Проект по теме энергосбережения, энергоэффективности и возобновляемой энергетики

Содержание

Цель и задачи

Объект исследования

Методы реализации проекта

Этапы реализации проекта

Введение

Мониторинг энергосберегающих приборов

Энергетический мониторинг энергосберегающих приборов

Практический результат

Список используемой литературы

Цель проекта: обеспечение экономии электроэнергии путем использования энергосберегающих приборов.

Задачи:

• провести энергетический мониторинг энергосберегающих приборов;

• оценить эффективность внедрения энергосберегающих мероприятий;

• привлечь внимание к проблеме энергосбережения.

Объект исследования: энергосберегающий прибор

Методы реализации проекта: изучение литературы, мониторинг энергопотребления, анализ данных

Введение

Не так давно, на наших рынках, в интернете, в некоторых печатных изданиях и даже на телевидении, появилась реклама чудо-прибора, который, по словам рекламирующих, способен экономить до 30-35% электроэнергии. Что же это за прибор? Как он устроен? И неужели это правда, что он способен экономить столько энергии?

Эти приборы появились под разными названиями. Вот примерные названия этих самых приборов: SberBox, smartBox, Energy Saver, Pover Saver, Saving-box, Powersave, Экономыч и т.д.

По словам производителей, и соответственно распространителей, прибор достаточно просто воткнуть в розетку, и он начинает работать, то есть, экономить.

Стоимость данного девайса, в зависимости от распространения и «щедрости» продавцов, колебалась от 25.00 до 60.00 рублей (цены с доставкой). В самом простом исполнении, прибор рассчитан на 15 кВт нагрузки для однофазной сети, то есть на средний дом. Также существуют приборы и для трех фазных сетей. К примеру, такой прибор для экономии электроэнергии, рассчитанный для работы в трех фазной сети, на нагрузку до 48 кВт, имеет размеры с обыкновенную пачку от стирального порошка.

Первое знакомство с описанием этого устройства для экономии электроэнергии вызывает восторг. Прибор имеет солидный перечень возможностей, реализованных с помощью загадочных, патентованных технических новаций.

Трудно представить, как можно реализовать в одном приборе такие функции, как компенсация реактивной мощности, фильтрация помех, защита от перекоса фаз и ударов молнии. Революционная возможность преобразования реактивной электрической энергии в активную энергию вообще не имеет аналогов.

Мониторинг энергосберегающих приборов

Специально моя семья заказала из Китая один из таких устройств под названием Electricity-saving box, модель SD-001. Его стоимость составила порядка 4$ США (с доставкой) но в Республике Беларусь он стоит дороже.

На лицевой стороне энергосберегающего прибора Electricity-saving box имеется два светодиода с индикацией режимов его работы.

С обратной стороны прибора расположена вилка для включения его в розетку.

В принципе, энергосберегатель Electricity-saving box и другие его клоны Smart Boy, EkoEnerji, Electricity Energy Electric Power Saver, Эконометр, внешне очень похожи между собой и могут отличаться лишь формой и цветом корпуса.

Технические характеристики Electricity-saving box (модель SD-001) указаны на его обратной стороне:

• напряжение питания 90-250 (В)

• частота сети 50-60 (Гц)

• максимальная нагрузка 15000 (Вт)

Как заявляют производители, данный прибор значительно экономит электроэнергию, вплоть до 25-30%, а также служит для защиты от атмосферных перенапряжений и даже преобразует реактивную электроэнергию в активную.

Теперь давайте разберемся, за счет чего прибор экономит электроэнергию и какая экономия при этом получается. Или это очередной обман?

Энергетический мониторинг энергосберегающих приборов

Для эксперимента мне понадобятся ваттметр и несколько мощных электрических приборов.

В качестве ваттметра я использую многофункциональный цифровой прибор EU TS-836A.

В принципе, вместо ваттметра можно использовать обычный однофазный счетчик электроэнергии (хоть индукционный, хоть электронный) и считать потребление по оборотам диска или импульсам. Это все на Ваш выбор, но для наглядности я решил воспользоваться все таки ваттметром.

В качестве нагрузки я буду использовать:

• лампу накаливания мощностью 75 (Вт)

• конвекционный обогреватель мощностью 2000 (Вт)

Проведем два эксперимента — с выключенным и включенным в сеть прибором Electricity-saving box. В каждом эксперименте определим потребляемую активную мощность в сети.

