III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ЭФФЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ЭКОНОМИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ДОМЕ
Жуланов В.В.
Автор работы награжден дипломом победителя второй степени
Диплом школьника      Диплом руководителя
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение

“Какое количество электроэнергии потребляет семья? Можно ли сэкономить на электроэнергии?”. Ответ на эти вопросы можно было найти у родителей, они ежемесячно контролирует данные электрического счетчика. Эти знания будут необходимы, когда я стану взрослым. Решил сам выяснить и научиться определять, какое количество энергии потребляет семья из 3х человек, и какую сумму приходится платить за электроэнергию ежемесячно. Затем определить эффективные способы экономии электроэнергии. В современных условиях необходимо уметь экономить семейный бюджет.

В работе, не просто подсчитали затраченное дома количество электроэнергии, но и обобщили наши знания об электричестве в целом, о способах его получения, и конечно подумали о том, каким образом его можно сэкономить. Для этого пришлось рассчитать ежедневное среднее потребление электроэнергии в доме, рассчитать денежные затраты на электроэнергию и сравнить их с реальными затратами; подобрали способы снижения электропотребления в доме без привлечения дополнительных денежных средств. Работа велась в течение одного месяца. Первая неделя – сбор информации обо всех приборах, потребляющих электроэнергию: мощность, общее время работы от сети, время использования. Вторая неделя анализ полученных результатов. Третья неделя контроль за работой всех приборов, потребляющих электроэнергию. Четвертая неделя – составление отчета.

Актуальность работы

В условиях экономического кризиса всем необходимо заниматься энергосбережением, искать эффективные способы для снижения потребления электроэнергии, для этого необходимо выяснить, какие именно лампы, электроприборы или техника составляют большую долю потребления электроэнергии. 1

Перед собой ставим проблему: «Определить, какое количество электроэнергии потребляет семья из 3х человек? Найти способы экономии электроэнергии».

Цель:

Выяснить путем подсчетов, количество электроэнергии, потребляемое в доме за один день. А также обобщить наши знания об электричестве в целом, о приборах, работающих при помощи него. Подумать о способах снижения расходов на электроэнергию.

Задачи:

  1. Познакомиться с литературой.

  2. Провести исследование:

1)Подсчитать количество ламп, различной мощности и модификации, используемых для освещения в доме, а также электроприборов и технических средств (с указанием мощности).

2)С помощью наблюдений подсчитать среднее время в течение, которого ежедневно горит каждая лампа, и работает техника.

3)Рассчитать ежедневное среднее потребление электроэнергии в доме, рассчитать денежные затраты на электроэнергию и сравнить их с реальными затратами.

3. Сделать выводы по проделанной работе

Гипотеза: Может ли одна семья сберегая электроэнергию и экономя семейный бюджет способствовать сохранению природных ресурсов (нефти и газа) и уменьшить количество загрязняющих веществ в атмосфере.

Предмет исследования: количество электроэнергии в кВт.ч , потребляемое в семье.

Объекты: приборы учета электроэнергии и бытовая техника.

Методы исследования:

1.Литературный (изучение печатных источников по исследуемой теме) 2

2.Информационно – поисковый (интернет)

3.Словестный (беседа с родителями)

4.Математический (анализ и сравнение)

5.научный (обработка и изучение результатов)

6.Практиктическии и опытный.

Новизна: 2017 год объявлен годом экологии, а данная наука изучает наш дом - нашу планету Земля и каждый из ее уголков, в которых мы - люди живем. Как человек относится к своему жилищу, в каких условиях ему дальше жить или выживать, хватит ли энергетических ресурсов, должен задуматься каждый.

Глава 1. Основная часть

1.1.Что такое электричество, кто его открыл?

.Электричество - совокупность явлений, обусловленных существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов. Термин введён английским естествоиспытателем Уильямом Гилбертом в его сочинении «О магните, магнитных телах».

