Программа для молодёжи и школьников «шаг в будущее»

Вид материала

Программа

Содержание Белякова Дарья Дмитриевна Светодиоды – источники света будущего Солнечные электростанции Сравнение дизельной электростанции и солнечной электростанции. Веские причины для установки светодиодных люминесцентных трубок Почему светодиодная лампа выгоднее чем лампа накаливания? А теперь сделаем подсчеты исходя из затраченной энергии Как вы относитесь к сбережению электроэнергии?

Подобный материал:

• Российской научно-социальной программы для молодежи и школьников «Шаг в будущее» общие, 219.31kb.
• Программа для молодежи и школьников «Шаг в будущее» Методическое пособие по подготовке, 1916.43kb.
• Российская научно-социальная программа для молодежи и школьников «Шаг в будущее», 739.07kb.
• Программа для молодежи и школьников «шаг в будущее», 176.69kb.
• Программа для молодежи и школьников «шаг в будущее», 166.21kb.
• Программа для молодежи и школьников «шаг в будущее», 392.23kb.
• Программа молодежи и школьников «Шаг в будущее» Секция математика, 109.86kb.
• Рекомендация на конференцию, 294.1kb.
• Положение о проведении VI городской научной конференции молодых исследователей в рамках, 358.53kb.
• Н. Э. Баумана на XX юбилейном Всероссийском форуме научной молодёжи «Шаг в будущее»:, 11.77kb.

РОССИЙСКАЯ НАУЧНО-СОЦИАЛЬНАЯ ПРОГРАММА

ДЛЯ МОЛОДЁЖИ И ШКОЛЬНИКОВ «ШАГ В БУДУЩЕЕ»

ГОРОДСКАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ ИССЛЕДОВАТЕЛЕЙ «ШАГ В БУДУЩЕЕ – 2010»


Исследовательская работа


На тему: «Светодиоды – источники света будущего»


Автор: Белякова Дарья Дмитриевна

Россия, Тюменская область, г.Тюмень,

МОУ СОШ №62

Научный руководитель:

Семенова Светлана Павловна

Учитель физики,

МОУ СОШ №62


г. Тюмень, 2010


Светодиоды – источники света будущего

Белякова Дарья Дмитриевна

Тюменская область, г. Тюмень,

МОУ СОШ №62,

10 класс


План исследований

В настоящее время правительство Российской Федерации сильно обеспокоено сбережением электроэнергии. Все потому, что сберегая электроэнергию, мы помогаем природе, а так же это позволяет сэкономить средства государственного бюджета. Но не только правительство должно быть заинтересованно в этом, мы сами должны принимать в этом активное участие, ведь отсутствие разумного подхода к использованию энергии очень быстро приведет к тому, что она станет менее доступной и более дорогой. Исходя из этого выбор тематики исследования, на мой взгляд, представляется весьма актуальным.

Цель работы:

1) Изучить насколько экономичен переход с ламп накаливания на светодиодные лампы в области экономики страны и сбережения природных ресурсов;

2) Изучить как устроены альтернативные источники энергии;

3) Cделать вывод что нужно делать в обыденной жизни, чтобы помогать природе и сберегать природные ресурсы.

Задачи работы:

- Изучение литературы о светодиодных лампах, их работе и строении, об альтернативных источниках энергии, о проблемах окружающей среды при производстве электроэнергии;

- Выяснить преимущества светодиодных ламп перед лампами накаливания;

- Проведение опросов в интернете и среди знакомых;

- Сделать подсчеты выгодности светодиодных ламп исходя из затраченной энергии.


Электроэнергия и окружающая среда.


Окружающая среда достаточно сильно страдает из за большого потребления электроэнергии. Например морские и речные суда, водный транспорт, а также судостроительные производства являются достаточно крупными потребителями тепловой энергии, а следовательно и органического топлива. Так, например, только одно морское судно среднего водоизмещения потребляет в среднем на 100 км пути, при крейсерских скоростях около 5000 ГДж тепловой энергии, что соответствует 7,5 т условного топлива.


Большие расходы энергии имеют место также на отопительных и осветительных системах портов и пристаней, маячных комплексах и других навигационно-сигнальных устройствах. Согласно статистическим данным системы энергообеспечения этих объектов в нашей стране ежегодно выбрасывают в атмосферу окружающей среды около 620.000 т продуктов сгорания топлива, как газообразных, так и мелкодисперсных твёрдых. Большая часть из них является токсичными и канцерогенными, что приводит к загрязнению окружающей среды, ухудшая экологическую обстановку.


Так же при эксплуатации судов, морского транспорта и т.п. в воду попадают нефтепродукты, которые представляют большую опасность для жителей подводного мира, а так же для окружающей среды. Многие высококипящие фракции почти нерастворимы в воде, такая вода наносит вред всему, с чем соприкасается.


