Научная работа "Экономия электроэнергии"

СОДЕРЖАНИЕ       ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….. …3 1. История открытия …………………………………………………………4 1.1Люминесцентные лампы……………………………………………….4 1.2Лампы накаливания…………………………………………………….4 2. Строение и принцип работы……………………………………………....5 2.1 Люминесцентные лампы ……………………………………………...5 2.2 Лампы накаливания……………………………………………………7 3. Преимущества   и   недостатки   люминесцентных   ламп   и   ламп накаливания………………………………………………………………...9 4. Потребление энергии дома  и в школе…………………………………..11 5. Утилизация энергосберегающих ламп…………………………………..14 6. Альтернативные источники использования электроэнергии………….15 6.1. Использование энергии  Солнца…………………………………….15 6.2. Перспективы развития солнечной энергетики в Казахстане……...18 6.3. Использование энергии ветра……………………………………….20 ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………….…21 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………….....22 ПРИЛОЖЕНИЕ……………………………………………………………….…23 1. Презентация…………………………………………………………….…23 2. Социологический опрос……………………………………………….…24 ЖУРНАЛ ИССЛЕДОВАНИЯ………………………………………………..…25 2 ВВЕДЕНИЕ В   течение   последних   лет   стало   очевидно,   что   человеческая деятельность   оказывает   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.  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.  Энергосбережение ­ это наиболее дешевый сейчас «источник» энергии. Работая   над   проблемой   энергосбережения,   я   думала   о   снижении   объема используемой   энергии,   узнала   о   возможностях   использования   источников энергии,   думаю,   научилась   решать   проблему   энергосбережения.   Мною проведен   мониторинг   квартиры,   в   которой   живет   моя   семья,   а   также гимназии, решены «экономические» задачи по энергосбережению. Цели и задачи проекта: 1. Изучить методы экономии электроэнергии; 2. Провести энергетический мониторинг квартиры и гимназии; 3. Оценить эффективность внедрения энергосберегающих мероприятий; 4. Привлечь   внимание   к   проблеме   энергосбережения   ­   использовать энергию солнца, ветра. Объект исследования: люминесцентные лампы. Предмет   исследования:  принцип   работы   и   использование Гипотеза исследования состоит в следующем: использование в быту  люминесцентных ламп в быту.     энергосберегающих люминесцентных ламп значительно выгодней, чем  применение ламп накаливания.  3 1. ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ 1.1. ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ЛАМПЫ Первым   предком   лампы   дневного   света   были  газоразрядные   лампы. Впервые   свечение   газов   под   воздействием   электрического   тока   наблюдал Михаил Ломоносов, пропуская ток через заполненный водородом стеклянный шар.   Считается   что   первая   газоразрядная   лампа   изобретена   в   1856   году. Генрих   Гайсслер   получил   синее   свечение   от   заполненной   газом   трубки, которая была возбуждена при помощи соленоида. 23 июня 1891 года Никола Тесла   запатентовал   систему   электрического   освещения   газоразрядными лампами,   которая   состояла   из   источника   высокого   напряжения   высокой частоты   и   газоразрядных   аргоновых   ламп   запатентованных   им   ранее. Аргоновые   лампы   используются   и   в   настоящее   время.   В   1893   году   на всемирной   выставке   в   Чикаго,   штат   Иллинойс,   Томас   Эдисон   показал люминесцентное свечение. В 1894 году М. Ф. Моор создал лампу, в которой использовал   азот   и   углекислый   газ,   испускающий   розово­белый   свет.   Эта лампа имела умеренный успех.  В 1901, Питер Купер Хьюитт демонстрировал ртутную лампу, которая испускала   свет   сине­зелёного   цвета,   и   таким   образом   была   непригодна   в практических   целях.   Однако,   её   конструкция   была   очень   близка   к современной,   и   имела   намного   более   высокую   эффективность,   чем   лампы Гайсслера и Эдисона.  В 1926 году  Эдмунд Гермер  и его сотрудники предложили увеличить операционное давление в пределах колбы и покрывать колбы флуоресцентным порошком, который преобразовывает  ультрафиолетовый   свет,  испускаемый возбуждённой   плазмой   в   более   однородно   бело­цветной   свет.   Э.Гермер   в настоящее время признан как изобретатель лампы дневного света. .   В   СССР   первые   люминесцентные   лампы   были   разработаны   под руководством академика С. И. Вавилова В. А. Фабрикантом, Ф. А. Бутаевой и др.  2.2. ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ Если говорить об  истории создания лампы, то нужно уточнить, что по сути – история является уникальной в своем роде. ­ во ­ первых – лампы можно смело отнести к той части открытый, которые относятся к разделу «украденные открытия»;  4 ­   а   во   –   вторых   лампа   это   одно   из   немногих   изобретений,   история создания которого ограничивается не одним изобретением, а целой связкой открытий и изобретений, которые продолжались в течении десятилетия. В 1809 году Деларю – английский ученый изобретает и  создает лампу накаливания. Первую, известную миру электронную лампу.  В   1838   году   свет   увидела   угольная   лампа   –   изобретение   бельгийца Жобара, а в 1854 году создается лампа, полностью готовая к употреблению. Ее автором является Генрих Гебель. Какое   же   отношение   к   лампам   имеет   всемирно   известный   «отец   света» Томас Эдисон? Дело в том, что именно Эдисон запатентовал первую лампу, и именно из­за этого имя Эддисона связывают с появлением и созданием лампы. 