Проектная работа по физике на тему «Сохраняем природу - принципы экономии электроэнергии»

«Средняя школа им.А.С.Макаренко» коммунальное государственное учреждение

Научно-исследовательский проект

Секция «Физика»

Тема «Сохраняем природу - принципы экономии электроэнергии»

Проект подготовил: учащийся 10  класса

Пак Станислав Николаевич

Руководитель проекта учитель физики: Иманкулова Раушан Есентугеловна

г.Каскелен 2021 год

Аннотация

Природа и человек тесно связаны. И если природа может существовать без человека, то человек без нее не может. Поэтому так важно жить в гармонии с природой. Сегодня ситуация сложилась так, что человек наносит вред окружающей среде. Во многом это связано с неразумным использованием природных ресурсов.

Экология и энергосбережение – это два понятия, неразрывно связанные между собой. Каждый день мы используем электроэнергию для организации своего быта. Для работы электростанций необходимы природные ресурсы, кроме того, производство электроэнергии несет загрязнение окружающей среде. Очевидно, что для сохранения природы человек должен научиться рационально использовать электроэнергию, экономить природные ресурса.

Целью данного проекта является исследовать реальные способы уменьшения энергопотребления в быту. При реализации проекта были затронуты следующие предметные области: физика, информатика, математика. Были использованы статистические данные из квитанций по оплате электроэнергии. Собраны и проанализированы материалы анкетирования среди учащихся. В проекте задействованы учащиеся 9-10 классов.

Проведенное исследование позволило разработать рекомендации для школьников по экономии электроэнергии в быту.

Annotations

Nature and man are closely related. And if nature can exist without a person, then a person cannot live without it. Therefore, it is so important to live in harmony with nature. Today the situation has developed in such a way that a person harms the environment. This is largely due to the unwise use of natural resources.

Ecology and energy saving are two concepts that are inextricably linked. Every day we use electricity to organize our everyday life. Power plants require natural resources to operate, and electricity generation also pollutes the environment. Obviously, in order to preserve nature, a person must learn how to rationally use electricity and conserve natural resources.

The goal of this project is to explore real-life ways to reduce energy consumption in the home. During the implementation of the project, the following subject areas were touched upon: physics, computer science, mathematics. We used statistics from electricity bills. Collected and analyzed materials of the questionnaire among students. Students of the 9th and 10th grade are involved in the project.

The study made it possible to develop recommendations for schoolchildren on saving energy in everyday life.

Дерексіз

Табиғат пен адам тығыз байланысты. Егер табиғат адамсыз өмір сүре алатын болса, ал адам табиғатсыз өмір сүре алмайды. Сондықтан табиғатпен үйлесімді өмір сүру өте маңызды. Бүгінгі таңда адам қоршаған ортаға зиян келтіретін жағдай қалыптасты. Бұл көбінесе табиғи ресурстарды негізсіз пайдалануға байланысты.

Экология және энергия үнемдеу – бір-бірімен тығыз байланысты екі ұғым. Күн сайын біз электр энергиясын өз тұрмысымызды ұйымдастыру үшін пайдаланамыз. Электр станцияларын пайдалану үшін табиғи ресурстар қажет, сонымен қатар электр энергиясын өндіру қоршаған ортаны ластайды. Табиғатты сақтау үшін адам электр энергиясын ұтымды пайдалану қажет.

Бұл жобаның мақсаты-күнделікті өмірде энергия тұтынуды азайтудың нақты тәсілдерін зерттеу. Жобаны іске асыру барысында келесі пәндік салалар қозғалды: физика, информатика, математика. Электр энергиясын төлеу жөніндегі түбіртектерден статистикалық деректер пайдаланылды. Оқушылар арасында сауалнама материалдары жиналды және талданды. Жобаға 9-10 сынып оқушылары қатысады.

Жүргізілген зерттеу мектеп оқушыларына күнделікті өмірде электр энергиясын үнемдеу бойынша ұсыныстар жасауға мүмкіндік берді.

