КГУ «СРЕДНЯЯ ШКОЛА №6 СЕЛА БАТПАК»

Акимата Осакаровского района Карагандинской области

Исследовательская работа по теме:

Выполнила  ученица 9 класса

Попова Ольга

Руководитель учитель физики Кузнецова Е.Ю

Содержание

 

1.Введение

1.1 Краткое обоснование проекта

1.2 Цели и задачи проекта

1.3 Ожидаемые результаты

2. Основное содержание проекта

2.1.Изучение  характеристик топлива и расчет энергетического выхода

2.2. Энергетический мониторинг

2.3.Результаты мониторинга

2.4.Характеристика электропотребителей

2.5 Список рекомендаций соблюдаемых в течении второй недели

3. Критерии оценки эффективности проекта

4. Риски проекта

5. Заключение

6. Глоссарий

7. Литература

8. Приложения

8.1. Энергетический паспорт квартиры

8.2. Виды и источники энергии.

8.3. Схема электроснабжения квартиры.

8.4. Характеристики электропотребителей.

8.5.Значения мощности и силы тока для потребителей.

8.6.Измерение электроэнергии и графики потребления.

Введение

Никакой вид энергии не обходится так дорого, как её недостаток.

Гоми Баба

1.1. Краткое обоснование проекта

С каждым годом на бытовые нужды расходуется всё большая доля электроэнергии,

газа, тепла, воды; в огромных масштабах растёт применение бытовой

электрифицированной техники. Между тем, многие месторождения в обжитых местах уже исчерпаны, а новые приходится искать и обустраивать .  Обходится всё это очень недёшево. В течение последних десятилетий стало очевидно, что человеческая деятельность оказывает существенное негативное влияние на природу. Это создало не только местные и региональные экологические проблемы, но и начало отражаться на глобальном уровне, ускорило процессы изменение климата на планете. Всё возрастающее беспокойство о сохранении окружающей среды привело человечество к осознанию необходимости глобального соглашения о переходе к устойчивому развитию цивилизации. Поэтому в нашей республике принят — Закон Республики Казахстан «Об энергосбережении». Основанием для этого закона послужили программы «Стратегия развития Казахстана до 2030» и «Стратегия индустриально-инновационного развития РК на 2003-2015 годы», утвержденная в новой редакции Указом Президента Республики Казахстан от 8 июня 2008г. Разработчик Программы: Министерство энергетики и минеральных ресурсов Республики Казахстан.

Главной задачей Программы является создание оптимальных организационных, нормативно-правовых и экономических условий для достижения целевых показателей энергоэффективности и энергосбережения на период 2009-2015гг.;

Создание и внедрение прогрессивной техники, технологий и материалов, обеспечивающих качественное улучшение эффективности энергопотребления в экономике и непроизводственной сфере. Даная программа рассчитана на 2 этапа:

I этап 2009 – 2011 гг и II этап 2012 – 2015 гг..

Именно экономия становится важнейшим источником  роста производства. Расчёты показали, а практика подтвердила, что  каждая единица денежных средств, истраченных на мероприятия, связанные с экономией электроэнергии, даёт такой

же эффект, как в два раза большая сумма, израсходованная на увеличение её производства.

1.2.Актуальность изучения

На фоне экономического (и энергетического) кризиса  этот факт, как мне кажется, стоит принять во внимание.

Коммунально-бытовое хозяйство является на сегодня крупным потребителем

топлива и энергии: на его долю приходится около 20% топливно-энергетических

ресурсов. Потребление электроэнергии в жилом секторе достигает сейчас более

100 миллиардов кВт*ч, или 8% всей электроэнергии страны, что равно годовой

производительности пяти  ГЭС; из них около 40% расхода электроэнергии

приходится на электробытовые приборы, 30% расходуется на освещение и более

12% — на приготовление пищи.

