Работа в рамках проекта " Экономим электроэнергию в школе и дома."
Вложение | Размер |
---|---|
i.r_mokichevoy._i.doc | 482.5 КБ |
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Ярцевская средняя школа №1»
Исследовательская работа по физике «Экономия электроэнергии в школе и дома».
Автор работы:
Мокичева Ирина –
Ученица 9 б класса.
Руководитель:
Девятова Зоя Васильевна –
учитель физики
2016 г
Содержание
Введение 2
Заключение 14
Библиография 15
Приложение 1 16
Приложение 2 18
Введение.
Проблема энергосбережения стала на сегодняшний день одной из самых актуальных проблем во всем мире. Многие государства начали принимать меры по экономии электроэнергии. В Российской Федерации также принято решение о переходе на энергосберегающие технологии.
23 ноября 2009 года президент России подписал Федеральный закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».
Сегодня экономией электроэнергии занимаются государство, коммерческие организации, частные лица. Постепенно эта работа становится неотъемлемой частью жизни человека, т. к. источники энергии иссякают, а новые источники электроэнергии еще не используются в полную меру сил.
На мой взгляд, задуматься об экономии электроэнергии необходимо ешё на школьной скамье. Совсем недавно на уроке физики мы узнали об источниках освещения, способах получения электроэнергии. Я решила глубже изучить эту тему и определила цель своего исследования – нахождение путей экономии электроэнергии в городе, школе, дома.
Задачами работы стали:
Методами исследования стали:
Работая над исследованием, я познакомилась с учебником Добротворского «Теория электрических цепей», прочитала публикации в газете «Сигма плюс». Встретилась со специалистами, занимающимися вопросами экономии электричества в нашей школе. Это заместитель директора школы по хозяйственной части Бацанина Ирина Павловна. Источником информации были сайты интернета, беседа с членами моей семьи.
Я считаю тему исследования очень интересной и важной, особенно в современных условиях.
Приступая к исследовательской работе, я решила изучить историю источников освещения. Познакомившись с учебной литературой, сайтами в интернете я узнала, что первая лампочка накаливания появилась в 1878 году. Ее изобрел Томас Эдисон (приложение 1, фото 1).
Томас Эдисон жил и работал в Соединенных Штатах Америки всю свою жизнь. Он был самым продуктивным изобретателем из всех. За свою жизнь он запатентовал 1093 разнообразных изобретений, включая электрическую лампу накаливания. В 1876г. он открыл первую в мире научно-исследовательскую лабораторию и назвал ее "фабрикой изобретений". Однако некоторые изобретатели обвиняли его в том, что он присваивал их открытия. В 1877г. Эдисон создал фонограф - одно из знаменитых своих изобретений. Этот аппарат записывал и воспроизводил звук. Поначалу фонограф продавали как забавную игрушку. Но затем Эдисон и другие изобретатели так его усовершенствовали, что появилась возможность записывать даже музыку.
П.Н.Яблочков к началу 1876 года, занимаясь проблемами электрического освещения, завершил разработку конструкции электрической свечи и в марте получил патент на нее.
Свеча Павла Николаевича Яблочкова представляла собой два стержня, разделенных изоляционной прокладкой. Каждый из стержней зажимался в отдельной клемме подсвечника. На верхних концах зажигался дуговой разряд, и пламя дуги ярко светило, постепенно сжигая угли и испаряя изоляционный материал.
Успех свечи Яблочкова превзошел все ожидания. Сообщения о ее появлении обошли мировую прессу. В течение 1876 года Павел Николаевич разработал и внедрил систему электрического освещения на однофазном переменном токе, который, в отличие от постоянного тока, обеспечивал равномерное выгорание угольных стержней в отсутствие регулятора. Кроме того, Яблочков разработал способ «дробления» электрического света (то есть питания большого числа свечей от одного генератора тока), предложив сразу три решения, в числе которых было первое практическое применение трансформатора и конденсатора.