Введение

С ростом мировой экономики и населения планеты потребность в энергоресурах резко выросла. Достаточно сказать, что за последние четверть века общее мировое энергопотребление увеличилось на 56%. С развитием экономики Казахстана потребность в энергоресурсах только увеличивается. В этом случае надо говорить не только о необходимости использования альтернативных источников энергии, но рациональном использовании имеющихся ресурсов. Экономия электричества - проблема, которая всерьез озаботила не только западные страны, но и Казахстан.

Актуальность данного исследования обусловлена возрастающим интересом к вопросам энергосбережения в связи с реализацией мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности.

На Земле возрастает спрос на все виды энергии, топливо, воду. Проблема рационального использования ресурсов приобретает всё большую актуальность, а её решение становится стратегической задачей каждого жителя Земли. В связи с увеличением расхода энергоресурсов, уменьшение их запасов на Земле, постоянно растут тарифы на электроэнергию и другие топливно-энергетические ресурсы.

Энергосбережение в быту, в конечном итоге зависит от потребителя. Население на бытовом уровне может поддержать энергосбережение и заняться повышением энергоэффективности в рамках отдельно взятой квартиры или дома.

Цель проекта: исследовать реальные способы уменьшения энергопотребления в быту.

Задачи:

1. собрать и проанализировать информационный материал по теме «Энергосбережение»;

2. провести наблюдения и эксперименты, раскрывающие значимость проблемы сбережения электроэнергии;

3. проанализировать возможности экономии электроэнергии при использовании энергосберегающих мероприятий в быту;

4.  научиться рационально использовать электроэнергию;

5. привлечь внимание родителей, сверстников к проблеме энергосбережения.

Гипотеза: каждый из нас может внести свой вклад в решение мировой проблемы – энергосбережения, разумно используя электроэнергию в быту.

Объект исследования: расход электроэнергии, потребляемой в быту.

Предмет исследования: электрический ток и электроприборы.

Методы исследования:

1. изучение литературы

2. наблюдение

3. проведение экспериментов

4. социологический опрос

5. обобщение и анализ результатов.

Практическая значимость исследования: результаты исследования могут быть использованы на уроках, внеклассных мероприятиях для просвещения учащихся, а также использования в практической деятельности человека.

Материалы и оборудование: электроприборы, приборы учета электроэнергии.

Место проведения: домашние условия.

Сроки проведения: март - октябрь 2021 год

Теоретические основы исследования

Электроэнергия — физический термин, широко распространённый в технике и в быту для определения количества электрической энергии, выдаваемой генератором в электрическую сеть или получаемой из сети потребителем. Основной единицей измерения выработки и потребления электрической энергии служит киловатт-час (и кратные ему единицы).

Электрическая энергия является также товаром, который приобретают энергосбытовые компании у генерирующих компаний. В дальнейшем этот товар приобретают заводы, фабрики и обычные люди для использования в быту. Цена на электрическую энергию в международной торговле обычно выражается в центах за киловатт-час либо в долларах за тысячу киловатт-часов.

Динамика мирового производства электроэнергии исчисляется с 1890 года. С этого времени объем производства электроэнергии вырос с 9 до 25 000 млрд.кВт*час. Лидирующими странами по производству электроэнергии являются Китай, США, Индия, Россия, Япония. Более 66% электроэнергии вырабатывается на теплоэлектростанциях, около 16% на гидроэлектростанциях, 10% энергии получают на атомных электростанциях. Казахстан обладает крупными запасами энергетических ресурсов (нефть, газ, уголь, уран) и является энергетической державой. По итогам 2017 года, объём производства электроэнергии в Казахстане составил 103,14 млрд кВт·ч. Казахстан является экспортёром электроэнергии.