2. СТРОЕНИЕ. ПРИНЦИП РАБОТЫ 2.1 . ЛЮМИНИСЦЕНТНЫЕ ЛАМПЫ Параметры выбора энергосберегающих (люминесцентных) ламп:  1)     Как правило, энергосберегающие лампы больше по размеру, чем обычные.   Поэтому   обратите   внимание,   поместится   ли   выбранная   вами люминесцентная   лампа   в   ваш   светильник.   Есть   две   основных   формы энергосохраняющих   ламп:  U­подобная   и   в  виде   спирали.  Форма   лампы   не влияет на ее работу, однако спиралевидные лампы обычно несколько дороже, чем U­подобные, поскольку процесс их производства более сложный.  2) Энергосохраняющие лампы бывают различной мощности: от 3 до 85 Вт. Учитывая то, что световая отдача энергосохраняющих ламп выше, чем у обычных   приблизительно   в   5   раз,   выбирать   необходимую   мощность люминесцентной лампы нужно, исходя из соответствующей пропорции: там, где   вы   использовали   лампочку   накаливания   мощностью   100   Вт,   хватит энергосохраняющей лампы мощностью 20 Вт.   3) Перед покупкой лампы не забудьте проверить тип цоколя  вашего светильника,   которому   подойдет   только   соответствующий   цоколь   лампы. Подавляющее большинство люстр, которые подвешиваются к потолку, имеют цоколь Е 27, в небольших светильниках и бра применяют немного меньший по размеру цоколь Е 14.  4)   Еще одной уникальной характеристикой энергосохраняющих ламп является их цветовая температура, которая определяет цвет лампы: 2700 К – мягкий белый свет, 4200 К – дневной свет, 6400 К – холодный белый свет. Чем ниже цветовая температура лампы, тем ближе цвет к красному, чем выше – к синему. Поэтому перед выбором определенной лампы представьте, какой цвет света устроит вас (или подойдет к цветовой гамме интерьера) лучше 5 всего   и   выберите   люминесцентную   лампу   с   соответствующей   цветовой температурой.  Стоит также знать, что мощность, тип цоколя и цветовая температура энергосохраняющих   ламп   указывается   на   их   упаковке.   Например, спецификация энергосохраняющей лампы производства DeLux: ESS­02A 15W E14 6400K означает, что перед нами лампа мощностью 15 Вт, с маленьким цоколем (Е14), излучающая холодный белый свет (6400К).  Принцип работы ламп. Люминесцентные   лампы  –   это   газоразрядные   источники   света, преобразующие   электричество   в   оптическое   излучение   после   прохождение электрического   тока   через   газ.   В   качестве   газа   чаще   всего   используется газообразная ртуть.  Ртуть   создает   ультрафиолетовое   излучение   после   прохождения   тока. Излучение   действует   на   нанесенный   на   внутреннюю   поверхность   лампы люминофор,   заставляя   его   светиться.   Цвет   лампы   зависит   от   вида используемого люминофора. По форме люминесцентные лампы различают на трубчатые, компактные (КЛЛ)   и   фигурные.   Диаметр   трубок   ламп   колеблется   от   16   до   60 миллиметров. При этом мощность ламп, которая может достигать 200 ватт, никак не связана с размерами трубки. Для   зажигания   лампы   нужен   стартер,   которые   находится   в   районе цоколя лампы. Следует отметить, что люминесцентные лампы отечественного производства стартерами не комплектуются. Влияние холодного и теплого свечения люминесцентных ламп на организм человека. Все   современные   источники   света   можно   поделить   по   принципу действия, форме колбы и КПД. Но в данном случае большее значение имеет то,   какой   свет   обеспечивают   лампочки.   Во   время   приобретения   лампочки необходимо   обязательно   поинтересоваться   у   продавца  индексом   ее цветопередачи. От данного показателя будет зависеть, насколько адекватно и   приятно   будут   смотреться   цвета   интерьера   в   искусственном   освещении. Обозначают индекс цветопередачи буквами Ra и для создания нормального освещения он должен составлять 80­90, а в идеале – 90­100. Но, независимо от индекса, свет может быть теплым или холодным, от чего зависит место и особенности применения ламп. Например, люминесцентные лампы с цветовой температурой Тц = 8000 К   имеют   в   своем   спектре   повышенную   долю   голубого   излучения   и   по  acv биологическому   действию   близки   к   дневному   свету   (acv    1.0).   В   так называемых световых потолках такие лампы могут быть скомбинированы с лампами тепло­белого света (Тц=3000 К,  acv  = 0,3) и с лампами холодного ≈ 6 белого света (Тц = 6500 К,  acv  = 0,9). Тогда, при соответствующей системе управления   освещением   открывается   возможность   варьировать   цветовой оттенок   света   –   Тц   в   широких   пределах:   от   тепло­белого   до   дневного   и обеспечить биологическое воздействие.  