проект энергосбережение. Энергосбережение и бережное отношение к природным ресурсам
 Скачать 0.94 Mb.
|
|
Нижегородская область Вадский район Экологический проект «Энергосбережение и бережное отношение к природным ресурсам» Выполнил ученик 9 класса МБОУ «Новомирская ООШ» Панкратов Александр Юрьевич Возраст: 15 лет Руководитель: учитель географии,экологии Подгорная Елена Анатольевна п.Новый Мир Оглавление Введение ………………………………………………………………………....3 Виды электрических ламп………………………………………………………5 Кто или что даёт нам электричество…………………………………………...10 Основные источники электроэнергии………………………………………….11 Заключение. Каким мы видим будущее………………………………………..13 Использованная литература ……………………………………………………15 Приложения ……………………………………………………………………..16 Введение Электричество известно людям с самых давних времён. Правда, практически измерять электричество человек научился только в начале 19 века. Потом только в 1872 году русский учёный А. Н. Лодыгин изобрёл первую в мире электрическую лампочку накаливания. А причина возникновения электричества заключается в том, что при трении заряд делится на положительные и отрицательные заряды. Соответственно, заряды с одним знаком отталкиваются друг от друга, а с разными – притягиваются. Двигаясь по металлической проволоке, являющейся проводником, эти заряды создают электричество. Большого прогресса в изучении электричества не было достигнуто до 1672 года. В этом году человек по имени Отто фон Геррике, подержав руку у вращающегося шарика из серы, получил более мощный заряд электричества. В 1729 году Стефан Грей обнаружил, что некоторые вещества, в частности металлы, могут проводить ток. Они были названы “изоляторами” Следующий важный шаг был сделан в 1733 году, когда француз по имени Дю Фэй открыл положительные и отрицательные заряды, хотя он думал, что это два разных вида электричества. Бенджамин Франклин был первым, кто попытался объяснить, что такое электричество. Пожалуй, наука об электричестве начала бурно развиваться с того момента, как в 1800 году Алессандро Вольта изобрёл батарею – источник энергии. Без электричества в наше время просто невозможно представить нормальную цивилизованную жизнь. Ведь оно не просто светит, но и греет, даёт нам возможность общаться друг с другом на расстоянии. Электрический ток приводит в действие разные приборы. Поэтому, если представить, что однажды электричество вдруг исчезнет, резко изменится и жизнь человека. Мы уже не сможем обходиться без электрического тока, ведь он питает и заставляет работать все механизмы и приборы, придуманные человеком. И если посмотреть вокруг себя, то можно увидеть, что в любой квартире, хотя бы в одну из розеток воткнута штепсельная вилка, от которой идёт провод в телевизор, магнитофон, компьютер, электрочайник или в другие приборы, которые мы используем в быту или на работе. А понимаем ли мы, сколько энергии тратится, чтобы все эти приборы работали? Сколько усилий приложил человек, чтобы получить электрический заряд? Сколько энергии тратится неразумно, хаотично, зря? Только поверхностные наблюдения показали, что человек не экономно расходует электроэнергию и даже не задумывается над этим. Это одна большая общая проблема современного общества. Цель моей работы: Раскрыть понятие энергосбережения как одно из направлений бережного отношения к природным ресурсам. Гипотеза исследования: Результаты моей работы заставят окружающих задуматься о необходимости экономии электроэнергии. Задачи исследования: Выяснить, какое количество электроэнергии тратится при работе различных видов электрических ламп и как экономно мы расходуем электроэнергию в повседневной жизни. Ответить на вопрос: кто даёт нам электричество? Познакомиться с различными источниками электроэнергии. Виды электрических ламп Всем известна пословица «Уходя, гасите свет!». И это очевидно. Одна только подсветка пустых помещений может съедать до 10% всех расходов на электроэнергию. В настоящее время существует несколько видов электрических ламп (Приложение 1): Лампа накаливания (ЛОН) — самый первый источник электрического света, который появился в домашнем обиходе. Она была изобретена еще в середине 19 в., и хотя с того времени претерпела немало реконструкций, сущность осталась без изменений. Любая ЛОН состоит из вакуумного стеклянного баллона, цоколя, на котором располагаются контакты и предохранитель, и нити накаливания, излучающей свет. Спираль накаливания сделана из вольфрамовых сплавов, которые легко выдерживают рабочую температуру горения +3200 С. Чтобы нить мгновенно не перегорела, в современных лампах накачивают в баллон какой-нибудь инертный газ, например аргон. Принцип работы лампы очень прост. При пропускании тока через проводник малого сечения и низкой проводимости часть энергии уходит на разогрев спирали-проводника, отчего тот начинает светиться в видимом свете. ЛОН по-прежнему остаются в первых рядах источника света, несмотря на некоторые недостатки. Их минусом является очень низкий КПД не более 2-3 % от потребляемой энергии. Все остальное уходит в тепло. Второй минус заключается в том, что ЛОН небезопасны с противопожарной точки зрения. Например, обычная газета, если ее положить на лампочку в 100 Вт, вспыхивает примерно через 20 мин. Надо ли говорить, что в некоторых местах ЛОН нельзя эксплуатировать, например, в маленьких абажурах из пластика или дерева. Кроме того, такие лампы недолговечны. Срок службы ЛОН составляет примерно 500-1000 ч. К числу плюсов можно отнести дешевизну и простоту монтажа. ЛОН не требуют каких-либо дополнительных устройств для работы, подобно люминесцентным лампам. Галогенные лампы мало чем отличаются от ламп накаливания, принцип работы тот же. Единственная разница между ними — это газовый состав в баллоне. В данных лампах к инертному газу примешивают йод или бром. В результате становится возможным повышение температуры нити накаливания и уменьшение испарения вольфрама. Именно поэтому лампы можно делать более компактными, а срок их службы повышается в 2-3 раза. Однако температура нагревания стекла повышается весьма значительно, поэтому галогенные лампы делают из кварцевого материала. Они не терпят загрязнений на колбе. Прикасаться незащищенной рукой к баллону нельзя — лампа перегорит очень быстро. Линейные галогенные лампы используются в переносных или стационарных прожекторах. В них часто бывают датчики движения. Такие лампы используют в гипсокартонных конструкциях. Компактные осветительные устройства имеют зеркальное покрытие. Люминесцентные лампы имеют низкую рабочую температуру. К их поверхности можно без опаски прислонять ладонь, поэтому они устанавливаются где угодно. Большая поверхность свечения создает ровный рассеянный свет. Именно поэтому их иногда называют лампами дневного света. Кроме того, варьируя состав люминофора, можно изменять цвет светового излучения, делая его более приемлемым для человеческих глаз. По сроку службы люминесцентные лампы превосходят лампы накаливания почти в 10 раз. К минусам галогенных ламп можно отнести чувствительность к перепадам напряжения. Если оно «играет», лучше приобрести специальный трансформатор, выравнивающий силу тока. Принцип работы люминесцентных ламп серьезно отличается от ЛОН. Вместо вольфрамовой нити в стеклянной колбе такой лампы горят пары ртути под воздействием электрического тока. Свет газового разряда практически невидим, поскольку излучается в ультрафиолете. Последний заставляет светиться люминофор, которым покрыты стенки трубки. Этот свет мы и видим. Внешне и по способу соединения люминесцентные лампы также сильно отличаются от ЛОН. Вместо резьбового патрона с обеих сторон трубки есть два штырька, закрепляющихся следующим образом: их надо вставить в специальный патрон и повернуть в нем. Минусом таких ламп является невозможность прямого подключения к электросети. Нельзя просто накинуть 2 провода на торцы лампы и воткнуть вилку в розетку. Для ее включения используются специальные балласты. Связано это с физической природой свечения