Последние десятилетия много внимания уделяется альтернативным источникам энергии таким как ветреная, солнечная энергетика, энергия приливов и горячих источников. Но несмотря на это, с каждым годом доля потребляемой энергии растет. Человечество все больше использует бытовых приборов, облегчающих быт человека. Нашу жизнь невозможно представить без электричества. Самая большая доля затрат энергии приходится на домашнее хозяйство. В наших домах электрический ток зажигает свет, нагревает утюг, заставляет работать компьютер, холодильник и другие приборы.

Рост потребления электроэнергии увеличивает нагрузку на природу, истощаются природные ресурсы, к экологическим проблемам добавляется угроза «энергетического голода». При нерациональном использовании электричества расходуются уголь, газ, нефть и вода, запасы которых не безграничны, а выбросы в атмосферу вредных веществ огромны: жители больших городов задыхаются от смога. В результате сжигания топлива и сокращения лесов на земле в атмосфере увеличивается концентрация «парниковых газов», поэтому в атмосфере нарушается естественный баланс, что ведёт к потеплению и всеобщему изменению климата.

Относительная доступность электроэнергии, тепла, горячей воды создают представление у многих людей о том, что эти блага появляются сами собой, и они никогда не исчерпают себя. «Зачем их экономить, если каждый ими обеспечен в достаточном количестве за доступную цену? Сколько истрачу, за столько и заплачу, истрачу больше, ну и что, – заплачу больше». Отсутствие разумного подхода к использованию энергии очень быстро приведет к тому, что она станет менее доступной и более дорогой. 

Сегодня в современном мире энергосбережение – это неотъемлемая часть жизни цивилизованного общества. Это и забота о здоровье, и экономия денег, и комфорт проживания. Но одна из самых главных (глобальных) характеристик энергосбережения – это защита окружающей среды от негативных воздействий. Энергосбережение – это технологии и уклад жизни, которые помогают нам уменьшить потребление энергии за счет её рационального использования. В более узком смысле, энергосбережение подразумевает ведение экологически-дружественного образа жизни за счет использования новых технологий, которые помогают сэкономить деньги и природные ресурсы нашей планеты, в последнее время так бездумно расходуемых человечеством, что в конечном итоге может привести к катастрофическим изменениям климата. Поэтому очень важно воспитывать в каждом человека основные принципы экономного потребления электроэнергии как основной заботы об окружающем мире. Это воспитание должно начинаться с раннего возраста№

Практическая часть исследования

1. Социологический опрос

Собрав и проанализировав информационный материал по теме «Энергосбережение», я решил узнать, насколько учащиеся нашей школы проинформированы по этому вопросу. Для этого среди учащихся было проведено анкетирование, которое помогло выявить интересы детей и уровень их представлений об энергии и энергопотреблении. (Приложение 1)

В анкетировании приняли участие 28 человек: учащиеся 9-10 классов.

На вопрос анкеты: «Знаете ли вы что такое энергосбережение?» –

93% учащихся дали положительный ответ. 86% опрошенных экономят электроэнергию. При этом только 21% учащихся утверждают, что в семье обсуждается вопрос экономии электроэнергии. 39% опрошенных считают основной целью экономии – защита окружающей среды, 57% - за экономию денежных средств, и только 1 из 28 опрошенных затруднился в ответе.

Учащимися были предложены следующие варианты экономии электроэнергии: (на диаграмме 1)

Диаграмма 1

Проанализировав данные анкеты, я сделал выводы:

• учащиеся старших классов информированы в вопросе энергосбережения и разбираются в способах энергосбережения.

•  Не все учащиеся понимают, что экономить необходимо не только денежные, но и природные ресурсы.

• Не во всех семьях обсуждаются экологические проблемы, нет определенной экологической культуры.

2. Мониторинг расхода электроэнергии за март-август 2021 г.

При проведении исследовательской части проекта я использовал инструктивную карточку, которая была разработана совместно с моим руководителем.

• Сначала по квитанциям об оплате электроэнергии составил таблицу 1 потребления электричества моей семьей по месяцам за 2021 год (измерения снимал с марта по август). На рисунке 1 представлена копия квитанции об оплате электроэнергии за 1 месяц.