При   сравнимых   уровнях   освещенности   люминесцентные   лампы холодного дневного света  также энергоэффективны, как и обычные лампы нейтрально­белого света, но их биологическая активность по меньшей мере в 2 раза больше. Такие лампы с увеличенной голубой компонентой повышают концентрацию   внимания,   действуют   на   организм   активирующе   и   могут стабилизировать его внутренние часы. В   вечерние   часы,   напротив,   желательны   теплые   оттенки   освещения, которые способствуют расслаблению и отдыху. Такой теплый («домашний») свет   как   бы   подготавливает   организм   к   ночи,   выброс   мелатонина   не подавляется, облегчается процесс засыпания. Представляют интерес величины acv   , рассчитанные для естественных и искусственных   источников   света  (в  скобках   указана   цветовая   температура излучения):  Прямой свет Солнца – 0,83 (5081 К)   Облачный небосвод – 1,73 (5900 К)   Открытый голубой небосвод – 1,02 (19960 К)   Прямой свет Луны – 0,62   Пламя свечи – 0,2 (1900 К)   Лампа накаливания – 0,35­0,38 (2700 К)   Натриевая лампа высокого давления – 0,21 (2100 К )   Люминесцентная лампа тепло­белого света – 0,36 (2820 К)   Люминесцентная лампа нейтрально­белого света – 0,6 (3680 К)   Люминесцентная лампа холодного дневного света – 1,18 (7000 К)   Люминесцентная лампа “Biolux” – 1,5 (6120 К)   Люминесцентная лампа “BioLicht” – 0,98 (5800 К)   Люминесцентная лампа “TrueLight” – 0,95 (5600 К)  7  Белый светодиод – 1,5 ­ 2,0 (4700 К)   Голубой светодиод – ≥ 6,9 (доминирующая длина волны излучения:  468 нм)   =λ 2.2 . ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ                Конструкции ламп накаливания весьма разнообразны и зависят от назначения.   Однако   общими   являются   тело   накала,   колба   и   токовводы.   В зависимости   от   особенностей   конкретного   типа   лампы   могут   применяться держатели тела накала различной конструкции; лампы могут изготавливаться бес   цокольными   или   с   цоколями   различных   типов,   иметь   дополнительную внешнюю колбу и иные дополнительные конструктивные элементы.                           В   конструкции   ламп   общего   назначения   предусматривается предохранитель —   звено   из   ферроникелевого   сплава,   вваренное   в   разрыв одного из токовводов и расположенное вне колбы лампы — как правило, в ножке. Назначение предохранителя — предотвратить разрушение колбы при обрыве   нити  накала   в  процессе   работы.  Дело   в  том,  что  при   этом  в  зоне разрыва   возникает электрическая   дуга,   которая   расплавляет   остатки   нити, капли расплавленного металла могут разрушить стекло колбы и послужить причиной   пожара.   Предохранитель   рассчитан   таким   образом,   чтобы   при зажигании   дуги   он   разрушался   под   воздействием   тока   дуги,   существенно превышающего номинальный ток лампы. Ферроникелевое звено находится в полости, где давление равно атмосферному, а потому дуга легко гаснет. Из­за малой эффективности в настоящее время отказались от их применения.           Принцип действия.   В   лампе   накаливания   используется   эффект   нагревания проводника (тела   накаливания)   при   протекании   через него электрического тока (тепловое действие тока). Температура тела накала резко     Тело   накала излучает электромагнитное тепловое   излучение в   соответствии   с законом Планка.   Функция   Планка   имеет   максимум,   положение   которого   на   шкале длин волн зависит от температуры. Этот максимум сдвигается с повышением температуры   в   сторону   меньших   длин   волн   (закон   смещения   Вина).   Для получения видимого излучения необходимо, чтобы температура была порядка нескольких   тысяч     в   идеале   5770 K (температура поверхности Солнца). Чем меньше температура, тем меньше доля видимого света и тем более «красным» кажется излучение.                     Часть   потребляемой   электрической   энергии   лампа   накаливания преобразует   в   излучение,   часть   уходит   в   результате   процессов включения   возрастает градусов,   после тока.                   8 с максимальными теплопроводности   и   конвекции.   Только   малая   доля   излучения   лежит   в области   видимого   света,   основная   доля   приходится   на инфракрасное излучение. Для повышения КПД лампы  и получения максимально «белого» света   необходимо   повышать   температуру   нити   накала,   которая   в   свою очередь ограничена свойствами материала нити — температурой плавления. Идеальная температура в 5770. К недостижима, т. к. при такой температуре любой   известный   материал   плавится,   разрушается   и   перестаёт   проводить электрический   ток.   В   современных   лампах   накаливания   применяют материалы температурами плавления — вольфрам (3410 °C) и, очень редко, осмий (3045 °C).                         При   практически   достижимых   температурах   2300—2900 °C излучается   далеко   не   белый   и   не   дневной   свет.   По   этой   причине   лампы накаливания испускают свет, который кажется более «жёлто­красным», чем дневной свет. Для характеристики качества света используется т. н. цветовая температура.               В обычном воздухе при таких температурах вольфрам мгновенно превратился бы в оксид. По этой причине тело накала помещено в колбу, из которой   в   процессе   изготовления   лампы   откачивается   воздух.   Первые изготавливали   вакуумными;   в   настоящее   время   только   лампы   малой мощности   (для   ламп   общего   назначения —   до   25   Вт)   изготавливают   в вакуумной   колбе.   Колбы   более   мощных   ламп   наполняют   инертным   газом (азотом, аргоном или криптоном).   Повышенное   давление   в   колбе   газовых полных   ламп   резко   уменьшает   скорость   испарения   вольфрама,   благодаря чему не только увеличивается срок службы лампы, но и есть возможность повысить   температуру   тела   накаливания,   что   позволяет   повысить КПД и приблизить спектр излучения к белому. Колба газонаполненной лампы не так быстро темнеет за счёт осаждения материала тела накала, как у вакуумной лампы. 