Эксперимент №1 (без применения Electricity-savingBox)

На питающем кабеле удлинителя установим цифровой ваттметр, который произведет замер потребляемой активной мощности.

Включим лампу накаливания и обогреватель в розетки удлинителя.

Запишем показания цифрового ваттметра. Потребляемая активная мощность составила 1944 (Вт).

Эксперимент №1 (с включенным Electricity-saving box)

Схема подключения осталась прежняя, только дополнительно включим в розетку удлинителя энергосберегающее устройство Electricity-saving box. На лицевой панели сразу же загорелись два светодиодных индикатора.

Запишем показания ваттметра. Потребляемая активная мощность в сети составила 1944 (Вт).

Из экспериментов видно, что активная потребляемая мощность в сети осталась прежней, а значит никакой экономии электроэнергии от прибора нет.

Выводы очевидны, но давайте посмотрим из чего он состоит и что находится внутри его.Раскрутим один шуруп (он был спрятан под синей наклейкой) и перед нами открывается занавес тайны данного «чуда».

А ничего особенного здесь и нет! Внутри установлен защитный предохранитель FU с номиналом 5 (А), компенсирующий конденсатор (черный «квадрат») емкостью 4,7 (мкФ), варистор (синего цвета YVR) и диодный мост (D1-D4), который служит для выпрямления сетевого напряжения 220 (В).

К выходу мостового выпрямителя подключены фильтрующий электролитический конденсатор емкостью 100 (мкФ) для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения и два зеленых светодиода через ограничительные резисторы. Диодный мост необходим для выпрямления сетевого напряжения 220 (В) и питания двух зеленых светодиодов, не более того.

А что мы хотели увидеть? Что то сверхестественное?

Вот электрическая схема Electricity-saving box:

Открутим два шурупа, чтобы добраться до внутренней стороны платы. Здесь видно подключение питающих проводов от вилки (красные провода) и компенсирующего конденсатора к плате.

Элементов с этой стороны больше не наблюдается.Емкость компенсирующего конденсатора составляет 4,7 (мкФ).

Этот конденсатор играет роль компенсирующего, наподобие того, что устанавливают в дроссельных светильниках (ЖКУ) для поднятия коэффициента мощности (cosφ). Вообще это тоже самое, если бы конденсатор от дроссельного светильника ЖКУ упаковать в отдельную красивую коробочку и каждый раз подключать к светильнику.

По сути, Electricity-saving box - это пассивное (нерегулируемое) компенсирующее устройство мощностью около 78,5 (ВАр). Это значение я рассчитал путем деления сетевого напряжения в квадрате на реактивное (емкостное) сопротивление конденсатора. И, кстати, полученное значение 78,5 (Вар) в разы отличается от заявленного паспортного значения 15000 (Вт). А в паспорте указано именно в ваттах, чтобы ввести в заблуждение покупателей. Поэтому и эффекта компенсации реактивной мощности от этого прибора можно тоже не ждать. Потребляемый ток самого прибора составляет около 0,4 (А).

Естественно, что с помощью выпрямителя и конденсатора о никакой экономии и речи быть не может. Но в рекламных роликах открыто утверждают и доказывают нам, что экономия действительно существует. На одном из видео они подключают электродвигатель в сеть и измеряют его ток с помощью электроизмерительных клещей.

Затем включают «чудо» прибор в розетку. Естественно, что при включении Electricity-saving box и других его клонов, ток в линии действительно уменьшается, и на этом производители и останавливаются, мол, смотрите, ток в сети упал на 40%, а то и на все 50%. Вот она экономия!!!

А «фишка» рекламного (маркетингового) хода здесь очень простая!Во всех рекламных видеороликах, как в интернете, так и по телевизору, сравнивается не активная потребляемая мощность, а полный ток в сети, измеренный обычными электроизмерительными клещами.

А чтобы рассчитать активную составляющую тока, нужно умножить измеренный полный ток в сети на коэффициент мощности нагрузки, т.е. косинус фи (cosφ).

Можно даже попробовать сымитировать подобный эксперимент.Для этого мне нужна не чисто активная нагрузка, как в первом эксперименте, а активно-индуктивная, например, какой-нибудь электродвигатель. Под руку попался пылесос мощностью 1300 (Вт).