Система освещения Яблочкова («русский свет»), продемонстрированная на Всемирной выставке в Париже в 1878 году, пользовалась исключительным успехом; во многих странах мира, в том числе во Франции, были основаны компании по ее коммерческой эксплуатации. Уступив право на использование своих изобретений владельцам французской «Генеральной компании электричества с патентами Яблочкова», Павел Николаевич, как руководитель ее технического отдела, продолжал трудиться над дальнейшим усовершенствованием системы освещения, довольствуясь более чем скромной долей от огромных прибылей компании.
В 1878г. английский ученый Джозеф Сван (1828-1914) изобрел электрическую лампочку. Это была стеклянная колба, внутри которой находилась угольная нить накаливания. Чтобы нить не перегорала, Сван удалил из колбы воздух. В следующем году знаменитый американский изобретатель Томас Эдисон (1847-1931) также изобрел лампочку. После опытов с нитями из различных веществ он остановил свой выбор на обугленных волокнах бамбука. В 1880г. Эдисон начал выпуск безопасных лампочек, продавая их по 2,5 доллара. Впоследствии , Эдисон и Сван создали совместную компанию "Эдисон энд Сван Юнайтед Электрик Лайт компани".
2. Лампа накаливания
После изобретения лампы накаливания прошло много лет. Современная лампа – это новые технологии и новые изобретатели. Лампа накаливания – это источник искусственного света, преобразовывающий электрическую энергию в световую за счет нагревания металлической спирали, так называемого тела накала. В качестве тела накала в настоящее время используется в основном спираль из вольфрама и сплавов на его основе. Конструкции ламп накаливания весьма разнообразны и зависят от назначения. Однако общими являются тело накала, колба и токовводы (приложение 1, фото 2). В зависимости от особенностей конкретного типа лампы могут применяться держатели тела накала различной конструкции, лампы могут изготавливаться бесцокольными или с цоколями различных типов, иметь дополнительную внешнюю колбу и иные дополнительные конструктивные элементы. Срок службы лампы накаливания составляет примерно 1000 часов. При увеличении напряжения, срок службы снижается. Старая добрая «лампочка-груша» с ее теплым приятным светом и сегодня для многих продолжает оставаться символом искусственного света. Такие ее качества, как простота, доступность и универсальность объясняют ее большую популярность.
Проанализировав имеющуюся информацию, я выделила преимущества и недостатки ламп накаливания.
Преимущества лампы накаливания:
Недостатки лампы накаливания:
Я продолжила исследование и познакомилась с другими источниками освещения – энергосберегающими лампами.
Для тех, кто хочет сэкономить деньги на электричестве и не хочет мириться с расточительством ламп накаливания, была придумана так называемая люминесцентная (или энергосберегающая) лампа – КЛЛ (приложение 1, фото 3).
Как и в обычной люминесцентной лампе, в КЛЛ есть газоразрядная трубка, заполненная аргоном, и пускорегулирующее устройство (стартер). Вся эта конструкция усажена в стандартный цоколь диаметром 27 или 14 мм, что позволяет вкручивать ее в патрон любой люстры, бра или светильника (приложение, фото 3).
Сама лампа, как и следует из названия, выглядит довольно компактной и аккуратной. Из-за того, что между U-образной (или спиралевидной) колбой и цоколем находится электронный стартер, высота лампы немного больше обычной. Но чаще всего она не превышает 15 – 16 см.
Если в лампе накаливания светит раскаленная вольфрамовая нить, в КЛЛ свет образуется совершенно иначе. Вначале внутри лампы появляется невидимое ультрафиолетовое излучение. Нанесенные же на внутренние стенки колбы специальные вещества – люминофоры – преобразуют ультрафиолет в видимый свет (приложение 1, фото 4).
До недавнего времени люминесцентные лампы мало использовались в жилых комнатах, поскольку были только трубчатыми и давали холодный бестеневой свет. Сегодня же благодаря изобретению компактных ламп и новых люминофоров появился боле широкий выбор ламп.
Энергосберегающие лампы при одинаковой яркости цвета потребляют в 5-6 раз меньше электроэнергии, чем лампы накаливания. Другими словами, обычная элекролампочка в 60Вт соответствует по яркости КЛЛ мощностью 11 Вт. Экономия электричества при такой замене составит более 80%. Кроме этого, они намного более долговечны. Если ресурс ламп накаливания в среднем не превышает 800-1.000 часов, то у их энергосберегающих конкурентов он колеблется от 6.000 (у самых дешевых образцов) до 15.000 часов (приложение 1, фото 5).