Первая лампочка накаливания появилась в 1878 году. Ее изобрел Томас Эдисон. Томас Эдисон жил и работал в Соединенных Штатах Америки всю свою жизнь. Он был самым продуктивным изобретателем из всех. За свою жизнь он запатентовал 1 093 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. 3

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 Лайткомпани".

В 1880-е была «война токов» между Томасом Эдисоном, придумавшим постоянный ток и Николой Тесла, открывшим переменный ток. Оба хотели, чтобы их системы широко использовались, но победил переменный ток, за простоту получения, больший КПД и меньшую опасность.

1.2. Прозводство электроэнэргии.

Потребность в электроэнергии постоянно увеличивается. Удовлетворить её можно двумя способами. С одной стороны можно увеличить число электростанций. Однако их строительство требует времени и затрат. Кроме того, на ТЭС возрастает потребление невозобновляемых природных ресурсов: угля, нефти и газа. Одновременно эти станции наносят большой ущерб экологическому равновесию на Земле. Передовые технологии позволяют удовлетворить потребности в электроэнергии другим способом. Приоритет должен быть отдан увеличению эффективности использования электроэнергии, а не росту мощности электростанций.

Гидроэнергетика (ГЭС)

Достоинства: не загрязняется атмосфера; создаются новые водоемы; увлажняется атмосфера, меняется микроклимат; гидроресурсы не надо добывать или как-то обрабатывать.Недостатки: затапливаются огромные пространства, создаются водохранилища; разрушается естественная среда обитания флоры и фауны; отчуждаются плодородные пойменные земли; плотины отрицательно влияют на ценные породы промысловых рыб.

Теплоэнергетика (ТЭС).Более 80% всей электроэнергии в нашей стране вырабатывается ТЭС на всех видах природного топлива.Достоинства: под станции используют небольшие площади; высокая удельная теплота сгорания топлива; простота хранения угля, пригодность к непосредственному использованию угля, нефти и газа.Недостатки: сильно загрязняют атмосферу сернистыми и азотистыми соединениями, углекислым газом, создают парниковый эффект, кислотные дожди и т.д.; используется 3

большое количество площадей для добычи угля, рельеф портится шахтами; с охлаждающей водой ТЭС в ближайшие водоемы сбрасывается большое количество тепла, повышающее температуру водоема; вместе с различными газами ТЭС вырабатывает в атмосферу и некоторые радиоактивные вещества.

Гелиоэнергетика.Солнце – источник всех остальных видов энергии на планете. Так как абсолютно чистой атмосферы нет, до поверхности Земли доходит лишь 50% энергии. И даже это количество грандиозно и превышает все другие виды энергии. Всю солнечную энергию использовать нельзя – часть ее переходит в тело морей и океанов, часть обеспечивает круговорот воды в природе, часть идет на фотосинтез. Кроме того, 30% отражается поверхностью Земли и возвращается в космос.Достоинства: СЭС не загрязняет атмосферу; солнечные киловатты бесплатны.Недостатки: проблема связана с циклическим характером поступления; под солнечные батареи используется большая площадь Земли; КПД солнечных установок пока очень низок (около 10%); плотность солнечной энергии низкая, требуются большие средства на ее улавливание и хранение. 5Ветроэнергетика.Попытки использовать силу ветра своими корнями уходят в далекие времена. Силу ветра можно реально считать базой развития будущей энергетики.Достоинства: используется даровая энергия; экологически чисты, не влияют на тепловой баланс атмосферы.Недостатки: низкая интенсивность, поэтому они занимают большие площади; работа ветровых установок неблагоприятно влияют на работу телевизионной сети; источник шума; портят ландшафт.

АЭС.В мире существует около 420 атомных реакторов. У нас в стране 16% всей энергии вырабатывается АЭС. Первая в мире АЭС была пущена в 1954 году в СССР в Обнинске. Достоинства: небольшая площадь под АЭС; при отсутствии утечек – никакого загрязнения атмосферы; относительная независимость от местоположения сырья.Недостатки: образуются радиоактивные отходы; дорогое строительство, еще дороже размонтировка.