Самыми крупными потребителями электроэнергии в коммунально-бытовом хозяйстве являются жилые дома. В них ежегодно расходуется в среднем 400 кВт*ч на человека, из которых примерно 280 кВт*ч потребляется внутри квартиры на

освещение и бытовые приборы различного назначения и 120 кВт*ч – в установках

инженерного оборудования и освещения общедомовых помещений.

Внутриквартирное потребление электроэнергии составляет примерно 900 кВт*ч в год в расчёте на «усреднённую» городскую квартиру с газовой плитой и 2000 кВт*ч – с электрической плитой.

1. 3.Цели и задачи проекта

Поэтому целью моего проекта было:

1. Изучить методы экономии электроэнергии;

2. Провести энергетический мониторинг квартиры

3. Обосновать и оценить эффективность внедрения энергосберегающих мероприятий;

4. Привлечь внимание к проблеме энергосбережения.

Гипотеза: повышению эффективности использования полезных ископаемых служат следующие элементы:

• энергосбережение в квартирах;
• Использование современных  нанотехнологий для создания электробытовой технике;
• Применение энергосбережения для 

Мною была поставлена задача:

Определение и регистрация объемов снижения энергопотребления в результате внедрения энергосберегающих мероприятий

Используемое оборудование: Электросчетчик

План мероприятий:

1. Определили объект мониторинга (квартира)
2. Предварительное обследования объекта
3. Определяли и регистрировали изменение объёмов электропотребления за неделю
4. Провели агитационную работу  по внедрению энергосбережения (беседа)
5. Провести повторный энергетический мониторинг квартиры

К сожалению, 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. Наш проект поможет понять физические принципы энергосбережения и применять их на практике.

Нам предстоит узнать, как организовать свою деятельность и использовать доступные технологии для того, чтобы экономно расходовать энергию. Чтобы избежать опасного изменения климата и загрязнения окружающей среды, мы должны нацелиться на уменьшение потребления топлива в два или более раз.

1.3.Ожидаемые результаты

Энергосбережение — это наиболее дешевый сейчас «источник» энергии. Следовать принципу «сделать больше с меньшими затратам» будет выгодным для всех. Работая над проблемой энергосбережения, я задумалась о снижении объема используемой энергии, узнала о возможностях использования источников энергии, думаю, научусь решать проблему энергосбережения.

Мною проведен мониторинг квартиры, в которой живет моя семья. Члены семьи станут экономить электроэнергию, что позволит сэкономить не только семейный бюджет, но и помочь сберечь планету.

2. Основное содержание проекта

2.1.Изучение  характеристик топлива и расчет энергетического выхода

 

Для проведения мониторинга я составила таблицу где описала основные характеристики   электропотребителей, составила «Энергетический паспорт» моей квартиры, изучила характеристики каменного угля.

1.        I.            Характеристика каменного угля:

• удельный расход угля на производства  1кВт·ч – 0,48 кг/кВт·ч;
• Удельное количество углекислого газа – 1,7м³/кг

При определении массы израсходованного угля и объема выделившегося при этом углекислого используют следующие выражения:

Масса угля = (энергия)· (удельный расход угля)

Объем углекислого газа = (масса угля) ·(удельное количество углекислого газа)

Суммарное потребление электрической энергии за сутки составило  42,422 кВт·час. Эта электроэнергия произведена при работе электростанции на каменном угле.

Расход угля составит: 42,422 кВт·час·0,48 кг/кВт·ч = 20,36256кг натурального угля. Объем углекислого газа составит

20,36256кг · 1,7м³/кг = 34,616352 м³

Изучив  расчетные данные по использованию условного топлива для производства электрической энергии. Так как электроэнергию нам поставляет КарГЭС, то для того чтобы наглядно продемонстрировать полученный эффект, переведем сэкономленную энергию в такие величины, как масса условного топлива и объём углекислого газа, также учтём стоимость за 1 кВт · ч = 10,43 тенге.

Таким образом  объем топлива рассчитаем : V=Е/qVρ         где V- объем топлива, Е — энергия, q — удельная теплота сгорания топлива (для каменного угля  q=29МДж/кг , а плотность угля=1280 кг/м³     V= 0,088 м³.)

