№ 136

Фаниз ГАЯЗОВ,

учитель технологии I квалификационной категории гимназии им. М.Е.Сергеева г. Нурлат

Я хочу рассказать в своей статье как я применяю изделие. изготовленное нашим учеником гимназии «Многофункциональный лабораторный стенд для расчета расхода электроэнергии». 

Цель. Проводить исследование электрического освещения при помощи «Многофункционального лабораторного стенда для расчета расхода электроэнергии», сделанный учеником гимназии в помещении вести расчет экономию электроэнергии от применения энергосберегающих или светодиодных ламп.

Энергоресурсов с каждым годом становится всё меньше и меньше, а численность население растет. Пространство, которое, мы должны оcвещать постоянно увеличивается, поэтому хотим мы этого, или нет рано или поздно у нас возникнет проблема умело сэкономить электроэнергию при освещении. Самым главным в этом плане я считаю, экономия энергоресурсов.

Выработка электроэнергии в России в 2018 году составила 1091,6 млрд кВт/ч, что на 1,7% больше, чем в 2017 году. Более 40% производства электроэнергии в мире обеспечивается за счет угольных электростанций, причем их доля постепенно растет – еще в начале 2000-х гг. уголь обеспечивал около 38% мирового производства электричества. из которых около 68% приходится на ТЭС,  20% – на ГЭС, 12% – на АЭС.

В свою очередь более 40% ТЭС работает на угле. Мы за основу своих расчетов брали ТЭС работающие на угле.

Самым главным в этом плане мы с учениками считали, экономию энергоресурсов, так как удельные расходы условного топлива на производство электроэнергии тепловыми электростанциями составляет 300 – 350 г на полезно отпущенный 1 кВт. ч. Для примера возьмем каменный уголь, так, как более 40% ТЭС работает на угле. Для образования угля необходимо обильное накопление растительной массы. В древних торфяных болотах, начиная с девонского периода (примерно 400 млн. лет назад), накапливалось органическое вещество, из которого без доступа кислорода формировались ископаемые угли.

Большинство промышленных месторождений ископаемого угля относится к этому периоду, хотя существуют и более молодые месторождения. Возраст самых древних углей оценивается примерно в 300 – 400 млн. лет. Образование нефти, газа и угля – процесс, длившийся много миллионов лет в специфических условиях, которых нет в настоящее время, поэтому в ближайшем будущем нельзя рассчитывать на появление новых месторождений.

Из запасов угля, составляющих около 10000 млрд. т, человечество на сегодняшний день(в основном за 250-300 лет)  использовало приблизительно 60-70 млрд. т. Однако все они не неисчерпаемы и распоряжаться ими следует разумно. Нужно также учесть, что нефть, природный газ и уголь являются не только источниками энергии, но и важнейшим сырьем для химической промышленности.

Типы ламп

Лампа накаливания – это электрический источник света, упрощенно состоящий из металлического цоколя с резьбой, прозрачной стеклянной колбы и вольфрамовой нити накаливания, чаще всего в виде спирали. За счет протекания электрического тока нить накаливается и излучает свет. Не многие знают такой интересный факт, что из потреблямой электрической мощности лампы данного типа расходуют непосредственно на освещение около 20% мощности, а остальные 80% уходят на нагрев — именно поэтому обычные лампочки так сильно нагреваются при включении.

Мощность ламп накаливания в бытовых осветительных устройствах колеблется в пределах 15 до 300 Вт. В настоящее время в России пока еще наиболее распространенный тип ламп, представленный в разных размерах и мощностях. На сегодняшний день эти лампочки уходят в прошлое, объемы их производства постоянно снижаются, несмотря на то, что их стоимость значительно ниже других типов ламп. Причина в том, что другие типы ламп, о которых мы расскажем ниже, при аналогичном уровне освещения тратят иногда в 10 раз меньше электроэнергии, а служат гораздо дольше, что при их изначально более высокой стоимости все равно приводит к окупаемости примерно за год эксплуатации. Но об этом позже.

Современная лампа накаливания имеет стеклянный баллон, которому крепится металлический цоколь с винтовой нарезкой. Концы нити накала приварены к электронам и дополнительно поддерживаются двумя крючками.

В обычной лампе накаливания вольфрам постепенно испаряется, нить накаливания становится тоньше и в конечном итоге обрывается (перегорает).

Люминесцентное и неоновое освещение

Люминесцентная лампа или как ее еще часто называют «энергосберегающая», представляет собой стеклянную трубку, из который удален воздух. Внутренняя поверхность трубки покрыта люминофором – веществом, которое начинает светиться при облучении ультрафиолетовым цветом.