Приливные электростанции.Энергия морских приливов огромна. Однако практическое использование затруднено, поэтому моря и океаны могут удовлетворить только 1% мировой энергопотребности.Достоинства: минимум поверхности на суше, не загрязняется атмосфера, даровой источник.Недостатки: в море занимает очень большие пространства, опасно для судоходства.

Геотермальная энергетика.Геотермальная энергия – это теплота, которая генерируется внутри Земли в источники огромной силы (внутренняя энергия Земли).Достоинства: практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени года, суток.Недостатки: необходимость обратной закачки отработанной воды – это 6 исключает сброс этих вод в природные водоемы, расположенные на поверхности. Главное направление энергосбережения — это экономия тепла, расход которого на коммунально-бытовые цели раза в три, а то и больше превышает расход электричества.Это уменьшение расхода энергии за счет не только новых технических средств, но простых мероприятий не требующих затрат и сразу же дающих эффект.

1.3. Советы по экономии электроэнергии населением в домашних условиях:

- Ставьте на маленькую конфорку маленькую кастрюлю, а на большую – с широким дном, и энергия газа будет расходоваться эффективно.

-Замените лампочки в квартире на энергосберегающие, ведь одинаковый свет дает обычная 100 Вт-ная лампа и энергосберегающая 12 Вт-ная.

- Замените лампы накаливания на люминесцентные лампы. При их работе энергии тратится в 5 раз меньше, чем при работе обычных ламп

- Посмотрели телевизор – выдерните вилку из розетки! Это относится ко всем приборам, и дает экономию от 3 до 10%.

-Загружайте в стиральную машину столько белья, сколько максимально указано в инструкции и подбирайте точно режим стирки, это еще экономит 3%.

-Если вы регулярно удаляете накипь из чайника и содержите его в чистоте, вы реально экономите еще 3% энергии.

- Глажка непересушенного белья прибавляет от 3 до 5%, 7

-Если вы установили холодильник в прохладном месте, то к экономии добавляет очередные 3%.

- Чистые окна, светлые шторы и обои на стенах, отсутствие огромного количества предметов на подоконниках – гарантирует экономию 5-7% на освещении.

-А если не закрывать батареи шторами, то они отдадут на 3% тепла больше.

-Продукты из морозильника доставать заранее и оттаивать без нагрева на плите или в микроволновк .

- Наливать в чайник не больше воды, чем потребуется на один раз, отмеривая, например, полулитровой банкой, и кипятить, уже садясь за стол.- Не нужно сразу использовать все конфорки на электроплите для разогрева обеда: сняв нагретый суп, поставить второе на ту же конфорку.

- Выстиранное белье перед сушкой встряхнуть, расправить, чтобы было легче гладить, а перед глажением по-умному подготовить рабочее место, чтобы все было под рукой. - В холода поднимать шторы с батарей отопления, подтыкая на подоконнике к рамам – и батареи больше тепла отдают, и окна уплотняются.

Если посчитать, сколько всего набежало экономии? Более 20%! Сколько это в денежном выражении в месяц, вы можете узнать самостоятельно, а если цифру умножить на 12… В год получается неплохая сумма, и делать для этого специально ничего не надо, просто соблюдать эти правила! ( http://edu.rin.ru/)

8

Глава 2.Мои исследования

2.1.Определение ежедневного потребления электроэнергии в доме.

С 16 по 27 ноября провели исследование, посчитали общее количество всех ламп каждого вида, используемых для освещения в дома, записав их мощность, а также и других используемых электроприборов. Для удобства составили таблицы, по которым можно было оценить, в течение какого времени ежедневно используется прибор или лампа освещения.

Для определения энергопотребления необходимо мощность прибора умножить на продолжительность его работы. Отдельно для каждого вида ламп и электроприборов сосчитали общее время их работы. Всего в доме длинных люминесцентных ламп – 2 штуки, ламп накаливания – 6 штуки, прожекторов – 1 штука, сложил время работы каждой лампы и получили общее время их работы.