Каменный уголь, например, содержит в своем составе радиоактивные вещества, которые при сжигании могут повлиять на радиационный фон ближайших населений. При добыче топлива отторгаются обширные территории, на которых, частично либо полностью, уничтожается флора и фауна, а также образуются подземные пустоты, вызывающие провалы и оползни.

Окружающая среда является основной мишенью вредных химических выбросов. Что же может спасти эту ситуацию? Во-первых, это большое количество лесов, которые поглощают парниковые газы, а во-вторых, это мы сами. Мы сами можем экономить электроэнергию в своем доме, тем самым помогая окружающей среде.


Альтернативные электростанции.


Под понятием альтернативных электростанций понимают такие электростанции, которые были бы как можно безвреднее для окружающей среды и их сырье для производства энергии было бы выгоднее.


Существует несколько направлений альтернативной энергетики:

- Ветроэнергетика

- Гелиоэнергетика

- Альтернативная гидроэнергетика

- Геотермальная энергетика

- Космическая энергетика

- Водородная энергетика и сероводородная энергетика

- Биотопливо

- Распределённое производство энергии


Наиболее распространенными в настоящее время является ветроэнергетика и гелиоэнергетика.


Ветроэнергетика - отрасль энергетики, специализирующаяся на использовании энергии ветра — кинетической энергии воздушных масс в атмосфере. Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием деятельности солнца.

Конечно, таким источником энергии, как ветряные электростанции, пользоваться удастся не всегда, но все таки это сберегает электроэнергию и мировые ресурсы.

У таких электростанций есть свои плюсы:

+ Не загрязняет окружающую среду;

+ Ветровая энергия при определенных условиях может конкурировать с невозобновляемыми источниками;

+ Источник энергии – ветер, а ветер – это природа, природа неисчерпаема.

Но так же есть и минусы:

- ВЭС очень шумные, их приходиться строить далеко от города;

- ВЭС причиняют вред птицам, если размещаются на путях миграции их гнездования;

- Телевизионные помехи помехи системы связи. Ведь скорость ветра постоянно меняется, соответственно и напряжение меняется.

- Их стоительство дорого обходится для правительства страны.


Гелиоэнергетика - направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде.

Солнечная энергетика использует возобновляемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии.


Солнечные электростанции преобразовывают солнечную радиацию в электроэнергию. Удобство солнечных электростанций заключается в их небольшом весе, компактности и простоте установки. Например, солнечные электростанции, производящие до 500 Вт весят менее 68 килограмм. Их установка, так же как и ВЭС дорогая, но дальнейшие эксплуатационные расходы очень низкие, в то время как генераторы на жидком и газообразном топливе дешево обходятся изначально, но потом требуют высоких затрат.


Мощность солнечного излучения на квадратный метр, без учета потерь в атмосфере, составляет около 1350 Ватт. С помощью батарей можно преобразовать эту энергию в электричество с КПД 9-24%.


Сравнение дизельной электростанции и солнечной электростанции.


Дизельная электростанция: пиковая мощность 6 кВт (9 кВА), расход энергии 300 кВт час/мес., электроснабжение непрерывное, стоимость дизельной электростанции 4500 $, стоимость дизельного топлива 0.35 $/литр, расход топлива 1.5 л/час, ресурс дизельной электростанции 8000 часов (1 год), срок службы аккумулятора 2.5 года, цена аккумулятора 30 $, обслуживание: масло, фильтры регулировка – 200 $/ год.


Солнечная электростанция: пиковая мощность 6 кВт (9 кВА), расход энергии 300 кВт час/мес., электроснабжение непрерывное, стоимость инверторов 4500 $, солнечное излучение среднегодовое 120 кВт час/м2 в месяц, выработка энергии одной панелью 15 кВт час/мес., количество солнечных панелей: 300 кВт час : 15 кВт час = 20 шт., стоимость солнечных панелей 20 х 355 $= 7100, ресурс солнечных батарей 25 лет, инверторов 10 лет, количество аккумуляторов 8 шт., срок службы аккумулятора 10 лет, стоимость аккумуляторов 2000 $, обслуживание: очистка солнечных панелей, мелкий ремонт – 50 $/ год.


Плюсы солнечных электростанций:

- Экологичность;

- Отсутствие шума;

- Независимость от топлива;

- Очень длительный срок работы;

- Возможность гибко наращивать мощность и производство энергии.


Минусы:

- Высокая цена;

- Необходимость площади для размещения солнечных панелей;

- Необходимость резерва мощности для покрытия пусковых токов.


Многие люди по всему миру проявляют инициативу в энергосбережении. Так же некоторые используют альтернативные источники энергии, как веселый аттракцион. Например, в Дании отель предлагает еду тем, кто сможет воспроизвести энергию для отеля, крутя педали велосипеда подключенного к генератору. Эта услуга не только вносит вклад в сохранение окружающей среды, но и позволяет гостям держать себя в форме. За 15 минут езды, гости получают ваучер на еду стоимостью 36 $.