Зная объем с сэкономленного топлива, можно рассчитать объем углекислого газа, выделяемого при сгорании данного топлива:

V=  = 0,088 м³.

V(углекислого газа) = V(топлива) × с(удельное количество углекислого газа)

где c =1,2

Кроме того выработка 1 кВт·ч энергии на современных установках требует 240 г условного топлива (каменного угля).

Соотношение 1 кВт·ч энергии к топливу и к углекислому газу

кВт·ч энергии = 240 г условного топлива = 0,1056 м³ углекислого газа.

2.2. Энергетический мониторинг

Энергетический мониторинг – это система процедур периодического измерения, регистрации и анализа энергопотребления

Цель энергетического мониторинга — оценка эффективности внедрения энергосберегающих мероприятий

Предполагаемый результат- эффект снижения энергопотребления

 

2.3 Результаты мониторинга

 

Проведенные нами исследования показали, что применение энергосберегающих мероприятий практически во всех случаях приводит к экономии энергии.

За рассмотренный нами период, в среднем за неделю экономия электроэнергии в квартире (доме) составляет около 12 кВтч . Таким образом за неделю мы сэкономили 2,88 кг топлива.

ТЭЦ города Караганда работают на каменном угле.  Зная сэкономленную энергию и удельную теплоту сгорания каменного угля, можно точно рассчитать объем сэкономленного топлива за неделю

V=  12кВт ч / 11,4кВт ч/ =1,05

Зная объем сэкономленного  топлива можно рассчитать объем углекислого газа, выделяемого при сгорании данного топлива V(углекислого газа) = 0,088м³ · 1,2 = 0,1056 м³.

Таким образом, за неделю мы предотвратили попадание в атмосферу 1,26углекислого газа, наиболее опасного для окружающей среды.

При этих данных экономия за месяц только в одной квартире дает:

Энергии – 48кВт ч

Стоимость данной энергии – 354,62 тенге , при тарифе 10,43 тенге за 1кВтч

Объем сэкономленного топлива – 11,52

Объем углекислого газа, не выделившегося за это время – 5,05

Экономия за год, при таких условия в среднем составит: энергии – 624 кВт ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4. Характеристики электропотребителей.

Суммарное потребление электрической энергии за сутки  42,422 кВт·час

Мониторинг я проводила,  используя таблицу,  в которой я ежедневно измеряла показания электросчетчика и затем подводила результат за неделю. Мониторинг проводился в течении  месяца: до экономии и после.  В конце второй недели мы получили 14 к Вт экономии. Проанализировав результат я провела беседу с членами семьи и убедила  начать экономичнее использовать энергию, для этого я предложила рекомендацию по способам экономии.

 

2.5.Список рекомендаций соблюдаемых в течении второй недели

1. Загружайте стиральную машину полностью. Расход электроэнергии практически не зависит от того, насколько загружена машина, а расход воды изменится не значительно. Стирка при полной загрузке дает экономию 15 -20 кВт ч энергии в месяц.
2. При глажении сортируйте вещи в зависимости от материала, начинайте гладить с низких температур, для небольших вещей используйте остаточное тепло.
3. В дежурном режиме многие электроприборы – телевизоры, видеомагнитофоны, ЭВМ и т.д. – потребляют около 10 кВтч за месяц. Поэтому, уходя из дома на длительный срок, или на ночь отключайте аппаратуру совсем.
4. «Уходя, гасите свет» — это стоит делать только в том  случаи, если Вы  уходите на  долго (более 10 -15 минут). Дело в том, что лампы накаливания перегорают именно в момент включения. А на изготовление новой лампы требуется гораздо больше энергии, чем вы сэкономите, часто выключая её на короткое время.
5. Используйте люминесцентные лампы, криптоновые лампы вместо ламп накаливания.
6. Вместо 2-х ламп по 60Вт используйте одну – мощностью 100Вт.(экономия 12%)
7. Периодически чистите лампы от пыли и грязи.
8. Снижайте уровень освещенности в коридорах, туалетах ит.д.
9. Выключайте свет, когда он не нужен.
10. Дайте доступ дневному свету, раздвиньте занавески …
11. Стальная посуда с толстым ровным дном позволит экономить электроэнергию при приготовлении пищи на электроплите.( неровное дно увеличивает потребление энергии на 10 -15%)
12. Размеры посуды должны соответствовать размеру плиты . экономия энергии 10%
13. При приготовлении пищи в открытой посуде расход энергии возрастает в 2,5 раза.
14. Выключайте электроплиту за 5 минут до конца приготовления пищи, вы сэкономите 10-15% энергии.
15. Использование специальной посуды – скороварок, кипятильников, кофеварок и т.д. – позволяет экономить до 30-40% энергии и до 60% времени.