Я нашла сравнительную таблицу КЛЛ и ламп накаливания. (приложение 2.1)
Данные таблицы убедительно показывает преимущество энергосберегающих ламп.
Президентская комиссия по модернизации приняла решение по переходу России с ламп накаливания на светодиодные лампы.
От внедрения энергосберегающих ламп комиссия отказалась по той причине, что эта технология не будет развиваться дальше. Правильнее будет перейти на более перспективные технологии, которыми и являются светодиоды.
На данный момент светодиодные лампы – самые дорогие и эффективные из существующих источников домашнего освещения. Продолжительность горения светодиодной лампы в 30 раз выше, чем у лампы накаливания, а потребление электроэнергии в 10 раз ниже. При этом стоимость "лампочки Ильича" составляет 15-20 рублей, тогда как светодиодная лампа может обойтись в 1500 рублей.
Вред энергосберегающих ламп. Высокая стоимость по сравнению с традиционными лампами накаливания.
Небольшой срок эксплуатации в условиях бытового применения. Заявляемые производителями сроки службы (до 10-15 тысяч часов), не соответствуют действительности в реальных условиях бытового применения - при нестабильном напряжении сети и прерывистом цикле эксплуатации кратковременного включения (включить - выключить).
При низком диапазоне температур происходит падение светового потока (примерно в 2 раза на каждые -10˚C). Некоторые такие лампы при низкой температуре не загораются. При повышенной температуре снижается интенсивность их светового излучения.
При перепадах напряжения лампа может выйти из строя. При низком напряжении (более чем на 10%) лампа может не зажечься. При повышенном напряжении, особенно импульсном, выходит из строя.
Линейный спектр приводит к неправильной цветопередаче и повышенной усталости глаз.
Из-за большого уровня ультрафиолетового излучения энергосберегающих ламп человек может находиться от них на расстоянии не ближе, чем 30 сантиметров. Особый вред энергосберегающей лампы может быть нанесен людям с чрезмерной чувствительностью кожи (особенно младенцам). Из-за таких лампочек у них могут появиться:
Чувствительным людям не рекомендуется использовать в жилых помещениях энергосберегающие лампы мощностью более 22 ватт.
Встроенный в лампе электронный балласт создаёт электромагнитное излучение - электросмог. Некоторые источники рекомендуют соблюдать минимальное расстояние в 50 см между лампой и головой. Поэтому нежелательно использование их в светильниках и детских комнатах. Хотя электромагнитное поле и не значительно - организм реагирует на такое воздействие как на неблагоприятный фактор внешней среды, что вынуждает его дополнительно адаптироваться, расходуя жизненные ресурсы. Постоянное такое воздействие приводит к снижению иммунитета и может являться катализаторами болезней, в первую очередь центральной нервной и иммунной систем, возможно сердечнососудистой.
Каждая энергосберегающая лампа вредна в случаи повреждения так как содержит в своей колбе 3-5 мг ртути, доза незначительная, но находящаяся в виде паров, не имеющих запаха – при повреждении колбы пары ртути быстро распространяются по воздуху и при вдыхании зараженного воздуха легче всего попадают в организм человека, вызывая тяжелое отравление.
Если разбить энергосберегающую лампу в непроветриваемой комнате, концентрация ртути в воздухе может в течение нескольких часов составлять 0,05 мг/ куб. м, что превышает предельно допустимую концентрацию более чем в 160 раз. Если такое случилось, то необходимо незамедлительно и тщательно (в течение получаса) проветрить помещение.
Плюсы энергосберегающих ламп. Большой срок службы в режиме непрерывного свечения – от 6 до 15 тысяч часов, что в 10-20 раз превышает средний показатель ламп накаливания.
Низкое потребление электроэнергии - уменьшается и нагрузка на сеть, а это уменьшает риск перебоев, коротких замыканий. Обычная лампа накаливания 92-94% электроэнергии преобразует в тепло и лишь 6-8% в свет, тогда как компактная люминесцентная (энергосберегающая), давая такой же световой поток, расходует электроэнергии на 80% меньше.