Рис.1

Таблица 1.

• На основании показателей таблицы 1 я построил диаграмму. На диаграмме 2 показано использование электроэнергии по месяцам за 2021 г.

Рассмотрим список электроприборов, которыми пользуются в нашей семье наиболее часто (таблица 2) и примерное количество времени использования их в течение месяца:

Таблица 2

Примечание: в таблице перечислены наиболее востребованные электроприборы, не указана малая кухонная техника (миксер, мясорубка, соковыжималка), так как не часто используются.

Примерный расчет потребления энергии некоторыми бытовыми приборами

(в расчете взято среднее время работы приборов):

• Стиральная машинка мощность 1,2 кВт, среднее время работы 0,83 часа, общая энергия 1 кВт*ч, количество повторений 8 раз в месяц. Стоимость э/э 150 тенге.

• Утюг мощность 2,2 кВт, время работы 1,5 часа, общая энергия 3,3 кВт*час, в среднем в месяц не менее 7 раз, стоимость э/э 450 тенге.

• Водонагреватель мощность 4 кВт, расход электричества в месяц 240 кВт, стоимость 4530 тенге (находится на кухне, используется постоянно). Второй водонагреватель используется 2 раза в неделю, находится в ванной комнате.

• Зарядка гаджетов

Количество телефонов: 5,

планшетов: 1,

смарт часов:2,

беспроводные наушники: 2

Итого 10

Потребляет энергии 5 Ватт в час, в среднем требуется 2 часа для зарядки каждого гаджета.

Ежедневно примерно 20 часов на зарядке.

Из приведенных расчетов видно, что основное потребление энергии связано с работой водонагревателя. Необходимо задуматься о замене на газовый водонагреватель, который потребляет меньше энергии.

Вывод: в среднем наша семья ежемесячно потребляет 465 кВт*час энергии, что составляет 8795 тенге. В Казахстане в среднем приходится 255 кВт*час на душу населения в год. Таким образом, для семьи из 5 человек 465 кВт*час – высокий показатель.

Из диаграммы видно, что с началом летних каникул потребление энергии увеличилось, так как дети начали проводить больше времени в домашних условиях, часто включали плазменный телевизор, который потребляет около от 250 до 400 ватт, использовали телефоны и планшет в течение всего дня, добавилась работа кондиционера, чаще использовался второй водонагреватель в ванной комнате.

3. Мероприятий по энергосбережению

Проанализировав результаты, я задумался о том, что можно сделать, чтобы уменьшить потребление электроэнергии. Этот вопрос я обсудил с членами семьи. Совместно с родителями сделали выводы о необходимости экономии электроэнергии, составили правила экономии для членов нашей семьи и для напоминания прикрепили к холодильнику. Таким образом, нами были проведены следующие мероприятия сбережения потребляемой энергии:

• на неделю отказались от микроволновой печи и электрочайника,

• не оставляли электроприборы в режиме ожидания,

• выключали свет в комнатах и других помещениях, если в них не было людей.

• В вечернее время не всегда включали люстру на полную мощность (включали только 1 ряд ламп).

• помыли светильники и плафоны;

• заменили дома лампы накаливания на энергосберегающие лампы.

• Если нужно было осветить только рабочую зону использовали настольную лампу.

С целью экономии электроэнергии мы:

• подключили ПК и оргтехнику через энергосберегающий источник бесперебойного питания;

• установили таймер выключения так как младшая сестра привыкла находиться в комнате с включенным телевизором;

• не использовали микроволновую печь для разморозки продуктов.

• остужали пищу, прежде чем поставить в холодильник;

• старались поскорее закрыть дверь холодильника; 

• стиральную машину использовали с оптимальной загрузкой, не стирали по 1-2 мелкой вещи;

• не использовали максимальные обороты для отжима;

• очищали фильтры и контейнер пылесоса после каждой уборки.

По итогам проведенных мероприятий получили следующие результаты:

• За сентябрь месяц потребление электроэнергии составило

415 кВт* час, что ниже среднего показателя на 50 кВт *час.