Энергопотребление численно равно работе тока: А=Pt, где A – работа, P – мощность, t время. Чтобы получить работу в кВт•ч, мощность всех ламп и электроприборов мы перевели в кВт, для чего значение в Вт разделили на 1000, а время сосчитали в часах. Для определения стоимости потребленной энергии в кВт·ч умножили количество энергии на цену за 1 кВт·ч. Все произведенные расчеты вставили в таблицы.

2.2Анализ полученных показателей (Приложение 1, таблицы 1, 2, 3, 4, 5)

Расход электроэнергии на освещение и работу бытовой техники в среднем за сутки с 19.01.2017 по 25.01.2017 составил 174 кВт.ч на сумму 446 рублей 18 копеек( таблица 5). Тарифы за электроэнергию в сельской местности составляют 1 кВт.ч - 2 рубля.57 копеек.

1)На освещение затраты составили 3.5 кВт.ч – 9 рублей(таблица 1).

9

2)На работу компьютера затрачено 1 кВт.ч – 2 рубля 57 копеек(таблица 2).

2)На работу электрооборудования - 23.64 кВт.ч - 57 рублей 80 копеек(таблица 3)

Общий результат (за сутки) составил 28.14 кВт.ч или 69 рублей 37 копеек (таблица 4).

По нашим расчетам ежедневное потребление электроэнергии составляет 28 кВт.ч. Можно ли считать, что этот результат верным? Да, потому что он почти совпадает с реальным значением потреблением электроэнергии в день. По показаниям счетчика за январь месяц в среднем за 1 сутки получилось 26 кВт. За неделю нагорает в среднем 174 кВт.ч. на сумму 446 рублей18 копеек. Около 2 кВт.ч. еще тратится на систему отопления в доме и другие непредвиденные нужды – зарядка автомобильного аккумулятора( 0.65 кВт.), зарядка мобильных телефонов, в морозы усиленно работают обогревательные приборы.

2.3.Способы снижения потребления электроэнергии в доме.

Cнизить потребление электроэнергии возможно двумя основными способами: снижением номинальной (либо текущей) мощности освещения и уменьшением времени работы. Причем это не должно приводить к снижению качества освещения.

Лампы дневного освещения мощностью 30 Вт и меньше, таким образом, 1 диммера достаточно на коридор.

Экономия электроэнергии доходит до 25% в стандартом включении, т.е. тратится меньше электричества для создания определенного уровня освещенности.

10

А по мере увеличения естественного света можно уменьшать яркость люминесцентных ламп и тем самым потреблять гораздо меньше электроэнергии.

Лампы накаливания очень удобны и практичны в использовании и изготовлении, а также они фактически не наносят вреда окружающей среде. Из главных недостатков можно отметить только большую затрату электроэнергии и малый (по сравнению с энергосберегающими лампами) срок работы.

Компьютерная техника также играет немаловажную роль в количество используемой энергии. Чтобы уменьшить расход электроэнергии, потребляемой компьютерной техникой, необходимо после завершения работы на время перерыва, перемены ставить компьютер в спящий режим, при этом количество потребляемой энергии уменьшается. Так же следовать элементарным советам для экономии электроэнергии при использовании бытовой техники - стиральной машины, электрического чайника, электроплиты, утюга и других( см. в Главе1, стр. )

2.4 Затраты на приобретение выбранных способов снижения потребления энергии

Необходимо приобрести 5 энергосберегающих ламп примерной стоимостью 120 рублей, что составит 600 рублей, и снизит ежедневные расходы по этой статье с 30 рублей до 9 рублей. Таким образом, ежедневная экономия составляет 40 рублей, значит, все эти лампы окупятся за 180 дней. На приобретение мы затратим еще 600 рублей. Экономия электроэнергии по статье люминесцентные лампы при этом составит 25-40%, т.е. 40-60 рублей в день. Таким образом, без дополнительных вложений, можно заменить лампы накаливания на энергосберегающие лампы, установить диммеры, сэкономить на оплате электроэнергии.