3. ПРЕИМУЩЕСТВА   И   НЕДОСТАТКИ   ЛЮМИНИСЦЕНТНЫХ ЛАМП И ЛАМП НАКАЛИВАНИЯ Преимущества: Таблица 1 Люминесцентные лампы  Значительно   большая  светоотдача (люминесцентная лампа 20 Вт даёт освещенность лампа накаливания   на   100   Вт)   и   более как     9 Лампы накаливания  налаженность производстве  малая стоимость   в   массовом высокий КПД;  приближенный к  естественному спектр  излучения лампы;  разнообразие оттенков света;  рассеянный свет;  длительный  срок   службы  (2000­ 20000   часов   в   отличие   от   1000   у ламп   накаливания),   при   условии обеспечения достаточного качества электропитания,   и соблюдения   ограничений   по   числу включений и выключений.   балласта  небольшие размеры  отсутствие аппаратуры   пускорегулирующей  нечувствительность к ионизирующей радиации  чисто   активное   электрическое (единичный сопротивление коэффициент мощности)    быстрый выход на рабочий режим  невысокая чувствительность к сбоям в питании и скачкам напряжения  отсутствие токсичных компонентов и отсутствие как необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации следствие      возможность  работы на любом роде тока  нечувствительность   к   полярности напряжения  возможность   изготовления   ламп   на самое   разное   напряжение   (от   долей вольта до сотен вольт)  отсутствие   мерцания   при   работе   на (важно   на переменном   токе   предприятиях).  отсутствие   гудения   при   работе   на переменном токе  непрерывный спектр излучения  приятный и привычный в быту спектр 10  устойчивость   к   электромагнитному импульсу  возможность   использования регуляторов яркости  не   боятся   низкой   и   повышенной температуры   окружающей   среды, устойчивы к конденсату Лампы накаливания •   низкая световая отдача  •   относительно малый срок службы  •   хрупкость, чувствительность к удару и вибрации  •   бросок тока при включении (примерно десятикратный)  •    при термоударе или разрыве нити под напряжением возможен взрыв баллона  •    резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения  •     лампы   накаливания   представляют пожарную   опасность.   Через   30   минут после   включения   ламп   накаливания температура   наружной   поверхности достигает   в   зависимости   от   мощности следующих величин: 25 Вт — 100 °C, 40 Вт — 145 °C, 75 Вт — 250 °C, 100 Вт — 290 °C,   При соприкосновении   ламп   с   текстильными материалами   их   колба   нагревается   ещё сильнее. касающаяся поверхности   лампы   мощностью   60   Вт, вспыхивает примерно через 67 минут. • термостойкой арматуры светильников    нагрев   частей   лампы   требует   200   Вт —   330 °C. Солома,           наличие Недостатки: Таблица 2 Люминесцентные лампы •   дополнительного приспособления   для   пуска   лампы — пускорегулирующего аппарата;  •    мерцание лампы с  частотой питающей сети;  •    вышедший   из   строя   стартёр   вызывает фальстарт  лампы (визуально определяется несколько   вспышек   перед   стабильным зажиганием), сокращая срок службы нитей накала;  •    очень   низкий  коэффициент   мощности ламп — такие лампы являются неудачной для электросети нагрузкой 11 4. ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ ДОМА И В ШКОЛЕ Мониторинг При   мониторинге   мы   будем   наблюдать,   и   сравнивать   результаты энергопотребления до и после энергосберегающих мероприятий. Многие тепловые электрические станции работают на природном газе. Зная сэкономленную энергию и удельную теплоту сгорания природного газа, можно точно рассчитать объем сэкономленного топлива за 1 кВт∙ч: где   V­   объем   топлива,   Е   –   энергия,   q   –   удельная   теплота   сгорания топлива (для природного газа q=11,4 кВт∙ч/ м3). V=E/q V=  Зная   объем   сэкономленного   топлива,   можно   рассчитать   объем  = 0,088 м3. углекислого газа, выделяемого при сгорании данного топлива: V(углекислого газа) = V(топлива) × с (удельное количество углекислого газа),  где c =1,2. V(углекислого газа) = 0,088м3 ∙ 1,2 = 0,1056 м3. 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 1 кВт∙ч энергии = 240 г условного топлива = 0,1056 м3 углекислого газа Энергетический мониторинг квартиры 1.   Мною   определено   и   зарегистрировано   изменение   объёма электропотребления за неделю.  2.  Проведена   беседа   по   энергосбережению   в   моей   семье   и   повторно определено и изменение объёма электропотребления за следующую неделю.  Список рекомендаций соблюдаемых в течение второй недели 12 Таблица 3 № П./П. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. Рекомендации Загружайте   стиральную   машину   полностью.   Расход электроэнергии   практически   не   зависит   от   того,   насколько загружена машина, а расход воды изменится не значительно При глажении сортируйте вещи в зависимости от материала, начинайте   гладить   с   низких   температур,   для   небольших   вещей используйте остаточное тепло. В   ждущем   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. «Уходя, гасите свет» ­ это стоит делать только в том случае, 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. Используйте   люминесцентные   лампы,   криптоновые   лампы вместо ламп накаливания. Вместо   3­х   ламп   по   100Вт   используйте   одну энергосберегающую –   мощностью 100Вт (экономия 12%). Периодически чистите лампы от пыли. Снижайте   уровень   освещенности   в   коридорах,   туалетах   и т.