 

Кроме этого  в доме были заменены лампы накаливания на экономичные лампы, что позволило так же с экономить энергию.

 

Наимено вание	Коли чество, шт	Мощ ность, Вт	Время работы, ч	Электро энергия, израсходованная за сутки, кВт·ч	Стои мость электро энергии за сутки, тенге	Стои мость электро энергии за месяц, тенге	Стои мость электро энергии за год, тенге
Лампы накаливания	6	60	8	0,048	0,5	15	5475
Люминесцентные лампы	4	12	8	0,0384	0,4	12	4380

 

Таким образом, заменив лампы накаливания люминесцентными лампами, можно получить экономию в1095тенге.

3. Критерий оценивания эффективности проекта.

 

Данный проект позволил положительно повлиять на преодоление проблем энергосбережения не только в нашей семье , но и на решение проблемы в целой стране. Многие одноклассники также стали экономить электроэнергию. Мною на уроке физики было рассказано о проведении мониторинга, о преимуществе экономичного использования приборов потребления электрической энергии. О необходимости бережного использования природных ресурсов.

Мы все — и государства, и люди — в той или иной форме являемся потребителями энергии Энергетический сектор экономики на бытовом и промышленном уровне и его интенсивно растущим снижением каменного угля, нефти и газа на электростанциях, в системах отопления и на транспорте — основной источник выбросов загрязняющих газов среди которых преобладают именно парниковые, и самый опасный — углекислый газ в том числе. Во избежание дальнейшего изменения климата и загрязнения окружающей среды, вызываемых энергетическим сектором, необходимо уменьшить потребления ископаемого топлива.

За год в атмосферу только одного углекислого газа выбрасывается 5млрд. тонн. В результате истончается озоновый слой, появляются озоновые дыры. В эти дыры устремляются ультрафиолетовые лучи, от которых у людей возникают раковые заболевания. Кислорода на Земле становится всё меньше и меньше, а выхлопных газов всё больше и больше.  решении таких глобальных проблем, как предотвращение всемирной экологической катастрофы, ни один человек не может сделать всё, но каждый может сделать хотя бы что-то.

Итак, потребность в энергии постоянно увеличивается. Электростанции работают

с полной нагрузкой, особенно напряжённо – в осенне-зимний период года в часы

наибольшего потребления электроэнергии: с 8.00 до 10.00 и с 17.00 до 21.00. И

в это напряжённое время где-то столь необходимые для производства киловатт-часы тратятся напрасно. В пустующих помещениях горят электрические лампы, бесцельно работают конфорки электоплит, светятся экраны телевизоров.

Установлено, что 15-20% потребляемой в быту электроэнергии пропадает из-за небережливости потребителей.

Простота и доступность электроэнергии породили у многих людей представление о

неисчерпаемости наших энергетических ресурсов, притупили чувство

необходимости её экономии.

Между тем, электроэнергия сегодня дорожает. Поэтому старый призыв «Экономьте электроэнергию!» стал ещё более  актуальным.

 

4. Возможные риски проекта.

Трудностью было составления суммарной таблицы использование электрических приборов за сутки. Так как эксперимент был проведен в праздничные и каникулярное время, что указывает на небольшие погрешности при расчете сводной таблицы.

