненатуральным. Люминесцентные лампы неправильно передают некоторые оттенки света. Светодиодные же лампы имеют спектр наиболее близкий к естественному свету.
Экологичность. Люминесцентные лампы содержат ртуть – ядовитое вещество относящегося к первому классу опасности. Выбрасывать их в общий мусоропровод категорически запрещено. Поэтому люминесцентные лампы обязывают к специальной утилизации, что вносит, конечно, существенные неудобства. Также все люминесцентные лампы испускают ультрафиолет и инфракрасное излучение. Длительное ультрафиолетовое излучение может вызвать ожог сетчатки. Сильное и длительное инфракрасное излучение также представляет опасность для глаз. Светодиодные лампы не содержат никаких ядовитых веществ, способных причинить вред человеку. В их работе отсутствует инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, поэтому светодиодная лампа считается экологичным источником освещения.
Нагрев корпуса лампы. Люминесцентная лампа нагревается до 60 градусов Цельсия, она не может причинить ожог, но при неисправностях может произойти сильнейший нагрев вплоть до 200 градусов. Светодиодная лампа является абсолютно пожаробезопасной. Максимальный нагрев её корпуса составляет 40-50 градусов Цельсия, и за время работы остается постоянным. Поэтому её можно смело использовать рядом с легковоспламеняющимися материалами.
Мерцание.Люминесцентные лампы мерцают с частотой 50 Гц. Часто мы этого не ощущаем, но у некоторых людей, это вызывает подавленное состояние и нервозность. В светодиодных лампах полностью отсутствует мерцание.
КПД.Коэффициент полезного действия – это эффективность преобразования энергии в свет. У светодиодной лампы он достигает 75-90%, а у люминесцентной лишь – 15-25%.
Срок службы. Срок службы люминесцентной лампы в 5 раз ниже светодиодной. У люминесцентного светильника – 10 000 часов ( или 2,5 года), у светодиодного – 50 000 ( или 10 лет).
Мы поняли что, светодиодные лампы обладают многими преимуществами в сравнении с люминесцентными. Они не имеет недостатков, ни с точки зрения вреда экологии, ни с точки зрения вреда человеку, который ими пользуется. Светодиодные лампы уступают м лишь в одном компоненте – в цене.
А теперь перейдем к расчетам. Что скажут нам цифры. В первом классе у нас стояли люминесцентные светильники. 1 светильник потреблял 80 Вт. А сейчас у нас светодиодные светильники. Один светильник потребляет в два раза меньше – 40 Вт.
Из расчета видно, что стоимость и потребление электроэнергии при смене светильников в нашем классе сократилось в 2 раза. Мы сэкономили не только свои финансы, но и природные ресурсы. Для выработки 1000 кВт*час необходимо сжечь 300 кг каменного угля и 240 л мазута. Мы сберегли 204 кг угля и 163 л мазута.
Итак, мы пришли к выводу, что и сравнительные характеристики и расчеты в пользу светодиодных ламп. Мы предлагаем всей школе перейти на эти светильники. Это даст не только финансовую экономию, улучшит качество освещения, сбережет наше здоровье, но и сохранит ресурсы страны, улучшит экологию. Таким образом, энергосбережение – это ни что иное, как забота об экономии и экологии.
А что еще мы можем сделать для энергосбережения? Мы думаем, надо контролировать еще и время работы светильников. Выключать свет в классе на переменах и следить за освещением в коридорах. В этом нам помогают дежурные по классу и дежурные по этажам.
Так же нам стало интересно, а знают ли другие учащиеся нашей школы о методах энергосбережения? Для этого мы провели опрос и выяснили, что ученики нашего класса разбираются в проблемах и методах энергосбережения лучше, чем ученики других классов. После того как мы выступили со своим проектом перед всеми учащимися третьих классов и провели повторный опрос, выяснили, что теперь знания всех учеников третьих классов стали примерно одинаковыми. Для всех учащихся нашей школы мы выпустили буклет, который поможет им понять что такое энергосбережение простыми методами.
Вот так одна простая лампочка, которая появилась в тамбуре школы, помогла нам раскрыть целый ряд проблем, которые стоят перед человечеством.
Заключение.
Простота и доступность электроэнергии породили у многих людей представление о неисчерпаемости наших энергетических ресурсов, притупили чувство необходимости её экономии. Между тем, мы стоим на пороге энергетического и экологического кризиса. Поэтому призыв: «Экономьте электроэнергию!» - стал ещё актуальнее и это задача сегодняшнего дня.
Современный период развития человечества характеризуют через три «Э»: энергетика, экономика, экология. И этим проектом мы доказали, что применение светодиодных ламп соответствует всем трем «Э»:
- сокращение расходов на электрическую энергию;
- экономный расход природных ресурсов;
- уменьшение вредных выбросов в атмосферу;
- снижение вреда нашему здоровью.
Список литературы.
1. Соколов-Микитов, И. Рассказы о природе / И.С.;
2. Снегирев, Г.Я. Охотничьи истории / Г.Я. Снегирев; ил. А.В. Кардашука. – М.: Эксмо: ОЛИСС, 2013. – 96 с.: ил. – (Книги – мои друзья.);
3. Экономьте электроэнергию! – «Наука и жизнь», 3/96, стр. 66-67;
4. Кораблев В. П. Экономия электроэнергии в быту. –Москва, «Энергоатомиздат», 1987;
5. Цигельман И. Е. Электроснабжение гражданских зданий и коммунальных предприятий. М.: Высш. шк., 1988.;
6. Руководства по эксплуатации панелей светодиодных, люминесцентных ламп.
7.Учебник за 8 класс по Физике: Авторы: А.В. Перышкин / Г.А. Лонцова.
8. Ресурсы сети Интернет:
http://thedifference.ru
http://inlife/index.shtml;
http://sekonomit-elektroenergiyu/energosberegayushhie-lampy-vred-ili-polza;
http://activity/energoeffektivnost/;
http://minenergo.gov.ru/activity/energoeffektivnost/;
http://press/useful/site_low.pdf.