д. Выключайте свет, когда он не нужен. Дайте доступ дневному свету, раздвиньте шторы… Стальная   посуда   с   толстым   ровным   дном   позволит экономить   электроэнергию   при   приготовлении   пищи   на электроплите (неровное дно увеличивает потребление энергии на 10 ­15%). Размеры   посуды   должны   соответствовать   размеру   плиты. Экономия энергии 10%. При   приготовлении   пищи   в   открытой   посуде   расход   энергии возрастает в 2,5 раза. Выключайте   электроплиту   за   5   минут   до   конца приготовления пищи, вы сэкономите 10­15% энергии. Использование   специальной   посуды   –   скороварок, кипятильников, кофеварок и т.д. – позволяет экономить до 30­ 40% энергии и до 60% времени. 13 16 17 18 Выключайте   зарядное   устройство   сотовых   телефонов   по мере их полной зарядке.  Выключайте плойку для волос по мере того когда она уже нагрелась и не требует дальнейшего ее использования через 5­7 мин. Это сэкономит электроэнергию 10% Выключайте принтер, сканер, из розетки, если они вам не нужны в использовании. Экономия электроэнергии 10% Измерение   электроэнергии   и   график   потребления   энергии   в квартире Потребление электроэнергии в квартире с 01.03.2013  по 14.03.2013  Таблица 4 Показания счётчика 1 неделя 2 неделя(энергосбережение) Понедельник 4146 Понедельни к Вторник Среда Четверг Пятница Суббота 4150 4153 4156 4160 4164 Вторник Среда Четверг Пятница Суббота Воскресенье 4169 Воскресень е 417 417 417 417 418 418 418 2 4 6 8 0 2 3 Всего израсходовано электроэнергии за неделю, кВт∙ч Экономия в кВт*ч 3 Потреблени е   электроэнергии за сутки, кВт∙ч 1 неделя 2 неделя 4 3 3 4 4 5 2 2 2 2 2 2 1 11 12 Проведенные   мною   исследования   показали,   что   применение энергосберегающих   мероприятий   практически   во   всех   случаях   приводит   к экономии   энергии   и   как   видно   из   графика   потребления   электроэнергии 14 экономия помогает потреблять  в 2 раза меньше электроэнергии (23 кВт∙ч / 13 кВт∙ч. = 2,09)  Соотношение 1 кВт∙ч энергии к топливу и к углекислому газу энергия, кВт*ч 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 1 неделя 2 неделя г условного топлива = 0,1056 м3 углекислого газа. 1 кВт∙ч энергии = 240 Рис.1 Энергетический мониторинг гимназии Я также проводил  мониторинг освещения гимназии. Было подсчитано, что   на   освещение   учебных   кабинетов,   коридоров,   лестничных   пролётов, столовой,   библиотеки   используются люминесцентные лампы и лампы накаливания. При средней мощности 100 Вт лампы   накаливания   потребляют   в   среднем   за   сутки   104,8   кВт∙ч, люминесцентные лампы при средней мощности 40 Вт – 40,97 кВт∙ч   спортивного   зала,   бассейна, Таблица 5 Наименован ие Количе ство, шт. Мощно сть, Вт Вре мя рабо ты, ч Электроэн ергия, израсходов анная   за сутки, кВт∙ч 15 Ламп ы накаливани я Люми несцентные лампы 30 00 3 1 1 4 970 0 4 4 104,8 40,97 Результаты мониторинга В   результате   замены   ламп   накаливания   на   люминесцентные   за рассмотренный мною период, в среднем за неделю экономия электроэнергии в гимназии может составить около 446,81 кВт ∙ ч, а это 4334 тысячи тенге в месяц.  Соотношение 1 кВт∙ч энергии к топливу и к углекислому газу 1 кВт∙ч энергии = 240 г условного топлива = 0,1056 м3 углекислого газа 5. УТИЛИЗАЦИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ЛАМП   В Казахстане пока не решен вопрос утилизации энергосберегающих,    содержащих ртуть ламп. По словам директора департамента Киотского протокола Министерства охраны   окружающей   среды,   ртутьсодержащие   лампы   можно   будет утилизировать,   сдавая   на   специальные   предприятия,   но   "пока   это   в законодательстве не закреплено". "Министерством проводилась программа по утилизации   ртутных   ламп,   и   во   многих   регионах   имеются   предприятия, которые   могут   утилизировать   ртутные   лампы...   Министерство   дало   свое предложение,   чтобы   на   законодательной   базе   установить   утилизацию ртутьсодержащих   ламп.   Пока   этот   вопрос   не   решен,   закон   о энергоэффективности находится в парламенте, в рабочем порядке решается. К   Казахстане   очень   мало   предприятий,   которые   занимаются утилизацией ртутьсодержащих ламп.  Планируется   внедрение   специальной   системы   для   того,   чтобы   люди сдавали   отработавшие   ртутьсодержащие   лампы   на   предприятия   по   их утилизации.   "Предполагается,   как   на   западе,   чтобы   люди   за   это   деньги получали. То есть, если он сгоревшую лампу сдает, то взамен получает новую, но по меньшей цене, тогда этот механизм будет работать.                   По утилизации достаточно, чтобы в каждом крупном регионе было одно предприятие,   а   в   крупных   райцентрах   были   филиалы   по   приему.   Но,   к сожалению,   во   многих   регионах   эти   предприятия   закрыты   ввиду   их нерентабельности.   Министр   охраны   окружающей   среды   Нургали   Ашимов   высказывал мнение,   что   использование   энергосберегающих   ламп   в   Казахстане   породит проблему утилизации ртути. "Когда появятся энергосберегающие, там ртуть 16 появится, и вот это ­ самая беда. Вольфрамовые лампы накаливания вступают в   реакцию,   окисляются.   Ртуть   же   собирается.   