Заводская гарантия (полгода - год) на энергосберегающие люминесцентные лампы.
Энергосберегающие лампы практически не нагреваются (всего до 50-60 градусов). От них не получишь ожог рук (как например от лампы накаливания).
Используйте светодиодные или галогенные лампы
При соблюдении инструкций энергосберегающие люминесцентные лампы более долговечны и экономичны, чем лампы накаливания, однако применение этих ламп оправданно лишь в организациях и предприятиях, где легче проконтролировать и организовать сбор и утилизацию энергосберегающих ламп.
В бытовых условиях применять энергосберегающие лампы крайне нежелательно. Лучше найти им альтернативу, например, более безопасные и более энергосберегающие светодиодные или галогенные лампы, какими активно пользуются страны Европы.
Правильная утилизация энергосберегающих ламп
Ни в коем случае не выбрасывайте ртутьсодержащие лампы и приборы в канализацию, мусорные контейнеры или просто на улицу, во избежание увеличения содержания ртути в воздухе, воде, и почве.
По вопросам утилизации ртутьсодержащих ламп нужно обращаться в ДЕЗ или РЭУ, где для них должны быть установлены специальные контейнеры для ртуть содержащих отходов
Узнав историю появления источников освещения, я решила узнать историю электрификации нашей страны.
Первые электрические лампочки появились в России в конце XIX века. К началу XX века в России уже существовало электроэнергетическое хозяйство, которое позволяло вырабатывать незначительное количество электроэнергии для крупных городов. В годы I Мировой войны (1914 – 1918) и Гражданской войны (1918 – 1920) электросистема страны была практически разрушена. В декабре 1918 года – июне 1918 года электростанции, существовавшие в нашей стране, были восстановлены и из частных рук были переданы государству. Одновременно началось строительство ГЭС в районах ТЭС.
В 1920 году по инициативе В. И. Ленина был разработан первый план Электрификация России — план ГОЭЛРО, в основу которого была положена ленинская формула "Коммунизм — это есть Советская власть плюс электрификация всей страны» (приложение, фото 6). В 1922 году введены в строй Каширская ГРЭС и "Уткина заводь" (ныне 5-я ГРЭС Ленэнерго); в 1924 — Кизеловская ГРЭС на Урале, в 1925 — Горьковская и Шатурская ГРЭС. 8 ноября 1927 года состоялась торжественная закладка Днепровской ГЭС. К 1931 году основные задания плана ГОЭЛРО по наращиванию мощности районных электростанций и по производству электроэнергии были выполнены. В годы предвоенных пятилеток (1929—40) созданы крупные энергосистемы на территории Украины, Белоруссии, Северо-запада и др. В начале Великой Отечественной войны 1941—45 годов оборудование многих электростанций было эвакуировано в тыловые районы, где в рекордные сроки вводились в эксплуатацию новые энергетические мощности. За 1942—44 года введено 3,4 ГВт, главным образом на Урале, в Сибири, Казахстане и Средней Азии. За годы войны разрушена 61 крупная электростанция общей мощностью около 5 ГВт, вывезено в 14 тыс. котлов, 1,4 тыс. турбин и свыше 11 тыс. электродвигателей.
В послевоенные годы Электрификация страны развивалась быстрыми темпами. К 1947 СССР вышел на 2-е место в мире (после США) по производству электроэнергии, а в 1975 году производил электроэнергии больше, чем ФРГ, Великобритания, Италия, Швеция и Австрия вместе взятые. Увеличился среднегодовой прирост производства электроэнергии. Если в 1966—70 он составлял в среднем за год 46,9 млрд. кВт·ч, то в 1971—77 — 58,4 млрд. кВт·ч. Установленная мощность электростанций выросла за 1966—77 почти в 2 раза, а доля СССР в мировом производстве электроэнергии в 1977 увеличилась до 16% против 9,2% в 1950. Данные о динамике производства электроэнергии в СССР приведены в таблице. (приложение 2.2)
Изучив, имеющуюся информацию, я убедилась, что выработка электроэнергии способствует хозяйственной деятельности страны, улучшает бытовые условия населения. Но на сегодняшний день речь идет не только о выработке электроэнергии, но и о её экономии.