По аналогии с первым экспериментом, установим цифровой ваттметр на питающий кабель удлинителя. В розетку удлинителя включим пылесос и произведем измерение активной потребляемой мощности, напряжения и полного тока в сети, а также коэффициента мощности (cosφ).

Запишем показания цифрового ваттметра:

• потребляемая активная мощность 1053 (Вт)

• полный ток в сети 4,899 (А)

• коэффициент мощности (cosφ1=0,97)

• напряжение в сети 221,3 (В)

Затемвключимврозетку Electricity-saving box. И снова запишем показания ваттметра:

• потребляемая активная мощность 1053 (Вт)

• полный ток в сети 4,791 (А)

• коэффициент мощности (cosφ2=0,99)

• напряжение в сети 221,8 (В)

Из эксперимента видно, что активная потребляемая мощность нисколько не изменилась.

Полный ток в сети действительно уменьшился, в нашем случае на 0,108 (А) , на что активно обращают внимание «рекламщики» в своих роликах, но при этом они специально умалчивают о том, что в сети увеличивается коэффициент мощности (cosφ), а это значит, что активная составляющая тока остается прежней. А если активная составляющая тока не изменилась, то и активная потребляемая мощность тоже осталась прежней, что и доказывает нам непосредственный замер активной мощности ваттметром.

Это можно проверить косвенным методом, умножив полный ток сети на напряжение сети и коэффициент мощности.

P1=I1·U1·cosφ1 = 4,899·221,3·0,97 = 1051,62 (Вт)

P2=I2·U2·cosφ2 = 4,791·221,8·0,99 = 1052,01 (Вт)

Как видите, косвенный метод определения потребляемой мощности полностью подтвердил непосредственный замер. Таким образом видно, что при включении в сеть прибора «для экономии электроэнергии» потребляемая активная мощность нисколько не изменилась, хотя ток в сети немного уменьшился.

Практический результат

А так ли нам необходима эта самая компенсация в наших квартирах? И почему я упор делаю на активную мощность?

Потому что все наши домашние счетчики электроэнергии учитывают только активную потребляемую мощность, выраженную в ваттах и киловаттах.А приборы типа Electricity-saving box, Smart Boy, EkoEnerji, Electricity Energy Electric Power Saver, Эконометр и другие ничего не экономят, а только лишь уменьшают реактивную составляющую тока (мощности) в сети путем параллельного включения в сеть компенсирующего конденсатора.

Но для нас (потребителей) это не имеет никакого значения и тем более экономии мы от этого нисколько не получаем, т.к. в жилом фонде установлены счетчики только активной энергии и учитывают они только активную электроэнергию! Поэтому нам нет смысла учитывать и тем более компенсировать реактивную мощность в своих квартирах.

Другое дело обстоит на промышленных предприятиях. Счетчики электроэнергии на предприятиях учитывают, как активную, так и реактивную мощности. При больших мощностях целесообразно компенсировать реактивную электроэнергию, устанавливая, например, конденсаторные батареи, снижая тем самым потери в проводах и кабелях.

Вот пример конденсаторной установки УКЛ(П)-56 напряжением 10,5 (кВ) мощностью 1800 (кВАР).

Вот, таким образом, производители подобных устройств для экономии электрической энергии и маркетологи по их продажам путем умышленного введения в заблуждение обманывают обычных граждан и «впаривают» им эти бесполезные приборы. Расчет делается именно на некомпетентных граждан, что с успехом распространяется на бытовом уровне и уровне малого бизнеса.

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», 2008

2. С.К. Сергеев, В.В. Измайлов. Учебное пособие « Энергосбережение».- Тверь: « Альфа-Пресс»,2004

3. Н.И. Данилов, Ю.Н. Тимофеева, Я.М. Щелоков. « Энергосбережение для начинающих», Екатеринбург, 2004

4. И.В. Галузо, В.А. Байдаков, И.Н. Потапов. Учимся экономии и бережливости.

5. Энергоэффективность: энергопользование и экономия. Минск, «Аверсэв», 2008

6. http://tvmag.by/product/pribor-dlja-ekonomii-elektroenergii-electricity-saving-box/

7. https://www.youtube.com/watch?v=2WjWxltczps