Если   посмотреть   для Казахстана, что выгодно ­ у нас города на большом расстоянии, значит, мы должны перевоспитать наших жителей. Они должны эти лампочки отдельно складывать. Для них должен быть отдельный контейнер. Здесь, в Алматы, не перерабатывают, значит, надо все собрать и отвезти в какое­то место, где эту ртуть надо утилизировать", ­ пояснил Н. Ашимов. По ртути в Казахстане большие проблемы ­ это проблемы Иртыша, это проблемы в Павлодаре, проблемы Нуры. И теперь еще во всем Казахстане будут энергосберегающие лампы.   6. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ   ИСТОЧНИКИ   ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 6.1.  ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ СОЛНЦА В   последнее   время   интерес   к   проблеме   использования   солнечной энергии   резко   возрос,   и   хотя   этот   источник   также   относится   к возобновляемым,   внимание,   уделяемое   ему   во   всем   мире,   заставляет   нас рассмотреть   его   возможности   отдельно.   Потенциальные   возможности энергетики,   основанной   на   использовании   непосредственно   солнечного излучения,   чрезвычайно   велики.   Заметим,   что   использование   всего   лишь 0.0125%   этого   количества   энергии   Солнца   могло   бы   обеспечить   все сегодняшние   потребности   мировой   энергетики,   а   использование   0.5   %   ­ полностью покрыть потребности на перспективу. К сожалению, вряд ли когда­ нибудь эти огромные потенциальные ресурсы удастся реализовать в больших масштабах.   Одним   из   наиболее   серьезных   препятствий   такой   реализации является низкая интенсивность солнечного излучения. Даже при наилучших атмосферных   условиях   (   южные   широты,   чистое   небо   )   плотность   потока солнечного   излучения   составляет   не   более   250   Вт/м2.   По­   этому,   чтобы коллекторы солнечного излучения "собирали" за год энергию, необходимую для удовлетворения всех потребностей человечества нужно разместить их на территории 130 000 км2 ! Необходимость использовать коллекторы огромных размеров, кроме того, влечет за собой значительные материальные затраты. Простейший   коллектор   солнечного   излучения   представляет   собой зачерненный   металлический   (как   правило,   алюминиевый)   лист,   внутри которого располагаются трубы с циркулирующей в ней жидкостью. Нагретая за счет солнечной энергии, поглощенной коллектором, жидкость поступает для   непосредственного   использования.   Согласно   расчетам   изготовление коллекторов солнечного излучения площадью 1 км2, требует примерно 10^4 тонн алюминия. 17 Доказанные же на сегодня мировые запасы этого металла оцениваются в 1.17*10^9   тонн.   Из   написанного   ясно,   что   существуют   разные   факторы, ограничивающие   мощность   солнечной   энергетики.   Предположим,   что   в будущем   для   изготовления   коллекторов   станет   возможным   применять   не только  алюминий,  но   и  другие   материалы.  Изменится  ли   ситуация  в  этом случае? Будем исходить из того, что на отдельной фазе развития энергетики (после 2100 года) все мировые потребности в энергии будут удовлетворяться за счет солнечной энергии. В рамках этой модели можно оценить, что в этом случае потребуется "собирать" солнечную энергию на площади от 1*10^6 до 3*10^6 км2. В то же время общая площадь пахотных земель в мире составляет сегодня   13*10^6   км2.Солнечная   энергетика   относится   к   наиболее материалоемким   видам   производства   энергии.   Крупномасштабное использование   солнечной   энергии   влечет   за   собой   гигантское   увеличение потребности   в   материалах,   а   следовательно,   и   в   трудовых   ресурсах   для добычи   сырья,   его   обогащения,   получения   материалов,   изготовление гелиостатов,   коллекторов,   другой   аппаратуры,   их   перевозки.   Подсчеты показывают,   что   для   производства   1   МВт*   год   электрической   энергии   с помощью солнечной энергетики потребуется затратить от 10 000 до 40 000 человеко­часов.  В традиционной  энергетике  на  органическом  топливе   этот показатель   составляет   200­500   человеко­часов.   Пока   еще   электрическая энергия,   рожденная   солнечными   лучами,   обходится   намного   дороже,   чем получаемая традиционными способами. Ученые надеются, что эксперименты, которые они проведут на опытных установках и станциях, помогут решить не только технические, но и экономические проблемы. Жилой дом с солнечным отоплением. Среднее за год значение суммарной солнечной радиации на широте 55°, поступающей в сутки на 20 м 2 горизонтальной поверхности, составляет 50­60 кВт/ч. Это соответствует затратам энергии на отопление дома площадью 60 м2. Для условий эксплуатации  сезонно обитаемого жилища средней полосы наиболее подходящей является воздушная система теплоснабжения. Воздух нагревается   в   солнечном   коллекторе   и   по   воздуховодам   подается   в помещение. Удобства применения воздушного теплоносителя по сравнению с жидкостным очевидны:  нет опасности, что система замерзнет;  нет необходимости в трубах и кранах;  простота и дешевизна. Недостаток ­ невысокая теплоемкость воздуха. 18 Конструктивно   коллектор   представляет   собой   ряд   застекленных вертикальных коробов, внутренняя поверхность которых зачернена матовой краской, не дающей запаха при нагреве. Ширина короба около 60 см. В части расположения   солнечного   коллектора   на   доме   предпочтение   отдается вертикальному   варианту.   