ламп. Наряду с электронными балластами используются стартеры, которые как бы поджигают лампу в момент включения. Большинство светильников под люминесцентные лампыоборудованы встроенными механизмами свечения наподобие электронных пускорегулирующих аппаратов (ПРА) или дросселями. В последнее время появление на рынке компактных люминесцентных энергосберегающих ламп произвело настоящую революцию в светотехнике. Были устранены главные недостатки люминесцентных ламп — их громоздкие размеры и невозможность использовать обычные нарезные патроны. ПРА были вмонтированы в ламповый цоколь, а длинная трубка свернулась в компактную спираль. Теперь разнообразие видов энергосберегающих ламп очень велико. Они различаются не только по своей мощности, но и по форме разрядных трубок. Плюсы такой лампы очевидны: нет нужды устанавливать электронный балласт для запуска, пользуясь специальными светильниками. Экономичная люминесцентная лампа пришла на смену обычной ЛОН. Однако у нее, как и у всех люминесцентных ламп, есть недостатки. Минусов несколько: такие лампы плохо работают при низких температурах, а при -10 °С и ниже начинают светить тускло; долгое время запуска — от нескольких секунд до нескольких минут; слышен низкочастотный гул от электронного балласта; не работают вместе со светорегуляторами; сравнительно дорогие; не любят частого включения и выключения; в состав лампы входят вредные ртутные соединения, поэтому она требует специальной утилизации; Светодиодные лампы — этот продукт высокой технологии. Лампа ДРЛ впервые был сконструирован в 1962 г. С той поры светодиодные лампы стали постепенно внедряться на рынок осветительной продукции это самый обычный полупроводник, у которого часть энергии в переходе р-п сбрасывается в виде фотонов, то есть видимого света. Такие лампы имеют просто потрясающие характеристики. Они десятикратно превосходят ЛОН по всем показаниям: долговечности, светоотдаче, экономичности, прочности и т. д. Есть у них лишь одно «но» — это цена. Она приблизительно в 100 раз превосходит цену обычной лампы накаливания. Однако работа над этими необычными источниками света продолжается, и можно ожидать, что вскоре мы будем радоваться изобретению более дешевого, нежели его предшественники, образца. Как же мы тратим электричество? Современные технологии, признанные во многих государствах мира, позволяют в значительной степени экономить на трате электрической энергии. Так, мы выяснили, что энергосберегающая лампа, установленная вместо привычной для всех лампы с нитью накаливания, сохраняет несколько тысяч кВТ*ч энергии за весь период использования. Если умножить эту цифру на огромное количество пользователей в рамках всей страны, то становится понятно, в чем причина ажиотажа вокруг перехода общества на энергосберегающие технологии. На самом деле экономить электричество мы не привыкли. Мы провели небольшое исследование в рамках нашей школы и получили следующие результаты: в МБОУ «Новомирская ООШ» 260 люминисцентных ламп, из них 180 ламп приходится на кабинеты. Срок службы лампы - 15000 часов, за это время одна лампа сожжет электричества на 500 рублей. Получается, надо умножить 260* 500=130000 (рублей) - заплатит школа за этот промежуток времени. Сколько же будет длиться этот промежуток времени? Ежедневно школа работает 6-7 часов, следовательно, 15000: 7=2143 дня (или 6 лет). В год школа платит за электричество приблизительно 21 000 рублей при условии, что свет горит весь рабочий день. Но ведь не всегда в школе сумрачно, значит, включать свет можно только в определённые часы, когда есть недостаток солнечного света. В разные сезоны года этот промежуток времени длится от 2 до 5 часов, то есть в среднем 3,5 часа (ровно половина времени из наших расчётов, а это значит, что при условии экономии электроэнергии мы сможем в год платить не 21 тысячу рублей, а 10,5 тысяч рублей, а ресурса ламп хватит не на 6 лет, а на 12 лет, что так же сэкономит затраты на приобретение новых ламп. Кто или что даёт нам