Люминесцентная лампа относится к более современному типу ламп с более низким уровнем потребления электроэнергии (отсюда и их название). Их активное внедрение в бытовой домашний свет в России началось примерно с 2010 года, при том, что люминесцентные лампы в производственных и офисных помещениях используются уже несколько десятков лет, чаще всего в виде широко известных «трубок».

Люминесцентная лампа – это газоразрядный источник света, в котором электрический разряд в парах ртути создает ультрафиолетовое излучение, которое преобразовывается в видимый свет с помощью люминофора – смеси галофосфата кальция с другими элементами.

Энергоэффективность этих ламп примерно в 5 раз выше, чем у ламп накаливания, но при этом на 30 – 40% ниже, чем у светодиодных ламп, речь о которых пойдет ниже.

Недостаткоми энергосберегающих ламп является то, что человек может находиться от них на расстоянии не ближе, чем 30 см. Из-за большого уровня ультрафиолетового излучения энергосберегающих ламп при близком расположении к ним может быть нанесен вред людям с чрезмерной чувствительностью кожи и тем, кто подвержен дерматологическим заболеваниям. Однако если человек находится на расстоянии не ближе, чем 30 см от ламп, вред ему не наносится.

Содержание ртути и фосфора, которые, хоть и в очень малых количествах, присутствуют внутри энергосберегающих ламп. Это не имеет никакого значения при работе лампы, но может оказаться опасным, если ее разбить. По той же причине энергосберегающие лампы можно отнести к экологически вредным, и поэтому они требуют специальной утилизации (их нельзя выбрасывать в мусоропровод и уличные мусорные контейнеры).

Неоновая лампа

Трубка неоновый лампы заполняется неоном в смеси с другими газами для получения свечения разного цвета. Чистый неон светится оранжевым цветом; Только в смеси с другими газами он дает другой цвет (белый, красный, зеленый и т.д.).

Светодиодные лампы

Светодиодная лампа – с точки зрения эволюции источников света, наиболее современный и энергоэффективный тип ламп.

Название этого типа ламп говорит о том, что в качестве источника света используются светодиоды. Конструкция светодиодной лампы (это тема отдельной статьи) несколько сложнее и дороже лампы накаливания, откуда вытекает их большая покупная стоимость, однако, в данной статье мы наглядно продемонстрируем, что эта более высокая стоимость многократно окупается при дальнейшей эксплуатации.

Кроме экономических плюсов, светодиодная лампа является еще одним из наиболее экологичных источников света, поскольку принцип светодиодного свечения позволяет изготавливать их с использованием безопасных для экологии составляющих. Среди различных видов полупроводников диодов есть диоды, излучающие свет при протекании через них электрического тока – это светодиоды.

Пользование светодиодами превышает срок пользования в 100 тыс. час., что почти в 100 раз больше, чем у лампы накаливания, и в 5 – 10 раз больше, чем у люминесцентной

Освещение

Средний житель за год на освещение тратит 160 кВт.час, расточительный – 240 кВт .час, а экономный – только 40 кВт.час. Главная экономия достигается за счет светодиодных ламп. Статистика показывает, каких успехов достигают экономные граждане. Переход на новые лампы приводит к тому, что на освещение они тратят чуть более 10% всей электроэнергии. Разница между экономным и расточительным пользователем – 6 раз. А значит, это достигается, в основном, за счет новых лампочек (тогда разница не может быть более 4 – 5, ведь новая 20-ваттная лампа светит примерно как старая 100-ваттная)

Удельные расходы условного топлива на производство электроэнергии тепловыми электростанциями

Составляет 300 – 350 г на полезно отпущенный 1 кВт/ч.

160 кВт/ч – 40 кВт/ч = 120 кВт/ч

Экономия на одного жителя России составляет 120 кВт/ч

120 кВт/ч в год х ср. 325 г (300 – 350 г) = 39 кг. условного топлива на одного жителя.

40% приходится на долю ТЭС на угле – 39 кг.-40% =15,6 кг.

Общая численность населения России на 1 января 2019 года составляет 146781095 чел.

На 1 год составляет 146781095 х 15,6 кг = 2289785,082 т. экономии условного топлива на производство электроэнергии.

Это равносильно к 38163 железнодорожным вагонам или 763 железнодорожных составов, плюс выброс вредных этих отходов в атмосферу.

Ресурсы электроэнергии с каждым годом удорожают, этим прибором можно доказывать как конкретно можно экономить электроэнергию на электроосветительных приборах с использованием ламп последних поколений (светодиодные лампы).

При выполнении точных расчетов расхода электроэнергии при помощи  этого стенда можно вести пропаганду по решению эту проблему.

Переходим на светодиодные лампы! Экономим энергоресурсы. Уменьшаем выброс вредных отходов в атмосферу.