Он   много   проще   в   строительстве   и   дальнейшем обслуживании.   По   сравнению   с   наклонным   коллектором   (например, занимающим   часть   крыши),   не   требуется   уплотнения   от   воды,   отпадает проблема снеговой нагрузки, с вертикальных стекол легко смыть пыль. Плоский коллектор, помимо прямой солнечной радиации, воспринимает рассеянную   и   отраженную   радиацию:   в   пасмурную   погоду,   при   легкой облачности,   словом,   в   тех   условиях,   какие   мы   реально   имеем   в   средней полосе.   Плоский   коллектор   не   создает   высокопотенциальной   теплоты,  как концентрирующий коллектор, но для конвекционного отопления этого и не требуется, здесь достаточно иметь низкопотенциальную теплоту. Солнечный коллектор   располагается   на   фасаде,   ориентированном   на   юг   (допустимо отклонение до 30° на восток или на запад). Неравномерность солнечной радиации в течение дня, а также желание обогревать дом ночью и в пасмурный день диктует необходимость устройства теплового аккумулятора. Днем он накапливает тепловую энергию, а ночью отдает.   Для   работы   с   воздушным   коллектором   наиболее   рациональным считается гравийно­галечный аккумулятор. Он дешев, прост в строительстве. Гравийную   засыпку   можно   разместить   в   теплоизолированной заглубленной   цокольной   части   дома.   Теплый   воздух   нагнетается   в аккумулятор с помощью вентилятора. Для дома, площадью 60 м 2 , объем аккумулятора составляет от 3 до 6 м3 . Разброс определяется качеством исполнения элементов гелиосистемы, теплоизоляцией,   а   также   режимом   солнечной   радиации   в   конкретной местности. Система солнечного теплоснабжения дома работает в четырех режимах (рис. 4. а­г):  отопление и аккумулирование тепловой энергии (а);  отопление от аккумулятора (б);  аккумулирование тепловой энергии (в);  отопление от коллектора (г). В холодные солнечные дни нагретый в коллекторе воздух поднимается и через отверстия у потолка поступает в помещения. Циркуляция воздуха идет за счет естественной конвекции. В ясные теплые дни горячий воздух забирается   из   верхней   зоны   коллектора   и   с   помощью   вентилятора прокачивается   через   гравий,   заряжая   тепловой   аккумулятор.   Для   ночного отопления и на случай пасмурной погоды воздух из помещения прогоняется через аккумулятор и возвращается в комнаты подогретый. 19 В   средней   полосе   гелиосистема   лишь   частично   обеспечивает потребности   отопления.   Опыт   эксплуатации   показывает,   что   сезонная экономия топлива за счет использования солнечной энергии достигает 60%. 6.2   ПЕРСПЕКТИВЫ   РАЗВИТИЯ   СОЛНЕЧНОЙ   ЭНЕРГЕТИКИ   В КАЗАХСТАНЕ Солнечная   энергетика   признана   одним   из   наиболее   перспективных видов альтернативной энергетики в мире. Огромное значение для будущего играет   строительство   домов   полностью   снабжаемых   альтернативными источниками   энергии   или   установка   таких   станций   в   уже   построенных зданиях. А задумывались ли Вы когда нибудь сколько затрачено средств на то чтобы вы элементарно могли использовать бытовую технику в вашем доме и насколько велик вред такого удовольствия? Для того, чтобы электричество поступало   в   розетку   нужно   добыть   уголь   или   нефть,   довезти   их   до электростанции,   сжечь   кислородом   воздуха,   получить   пар,   пропустить   его через паровую турбину к электрогенераторам, подать через трансформатор в высоковольтную   линию   электропередачи   в   районы   потребления,   через трансформаторы снизить напряжение тока до бытового 220 В, частотой 50 Гц, направить в дома по проводам или кабелям, пропустить через счетчик энергии и только затем подвести к розеткам и выключателям. На всем этом длинном пути передачи электричества теряется до половины энергии, вырабатываемой электростанцией, которая в свою очередь теряет больше половины энергии топлива.   В   итоге,   конечному   потребителю   поступает   не   более   20   –   25   % энергии   топлива,   остальные   75   –   80   %   греют   атмосферу,   ускоряя   ее глобальное потепление. Казахстан работает по всем основным направлениям солнечной энергетики, при этом незначительно отстает от мирового уровня. Всего было собрано около 300 научных проектов по получению и очистке полупроводников, аккумуляторов, строительству солнечных станций, опреснению соленой воды, использованию гелиоэнергии в жилом доме. Германия находится в гораздо худших условиях (низкий уровень солнечной активности), но уже в 2015 году переходит на 30% использования   солнечной   энергии.   В   Казахстане   же   потенциал   солнечной радиации   на   территории   республики   достаточно   значителен   и   составляет 1300­1800 кВт.ч/м2.год.  В связи  с континентальным  климатом, количество солнечных   часов   в   году   составляет   2200­3000.   Климат   характеризуется большим   числом   ясных   дней   (особенно   в   летний   период),   высокой температурой воздуха и незначительным количеством атмосферных осадков в течение   года.  Так  как   территория   Казахстана   располагается   в «солнечном поясе»,   у   страны   есть   огромный   шанс   преуспеть   в   сфере   использования солнечной   энергии   и   выбиться   по   этому   показателю   в   мировые   лидеры!!! Альтернативная   энергетика—   важная   и   разноплановая   проблема   для Казахстана.    производству   фотоэлементов,   20 Кроме   того   не   менее   важным   фактором   является   и   цена   солнечных батарей.  