электричество? Это электрическое устройство, которое способно превращать механическую работу в электричество. Внешне оно похоже на обычный электродвигатель, да и внутри не на много отличается. Основной принцип действия и работа, основаны на законе электромагнитной индукции Фарадея. Для выработки ЭДС необходимы два условия. Во-первых, это контур в виде медной обмотки и наличие магнитного потока, который, как правило, создается обычным магнитом либо дополнительной обмоткой. Таким образом, для того чтобы появилось желаемое ЭДС на выходе электрогенератора, необходимо привести в движение либо магнит, либо обмотку относительно друг друга. Магнитный поток, пройдя сквозь контур, в результате и создаёт электричество. Причём скорость вращения напрямую влияет на величину вырабатываемого напряжения. Теперь имея представление об электрогенераторе нам всего лишь необходимо найти источник движения для него, то есть источники электроэнергии. Основные источники электроэнергии В 1882 году великий учёный Томас Эдисон запустил первую в мире тепловую электростанцию (ТЭС), работающую на паровом двигателе. (Приложение 2). При нагревании воды в котле образуется пар высокого давления, который подаётся на лопасти турбины либо цилиндр с поршнем, тем самым толкая его, в результате производя механическое движение за счет нагрева воды. В качестве топлива обычно используют уголь, мазут, природный газ, торф, одним словом то, что хорошо горит. Гидроэлектростанции — это специальные сооружения, построенные на местах падения реки, используя её энергию для вращения электрогенератора. (Приложение 3). Это один из самых безвредных способов получения электроэнергии, поскольку не происходит сжигание топлива и не оставляет после себя вредных отходов. Бежит себе вода и даёт нам электричество. Атомные электростанции(Приложение 4)— очень похожи на тепловые, разница лишь в том, что в ТЭЦ используют горючее топливо для нагрева воды и получения пара, а в АЭС источником нагрева служит тепло, выделяемое при ядерной реакции. То есть в реакторе находится радиоактивное вещество, как правило, УРАН, который при своём распаде выделяет большое количество теплоты, и тем самым нагревая котёл с водой, с последующим выделением пара, для вращения турбины и электрогенератора. С одной стороны атомные электростанции очень выгодные, поскольку при своём малом количестве вещества, способны выдавать много энергии. Хоть АЭС и предусматривает высокую степень безопасности, но все, же бывают и проколы, как Чернобыльская АЭС. Да и после отработки ядерного топлива отходы всё же остаются и их нужно куда-то девать. Также существует большое множество и гораздо менее используемых источников электроэнергии в отличие от основных. Это, к примеру, ветряные электрогенераторы (Приложение 5), которые обычную силу ветра превращают непосредственно в электрический ток. Тут всё просто, ветряная лопасть, прикрученная к генератору, есть ветер, и есть электричество. В последнее время набирают весьма большею популярность солнечные батареи (Приложение 6), которые в отличии то электрогенератора используют иной принцип работы. Он основан на преобразовании солнечных лучей, а точнее его фотонов. Фотоэлемент состоит из двух тонких слоев полупроводникового материала, при попадании в границу соприкосновения двух полупроводников солнечной радиации, возникает ЭДС, которая впоследствии, может выдавать на своих выходных электродах электрический ток. Геотермальные электростанции работают преимущественно на гидротермальном пару (Приложение 7). Пар поступает непосредственно в турбину, которая питает генератор, производящий электроэнергию. Первая такая электростанция была построена в Лардерелло (Италия) в 1904 году, она действует и в настоящее время. Паровая технология используется на электростанции «Гейзеры» в Северной Калифорнии – это самая крупная геотермальная электростанция в мире. В России построено две геотермальные электростанции на Камчатке – Паужетская и Мутновская. Приливная электростанция (ПЭС) — особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 18 метров. В России c 1968 года действует ПЭС в Кислой Губе на побережье Баренцева моря (Приложение 8). Её мощность составляет 1,7 МВт. На этапе проектирования находится Северная ПЭС мощностью 12 МВт. Заключение. Каким мы видим будущее.