Требуются материальные затраты на  приобретение энергоемких приборов, замена старой бытовой техники.

Привыкнуть к экономичному расходованию электроэнергии.

5. Заключение.

Рекомендации по экономии электричества  при использовании ламп накаливания:

— применять криптоновые лампы накаливания, имеющие световую отдачу на 10% выше, чем у ламп накаливания с аргоновым наполнением; цена их практически одинакова, а отличить их можно по соответствующей маркировке ;

-заменить две лампы меньшей мощности на одну несколько большей мощности: использование одной 100 Вт вместо 2 ламп по 6о Вт экономит при той освещенности  потребление энергии на 12%

-периодически чистить лампы, плафоны и осветительную арматуру от пыли и грязи: не чистившиеся в  течение года лампы и люстры пропускают на 30% света меньше даже в сравнительно чистой среде; на кухне с газовой плитой лампочки грязнятся на много быстрей;

-периодически заменять лампы к концу срока службы (около 1000 ч): световой поток ламп накаливания к концу срока службы снижается на 15% , и из-за недостаточной освещенности их мощность часто завышается « на глазок».

—         В помещения,  окна которых выходят на север и  частично на запад и восток, попадает в основном рассеянный солнечный свет. Для улучшения естественного освещения  таких комнат отделку стен и потолка рекомендуют делать светлой. Светлые стены отражают 70-80% света, в тоже время как темные отражают только 10-15%. Естественная освещенность зависит также от потерь света при прохождении через оконные стекла. Запыленные стекла могут поглощать до 30% света. Содержите их в надлежащей частоте.

—         Значительное количество электроэнергии напрасно расходуется  днем в квартирах первых, а некоторых домах – вторых и третьих этажей. Причина этому – беспорядочные посадки деревьев перед окнами, затрудняющие проникновение в квартиры естественного дневного света. Согласно существующим нормам деревья высаживаются на расстоянии не ближе 5 метров от стен жилого дома, кустарники- 1,5 метра .

—         Экономия электроэнергии при приготовлении пищи.  Использование специализированных приборов для приготовлению пищи.

—         Экономия электроэнергии при пользовании радиотелевизионной аппаратурой. Для рациональной работы  надо создать условия для ее лучшего охлаждения, а именно: не ставить вблизи электроотопительных приборов, не накрывать различного рода салфетками, производить систематическую очистку от пыли, не устанавливать в  ниши мебельных стенок.     Использовать жидкокристаллические или плазменные панели.

Повышенный расход электроэнергии вызывает применение электроотопительных приборов (каминов, радиаторов, конвекторов и др.)

Если рассмотреть тепловой баланс жилища, станет ясно, что большая часть тепловой энергии отопительной системы идет на то, чтобы перекрыть потери

тепла. Они в жилище с центральным отоплением и водоснабжением выглядят так:

—         потери из-за не утепленных окон и дверей – 40%;

—         потери через оконные стекла – 15%;

—         потери через стены  — 15%;

—         потери через потолки и полы – 7%;

—         потери при пользовании горячей водой – 23%;

Повышенный расход электроэнергии вызывает применение электроотопительных приборов (каминов, радиаторов, конвекторов и др.)

При пользовании электробытовыми приборами, наиболее экономичные с точки зрения потребления электроэнергии автоматические машины.