Познакомившись с публикациями в газете «Сигма плюс», я узнала, что в нашем городе обсуждалась проблема экономии электроэнергии. Согласно Федеральному закону «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности, внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» в городе Ярцево была разработана муниципальная программа энергосбережения. Программа включает в себя план информирования населения о проводимой работе, план работы с ресурсосберегающими и снабжающими организациями. Об этой программе и ее реализации я узнала в газете «Сигма плюс» от 10 ноября 2011 года. Разработчики программы считают, что для экономии электроэнергии в подъездах домов можно установить лампы с датчиками движения (приложение, фото 7). В муниципальных учреждениях произвести замену обычных ламп на энергосберегающие.
Эта работа в городе уже проводится. Например, в подъездах некоторых домов установлены лампочки с датчиками движения. При входе в подъезд лампочки выключаются после того, как закроется входная дверь. Энергосберегающие лампы и датчики движения устанавливаются на столбах уличного освещения.
В нашей школе проводятся работы по экономии электроэнергии. Так, например, ученики 8 «Б» занимаются реализацией социального проекта «Бережем каждый киловатт». Ребята изучили вопрос экономии электроэнергии в школе и пытаются экономить ее, выключается свет в тех помещениях, где нет в нем необходимости.
Ученики моего класса проводили агитационную работу среди учителей и учеников нашей школы. Они предлагали выключать свет в кабинетах, когда естественная освещенность была в пределах нормы. Ребята разработали информационный плакат об экономии электроэнергии, который разместили во всех классах.
Я встретилась с заместителем директора по хозяйственной части.
Она рассказала мне, что большинство оборудования нуждается в замене с целью экономии электроэнергии (приложение, фото). Эта работа уже проводится. В частности, в коридорах была произведена замена 80-ти Вт ламп на лампы люминесцентные.
В беседе с заместителем директора по хозяйственной части я узнала, что в первом квартале 2015 года школа израсходовала 526 кВт, а в 2016 – 464 кВт. В результате бережного отношения к потреблению электричества школа сэкономила 62 кВт энергии. Работа по экономии электроэнергии продолжается и в этом году.
В газете «Сигма» от 10 ноября 2011 года в статье «Экономить легко!» опубликована информация о том, как простыми способами можно сократить расход электроэнергии в домашних условиях. Вот некоторые из них:
- возьмите за правило выключать свет, когда выходите из комнаты даже на несколько минут;
- при покупке электротоваров обращайте внимание на класс энергосбережения, предпочтение отдайте классу А, самым неэкономичным считается класс G.;
- телевизоры и прочие приборы, работающие в режиме ожидания, лучше выключать из розетки;
- не оставляйте в розетке и зарядное устройство, даже без телефона оно продолжает «вытягивать» энергию;
- используйте режим энергосбережения компьютера. Такая экономия сохранит до 50 % энергии, потребляемой компьютером;
- не забывайте чистить фильтры и мешки для мусора в пылесосе. Загрязненные, они уменьшают тягу воздуха и увеличивают потребление энергии;
- избегайте неполной загрузки стиральной машины и не перегружайте барабан. Правильно выбирайте программу. Перед стиркой белье можно замочить, а затем постирать без предварительной стирки, при которой тратится до 30 % энергии;
- не ставьте холодильник рядом с плитой или батареей - при температуре воздуха около 30° агрегат увеличивает количество затрачиваемой на охлаждение энергии. По этой причине не помещайте в холодильник теплые блюда;
- чистота окон тоже помогает сэкономить - грязные стекла пропускают меньше света. Пыль на плафонах отнимает еще 10 - 20% света;
- светлые материалы в отделке квартиры отражают до 70 - 80% света, а темные лишь 10 - 15%;
- если вы пользуетесь электрической плитой, готовьте на конфорке, соответствующей диаметру сковороды или кастрюли;
- готовить еду лучше под крышкой, что позволит сэкономить до 20% времени, а значит, и энергии;
- своевременно очищайте и накипь в электрическом чайнике. Из-за уменьшения теплопроводности увеличивается время нагрева воды.