Слишком много времени и слишком много усилий природы потребовалось, чтобы на Земле появился человек. Грустно наблюдать, как прогресс цивилизации разрушает основы существования. Мы видим, как человечество осмысленно выбирает путь оберегания и восстановления того прекрасного зелено-голубого крохотного шарика во Вселенной, который стал единым домом для всех нас. Мы видим чистую, богатую здоровой флорой и фауной планету, где человек, как высшая форма жизни, ответственно исполняет функцию хозяина. Мы видим, что принцип «сколько взято у природы – столько отдано» лежит в основе деятельности производственных предприятий, а государства объединяются в исполнении функции экорегуляторов. Сегодня трудно найти пригодное для жизни место на Земле, где человеческая цивилизация не поставила бы свой темный штамп. Рост потребления и безудержная погоня за прибылью заставляют производителей закрывать глаза на негативные экологические последствия, к которым неминуемо ведет их безответственное отношение к экосистеме. Загазованные города, загрязненные воды, исчезающие популяции животного мира, проблемы здоровья человека – это только малая часть того, что отразится на судьбах будущих поколений. Истощаются и запасы природных ресурсов. За редким исключением, ничего не делается для их возобновления, а в ряде случаев это просто невозможно физически. Медленно, но уверенно мы ставим капкан, который однажды захлопнется от нашего очередного неумелого шага. Поскольку в последнее десятилетие в мире значительно возрос интерес к возобновляемым источникам энергии, в том числе и к геотермальным электростанциям, в России также активизировались работы в этой области. Необходимость развития геотермальной энергетики в России обусловлена как преимуществами, характерными для любых возобновляемых источников энергии (их неистощимость и экологическая чистота) так и рядом присущим только им: обратная закачка отработанной пароводяной смеси; отсутствие эмиссии парниковых газов; повсеместность распространения; близость к потребителю; локальность обеспечения потребителя теплотой и электроэнергией; принадлежность к местным ресурсам; полная автоматизация, безопасность и практической безлюдность добычи геотермальной энергии; возможность строительства маломощных установок. Выявленные запасы геотермальных вод с температурой 40-200 °С и глубиной залегания до 3500 м на территории России могут обеспечить получение примерно 14 млн. м3 горячей воды в сутки, что по количеству энергии эквивалентно 30 млн. т.у.т. Запасы геотермальной энергии в России по оценкам в 10-15 раз превышают запасы органического топлива в стране. Но данные показатели не должны успокоить Человека, каждый из нас должен научиться беречь и экономить то, что даёт нам природа. Использованная литература Большая книга экспериментов для школьников / Под.ред. Антонеллы Мейяни; Пер. с ит. Э.И.Мотылёвой. – М.: ЗАО «РОСМЭН-ПРЕСС», 2012. – 264с. Сухова Т.С., Строганов В.И. Природоведение: 5 класс: Учебник для учащихся общеобразовательных учреждений. – М.: Вентана-Граф, 2007. – 224с.:ил. Интернетисточники http://festival.1september.ru/articles/637341/ http://ru.wikipedia.org/wiki/%CF%F0%E8%EB%E8%E2%ED%E0%FF_%FD%EB%E5%EA%F2%F0%EE%F1%F2%E0%ED%F6%E8%FF http://www.masterheating.ru/theory/vidy-elektricheskikh-lamp.html Приложение 1 Виды ламп:    Лампа накаливания Декоративная лампа-свеча Галогенная лампа с обычным цоколем  Светильник с люминисцентными лампами  Энергосберегающие лампы  Светодиодный фонарь Светодиодная лампа Приложение 2  Приложение 3  Приложение 4  Приложение 5 Ветровая электростанция  Приложение 6 Солнечная электростанция (СЭС)  Приложение 7  Приложение 8 Приливная электростанция (ПЭС)  |