11

Заключение

Задуматься об экономии электроэнергии необходимо каждому. Мы считаем тему исследования очень интересной и важной, особенно в современных условиях. Электричество необходимо нам ежеминутно, ежесекундно. Все системы работают за счет электричества. Отключение электричества на сутки – парализует работу всех систем. Проблема энергосбережения стала на сегодняшний день одной из самых актуальных проблем во всем мире..

Хотя светодиодные лампы – самые дорогие, но более 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.

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 .

Выполнив свою работу, определили, можно ли заняться энергосбережением в своей семье, а на следующий год провести работу по энергосбережению в своей школе, что и как можно изменить, как уменьшить энергозатраты.

Реальное потребление электроэнергии, показания электросчетчика, совпало с нашими расчетами. Подсчитан не только расход электроэнергии, но и были выявлены несколько способов снижения ее потребления, без особых влияний на бюджет семьи.

Познакомившись с учебной литературой, сайтами в интернете, узнал для себя очень много новой информации, которая пригодится в жизни. Также в процессе работы получил новые знания об электричестве, изучил историю источников освещения, способах производства и использования человеком. О значении энергоресурсов и необходимости их экономии. 12

Гипотеза подтверждена! Одна семья, сберегая электроэнергию и экономя семейный бюджет, может способствовать сохранению природных ресурсов (нефти и газа) и тем самым уменьшить количество поступающих загрязняющих веществ в атмосферу.

Используемая литература

  1. Журнал «Физика в школе» - 2012 – 2014 г.

  2. География России.Население и хозяйство.9 кл.В.П.ДроновВ.Я.Ром.- М.:Дрофа, 2006.

  3. География.Экономическая и социальная география мира.10 кл.В.П.Максаковский.-М. : Просвещение,2015.

  4. http://www.technolux.info

  5. http://edu.rin.ru/

13

Приложение 1

Таблица 1

Освещение

 

Оборудование

Количество, штук

Мощность, Вт

Время работы, ч.

Количество эл. энергии в сутки,К Вт/ч

лампы дневного света

2

30

5

0.3

лампы накаливания

5

95

6

2.9

прожекторы

1

300

4

1.2

Итого

Сумма

     

4.4

11.3

Таблица 2

Компьютерная техника

Оборудование

Количество, штук

Мощност КВт/ч

Время работы, ч.

Количество эл. энергии в сутки, КВт/ч

ноутбук

1

1

1

1

         
         
         
         
         

Итого

Сумма

     

1

2.57

14

Таблица 3

Электрооборудование

Оборудование

Количество, штук

Мощность, вт

Время работы, ч.

Количество эл. энергии в сутки, Вт

плита

1

3.3

2

6.6

холодильник

1

0.2

24

4.8

духовка

1

1

1

1

микроволновка

1

0.8

1

0.8

Телевизор

1

0.62

7

4.34

утюг

1

2.4

1

2.4

чайник

2

2

0,2

0.04

Стир машина

1

3.3

1

3.3

Итого

Сумма

     

23.64

57.80

Таблица 4

Общий результат( за сутки)

Название оборудования

Количество киловатт

Стоимость 1 кВт

Стоимость затраченной энергии

Освещение

3.5

2.57

9

Компьютерная техника

1

2.57

2.57

Электроприборы

23.64

2.57

57.80

Итого

28.14

 

69.37

15

Расход электроэнергии на освещение и работу бытовой техники в среднем за сутки ( с 19.01.2017 по 25.01.2017)

Таблица 5

День недели

Текущие показания

Предыдущие показания

Итог ( кВт/ч )

Сумма (руб.)

За сутки

Четверг

16296

16332-16296

36

92.57

Пятница

16332

16348-16332

16

41.12

Суббота

16348

16365-16348

17

43.69

Воскресенье

16365

16394-16365

29

74.53

Понедельник

16394

16424-16394

30

77.10

Вторник

16424

16452-16424

28

72.96

Среда

16452

16452

20

51.40

Итог

   

174

446.18