Не  каждый  домовладелец  сможет  позволить  себе  такую  роскошь. Один   из   специалистов   компании   по установке   солнечных   батарей   рассчитал сумму,   которая   потребуется   хозяину   дома   на   100   кв.м.   Итак,   солнечный модуль KV­175 24M в количестве 29 штук, аккумуляторные батареи SP12V 150А/ч 12 штук, 1 инвертор 15000 W 24V и 1 контролер Solsum 80A. Стоят   они   соответственно   –   27405   долларов,   4800   долларов,   8720 долларов и 560 долларов. В итоге сумма получается 41485 долларов. Возможно,   альтернативные   источники   энергии   приобрели   бы   большую популярность, если бы не их дороговизна и то, что окупаются они лет через 30 – 40. К тому же срок службы у большинства из них около 30 лет. Но, по словам   специалиста   компании­установщика,   не   менее   важным   аспектом является и обслуживание батарей. Поэтому   летом   два   раза   в  неделю   необходимо   протирать   солнечную панель, зимой сгребать снег и следить за тем, чтобы не появилась ледяная корка.   В   противном   случае   гарантийный   срок   службы   может   резко сократиться. Поэтому   летом   два   раза   в  неделю   необходимо   протирать   солнечную панель, зимой сгребать снег и следить за тем, чтобы не появилась ледяная корка Но есть и плюс. Установив солнечные батареи, можно сэкономить до 70% в   год   на   электроэнергии   и   горячей   воде.   Хотя   представитель   компании "Энергия   солнца"   Вадим   Ахтямов   утверждает,   что   на   практике   экономия гораздо   ниже.   Применение   солнечных   батарей   и   водонагревателей эффективно   во   время   солнечной   активности   –   с   мая   по   октябрь,   когда дополнительное электропитание можно отключить.  6.2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ВЕТРА    Энергия ветра, являясь производной энергии Cолнца, образуется за счет неравномерного нагревания поверхности Земли. Каждый час Земля получает 100 000 000 000 000 кВт∙ч энергии Солнца. Около 1­2 % солнечной энергии преобразуется   в   энергию   ветра.   Этот   показатель   в   50­100   раз   превышает количество энергии, преобразованной в биомассу всеми растениями Земли.  На   протяжении   нескольких   тысячелетий   человечество   использует энергию ветра. Ветер надувал паруса кораблей, заставлял работать ветряные мельницы.   Кинетическая   энергия   ветра   всегда   была   и   остается   доступной практически во всех уголках Земли. Энергия ветра привлекательна и с точки зрения   экологии:   при   ее   использовании   нет   выбросов   в   атмосферу,   нет опасных радиоактивных отходов.  21 Ветер, как первичный источник энергии, ничего не стоит. К тому же, этот   источник   энергии   может   использоваться   децентрализовано.   Нет необходимости   в   создании   таких   инфраструктур   как,   например,   при производстве   и   передаче   электроэнергии,   выработанной   за   счет   сжигания нефти или природного газа.  ЗАКЛЮЧЕНИЕ На   основании   проделанной   работы     я   делаю   выводы:   мы   должны экономить энергию не только дома, но и в школе, чтобы запасов горючих полезных ископаемых хватило на более долгий срок.  Используя   природные   ресурсы,     необходимо   задуматься   о   том,   что будет завтра. А будет ли вообще это “завтра”? Сегодня наша планета стоит на пороге экологической катастрофы и наиболее грозный предвестник ее – парниковый   эффект.   Он   вызван   увеличением   содержания   в   атмосфере углекислого газа, который образуется в огромных количествах при сжигании топлива. Того самого топлива, которое используется для обеспечения наших квартир светом, теплом и водой. Значит, судьба нашей планеты зависит от каждого   из   нас,   от   всего   человечества,   а   вернее,   от   того,   сколько   мы потребляем природных ресурсов! 22 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Андрижиевский А.А., Володин В.И.  «Энергосбережение и энергетический менеджмент» , издательство: Высшая школа 2005г. 2. И.В. Галузо, В.А. Байдаков, И.Н. Потапов. Учимся экономии и  бережливости.  3.  Н.И. Данилов, Ю.Н. Тимофеева, Я.М. Щелоков. « Энергосбережение для  начинающих», Екатеринбург, 2004 4. Данилов Н.И. «Энергосбережение ­ от слов к делу» изд. 2­ое, исправленное  и дополненное, Екатеринбург: Энерго­Пресс,2000г. 5.   Литвак   В.В.,   Силич   В.А.,   Яворский   М.И.   «Региональный   вектор энергосбережения», Томск­1999г. 6. Самойлов М.В., Паневчик В.В., Ковалев А.Н. «Основы энергосбережения», издательство   23 издательство: 7.   С.К.   Сергеев,   В.В.   Измайлов.   Учебное   пособие   «   Энергосбережение».­ Тверь: « Альфа­Пресс»,2004БГЭУ 2002 г. 8.   Э.М.Кравченя,   Р.Н.Козел,   И.П.Свирид   «Охрана   труда   и   основы энергосбережения»,   Минск   ТетраСистемс   2004г. 9. Энергосбережение в системе образования «Сборник научно­практических и методических   материалов»   под   редакцией   Балыхина   Г.А.   ,   Москва, «Амипресс», 2000г. 10. Энергоэффективность: энергопользование и экономия. Минск, «Аверсэв», 2008 11. http://www.kap.kz/kap/q=node/122 12. http://news.nur.kz/144579.html 13. http://news.nur.kz/149283.html 14. http://www.solarsystem.kz/ru/info.php 15. http://www.solar­ct.com/articles/17 16.http://www.k­to.ru/ru/interesting/svet/detail.phpID=608 17. http://www.kogda­remont.ru/431­lampochki­xolodnogo­i­teplogo­sveta­chto­ vybrat.html ПРИЛОЖЕНИЕ 24