Думаю, что эта информация пригодится каждой семье. На основании материалов газеты я разработала памятку, и раздала ее всем ученикам нашего класса, разместила на информационном стенде.
Работая над исследованием, я провела расчет количества, потребляемой электроэнергии 3-х комнатной квартиры, в которой проживает 3 человека:
21.6кВт + 37.8кВт + 24.5кВт + 8.4кВт + 5.6кВт + 3.5кВт + 0.8кВт + 0.5кВт = 102.7кВт
4. 3.25руб – стоимость одного кВт
102.7кВт х 3.25руб = 337рублей 78 копеек
5. А теперь повторим исследование, применяя правила экономии энергии:
6. Таблица потребляемой мощности различными электроприборами за неделю экономии (приложение 2.4)
7. Подсчитаем примерный расход электроэнергии за неделю:
12.4кВт + 17.55кВт + 17.5кВт + 8.4кВт + 5.6кВт + 3.5кВт + 0.8кВт + 0.5кВт = 66.25кВт
8. 3.25руб – стоимость одного кВт
66.25кВт х 3.25руб = 215 рублей 31 копеек
9. Рассчитаем разницу потребляемой энергии за первую и вторую недели:
102.7кВт - 66.25кВт = 36.45кВт
337рублей 78 копеек - 215 рублей 31 копеек = 122 рубля 47 копеек
Заключение
Моё исследование завершено. Я попыталась найти пути экономии электроэнергии в городе, школе, дома. На мой взгляд, они эффективны и могут привести к значительной экономии средств городского и семейного бюджета.
Думаю, что каждый ученик, каждая семья нашего города 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.
Экономное использование электроэнергии позволяет не только сократить объемы использования энергетических ресурсов, но и снизить выбросы вредных веществ в атмосферу, сохранить чистоту водоемов. Тем самым каждый из нас может внести свой посильный вклад в общее дело сохранения природы.
Моё исследование помогло мне понять значимость темы, определить жизненную позицию. Я согласна, что сегодня необходимо беречь каждый киловатт. Это личная, семейная и государственная задача.
Библиография
Приложение 1
Фото 1. Томас Эдисон - Фото 2. Лампа накаливания
изобретатель лампы накаливания
Фото 3. Энергосберегающая лампа Фото 4. Строение лампы КЛЛ
Фото 5. Сравнительная схема Фото 6. Электрификация СССР
Фото 7. Лампа с датчиком движения
Приложение 2
КЛЛ, Вт | Лампа накаливания, Вт |
5 | 25 |
7 | 35 |
9 | 45 |
11 | 60 |
14 | 75 |
16 | 85 |
20 | 100 |
1.
Годы |
|
| ||
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.
Название прибора | Количество, шт. | Мощность, кВт | Время работы в неделю, час | Всего кВт | |
Лампочка | 23 | 0.02 | 24 | 21.6 | |
8 | 0.05 | ||||
Телевизор | 3 | 0.15 | 84 | 37.8 | |
Компьютер | 1 | 0.7 | 35 | 24.5 | |
Холодильник | 1 | 0.15 | 56 | 8.4 | |
Стиральная машина | 1 | 0.4 | 14 | 5.6 | |
Микроволновая печь | 1 | 2 | 1.75 | 3.5 | |
Утюг | 1 | 0.2 | 4 | 0.8 | |
электропылесос | 1 | 0.5 | 1 | 0.5 |
4.
Название прибора | Количество, шт. | Мощность, кВт | Время работы в неделю, час | Всего кВт | |
Лампочка | 31 | 0.02 | 20 | 12.4 | |
Телевизор | 3 | 0.15 | 39 | 17.55 | |
Компьютер | 1 | 0.7 | 25 | 17.5 | |
Холодильник | 1 | 0.15 | 56 | 8.4 | |
Стиральная машина | 1 | 0.4 | 14 | 5.6 | |
Микроволновая печь | 1 | 2 | 1.75 | 3.5 | |
Утюг | 1 | 0.2 | 4 | 0.8 | |
электропылесос | 1 | 0.5 | 1 | 0.5 |
За чашкой чая
По морям вокруг Земли
Какая бывает зима
В.А. Сухомлинский. Для чего говорят «спасибо»?
Как нарисовать ветку ели?