Глоссарий

энергосбережение – реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экологических мер, направленных на эффективное  использование  энергетических ресурсов и на вовлечение  в оборот возобновляемых источников  энергии;

энергосберегающие технологии, оборудование, материалы – технологии, оборудование и материалы, позволяющие повысить эффективность использования топливно-энергетических ресурсов по сравнению с достигнутым уровнем;

энергетический ресурс – носитель энергии, который используется в настоящее время или может быть использован в перспективе;

потери электрической энергии – технологический  расход  электрической энергии  на передачу и распределение  электрической  энергии по электрическим сетям;

государственная программа – программа, утвержденная Президентом Республики Казахстан и реализуемая на всей территории республики;

Список используемой литературы

1       И.В. Галузо, И.Н. Потапов. Учимся экономии и бережливости. Учебно-методическое пособие « Энергоэффективность: современное энергетическое производство», 8 класс Минск. « Аверсэв», 20082. С.К. Сергеев, В.В. Измайлов. Учебное пособие « Энергосбережение».- Тверь:

2       « Альфа-Пресс»,20043. Н.И. Данилов, Ю.Н. Тимофеева, Я.М. Щелоков. « Энергосбережение для начинающих», Екатеринбург, 2004

3       И.В. Галузо, В.А. Байдаков, И.Н. Потапов. Учимся экономии и бережливости. 10 класс. Энергоэффективность: энергопользование и экономия. Минск, «Аверсэв», 2008

4       Н. И. Данилов, Ю. Н. Тимофеева, Я. М. Щелоков. «Энергосбережение для начинающих» Екатеринбург,2004 стр54-63

5       Незнанов Г. П., Янсон Ю. А., Незнанова Е. В. «Энергосбережение в школе, дом, на работе» Кемерово 2006,стр 14-25

6       Рубцов С., «Аргументы и факты»,№45,2005,стр 13

7       Соложицын А. «Наука и жизнь» №3,2004,стр6.

8       Кораблев В. П. Экономия электроэнергии в быту. –Москва,

9       «Энергоатомиздат», 1987;

10  Лацис О. Р. Солнце в доме. – Москва, «Советская Россия», 1982;

11  Экономьте электроэнергию! – «Наука и жизнь», 3/96, стр. 66-67.

Приложения

1.         I.            Энергетический паспорт» моей квартиры

I. Среднее потребление электроэнергии бытовыми приборами

(из расчёта на семью из 4 человек)

Прибор	Установленная мощность, кВт	Годовое потребление, кВт*ч	Среднее число часов работы в год
Электроплита	5,8	1100	1400
Холодильник	0,15	450	3000
Телевизор	0,2	300	1500
Утюг	1	100	200
Пылесос	0,6	60	100
Стиральная машина	0,35	45	120

 

1.      II.            Виды и источники энергии:

Виды энергии	Источник энергии
1.тепловая энергия (для отопления)	Центральное отопление
2. тепловая энергия (для приготовления пищи)	Электрические плиты
3.электрическая энергия	Электрическая сеть

 

1.  III.            Составлена схема электроснабжения квартиры
2.  IV.            Характеристики электропотребителей

№	наименование	Количество, шт.	Суммарная мощность, Вт	Время работы за сутки, час	Электроэнергия, израсходованная за сутки кВт·час
1.	Электрические лампы	25	1500 Вт	8 ч.	12 кВт·час
2.	холодильник	2	30 Вт	24 ч.	0,72 кВт·час
3.	Электрическая печь	1	6100 Вт	4 ч.
4.	Стиральная машина	1	2100 Вт	1 ч.	2,1 кВт·час
5.	телевизоры	3	300 Вт	14 ч.	4,2 кВт·час
6.	Музыкальный центр	1	1300 Вт	12 ч.	15,6 кВт·час
7.	компьютер	2	250 Вт	12 ч.	3 кВт·час
8.	Электрические чайники	1	2000   Вт	1 ч.	2 кВт·час
9.	утюг	1	2300 Вт	0,16 ч.	0,368 кВт·час
10.	фен	1	1800 Вт	0,16 ч	0,288 кВт·час
11.	DVD проигрыватель	1	14 Вт	4 ч.	0,056 кВт·час
12.	Микроволновая печь	1	3100 Вт	0,4 ч.	1,24 кВт·час
13.	Кухонный комбайн	1	800 Вт	0,5 ч.	0,4 кВт·час
14.	пылесос	1	1500 Вт	0,3ч.	0,450 кВт·час

1.      V.            Значения мощности и силы тока для потребителей используемых в квартире.