• Это можно объяснить тем, что не подключали кондиционер, меньше использовали водонагреватель, не использовали электрический чайник, меньше работал телевизор, сократилось использование телефонов, заменили лампы на энергосберегающие.

Таким образом экономия составило примерно 944 тенге в месяц,

11328 тенге в год.

Вывод: Что дают сэкономленные киловатты?1 м³ природного газа при сжигании выделяет приблизительно 3557 кДж тепла, что составляет 10 кВт·ч электроэнергии (1 кВт·ч = 3600 кДж). Следовательно, сэкономленные 50 кВт·ч позволят сохранить примерно 5 м³ природного газа. Такую экономию мы получили в разрезе 1 семьи. Если каждая семья в Казахстане или в мире также будет придерживаться рациональных способов потребления энергии, то можно получить существенную экономию энергии, следовательно больше природных ресурсов можно сберечь.

Памятка по уменьшению энергопотребления в быту

Для существенной экономии электроэнергии в наших домах стоит придерживаться следующих рекомендаций:

1. Если вы покупаете новые бытовые приборы, то выбирайте их категории А – энергосберегающие модели бытовых приборов стоят дороже, но их использование позволяет сэкономить 2/3 потребляемой энергии, поэтому окупаются они за 2-3 года.

2. Замена ламп накаливания на энергосберегающие светодиодные;

3. Отключать приборы, работающие в режиме ожидания.

4. Использовать точечные источники света такие настольные лампы.

5. Выключайте освещение и приборы, которые не используете в данный момент.

6. Не устанавливайте холодильник рядом с газовой плитой или радиатором отопления

7. Уплотнитель холодильника должен быть чистым и плотно прилегать к корпусу и дверце

8. Охлаждайте до комнатной температуры продукты перед их помещением в холодильник.

9. Не подключайте стиральную машину для стирки 1 вещи, так как все процессы будут проходить полный цикл. Это не рационально!

Эти рекомендации необходимо обсудить со всеми членами семьи и придерживаться ежедневно.

Заключение

Снижение электропотребления бытовой техникой и аппаратурой, применяемой в квартире, - самый лучший способ экономии электроэнергии. При внимательном отношении к расходуемому электричеству можно существенно сократить ежемесячные коммунальные платежи и вред, наносимый окружающей нас среде. Стоит воспитать в людях культуру бережного отношения к потребляемой электроэнергии!

На основании данных, полученных в ходе исследования, выдвинутая мною гипотеза была доказана.

Проведенное исследование показало, что многие учащиеся знают об энергосбережении, однако не всегда задумываются о причинах такой экономии и не всегда ее связывают с защитой природы. Также замечено, что в большинстве случаев, в семьях не обсуждаются вопросы экономии энергии и экологические проблемы.

Доказано, что проведение даже самых простых мероприятий дома ведёт к экономии электрической энергии и к снижению денежных затрат при её использовании. Каждый из нас должен осознать свою ответственность за будущее планеты.

По результатам исследования я разработал памятку, которую рекомендую для учащихся и их родителей.

Предлагаю материалы исследования использовать для проведения классных часов в целях разъяснительной работы по экологической и экономической культуре.

Список используемой литературы

1. Исследовательская работа «Экономим электричество»

https://masterpotoku.ru/full/kak-ekonomit-elektroenergiu-top-50-prostyh-i-effektivnyh-metodik-dla-ekonomii-elektroenergii.html

1. Исследовательская работа «Умная розетка»

https://rosuchebnik.ru/material/issledovatelskiy-proekt-sokhranyaem-prirodu-na-ekonomii-elektroenergii-7455/

1. Статья «За счет чего можно экономить энергию в быту и на производстве»

https://svet-komfort.ru/shkola-elektrika/meropriyatiya-po-snizheniyu-potrebleniya-elektroenergii.html

1. Методическое пособие по экологии

https://school-science.ru/11/22/46923

17