Светодиодные лампочки.


Так же есть и другие способы сбережения окружающей среды и природных ресурсов. Они не такие трудные как альтернативные электростанции. Например замена всех ламп накаливания на светодиодные лампы. Светодиодные лампы в 5 раз экономичнее энергосберегающих компактных люминесцентных ламп. При световой отдаче 60 Вт, потребление всего 2,5 Вт. Срок её службы 50 000 часов, но после истечения этого срока она не перегорает, а теряет яркость на 10-15% ,это в 10 раз больше срока службы люминесцентной лампы. Строение светодиодной лампы абсолютно безопасно - они изготовлены из небьющегося пластика без использования вредных веществ. Эти лампы не нагреваются, поэтому они абсолютно пожаробезопасны, что обусловливает их применение в детских, школьных, лечебных учреждениях


Веские причины для установки светодиодных люминесцентных трубок

- Светодиодные трубки потребляют намного меньше энергии. Светодиодная трубка длиной 60 см потребляет всего 9 Вт, длиной 120 см всего 18Вт, длинной 150 см всего 19 Вт.

· Светодиодные лампы дают ровный световой поток без мерцания и гуда (за счет отсутствия дросселя)

· Светодиодные лампы загораются сразу на полную мощность (в отличие от люминесцентной лампы или других видов ламп)

· Срок службы светодиодных ламп в 10-20 раз дольше, чем люминесцентных или галогенных.

· При установке светодиодные лампы не требуют дополнительного оборудования (дроссель, стартер)

· Светодиодные лампы не дают вредного ультрафиолетового излучения

· Светодиодные лампы не требуют специальной утилизации

· Покупая светодиодные лампы, Вы вносите большой вклад в энергосбережение и экологическую безопасность своей страны.

Почему светодиодная лампа выгоднее чем лампа накаливания?


Срок службы лампы накаливания около 1000 часов а светодиодной 50 000 часов и больше. Исходя из этого я сделала подсчеты и получила то, что лампа накаливания горит около 200 дней, а светодиодная 28 лет. За эти 28 лет, лампу накаливания вы примерно поменяете около 50 раз, средняя стоимость лампы 20 руб. 20*50=1000. Средняя стоимость светодиодной лампы примерно 700 рублей. Уже видна выгода для кошелька.


А теперь сделаем подсчеты исходя из затраченной энергии:


Сила света лампы накаливания 100 кд, а светодиодной 250 кд. Светодиодная лампа мощностью 2.1 ватт и лампа накаливания мощностью 100 ватт. Сравним :


Затраты на электроэнергию на 1 час работы (при стоимости эл-ва 2 руб/кВт*ч)

ЛН - 0.1кВт * 2р/кВт*ч = 0.2 руб

LED - 0.0021кВт * 2р/кВт*ч = 0.0042 руб


Затраты на амортизацию в час

ЛН - 17руб / 1000час = 0.017 руб

LED - 260руб / 50000час = 0.0052 руб


Общие затраты в час:

ЛН - 0.2 руб + 0.017 руб = 0.217 руб

LED - 0.0042 + 0.0052 руб = 0.0094 руб


Экономия, руб/час:

LED vs ЛН = 0.2076


Это значит, что светодиодная лампа за все время своего срока службы сэкономит вам около 10 000 рублей, они потребляют на 50-70% меньше электроэнергии по сравнению с обычными, а их срок службы в 10 раз больше, что, кстати, позволяет сэкономить и на обслуживании.


Опросы.

Во всех опросах участвовало по 30 человек.


Пользуетесь ли вы светодиодными лампочками?





Как вы относитесь к сбережению электроэнергии?




Как вы относитесь к энергосберегающим лампочкам?





Рекомендации по сбережению электроэнергии.


Подсчитано, что до 70% теплопотерь здания происходит через окна и двери. Из-за того, что в наших квартирах нет современной системы регулирования тепла, а батареи часто «жарят» на всю катушку, мы, для снижения температуры в комнатах, вынуждены открывать настежь форточки. При этом тепло выходит еще и через неутепленные окна. В итоге, на обогрев одного квадратного метра в России расходуется в пять раз больше топлива, чем в Швеции, не менее холодной стране.

Итак, первый совет: на зиму хорошо утепляйте вашу квартиру. Не заслоняйте мебелью отопительные приборы. Установка низкой температуры при стирке, снижает потребление ЭЛЭ на 80%. Если в вашей плите есть деформации, то значит во время приготовления пищи будет так же происходить потеря энергии. Кастрюли с диаметром конфорок – экономия энергии. Ещё интересный факт, что накипь в чайнике существенно увеличивает количество энергии, во время кипячения воды.


В больших городах и во многих учебных заведениях ежедневно забывают или ленятся гасить сотни тысяч осветительных приборов. И за день набегают уже не килограммы, а десятки тонн потраченного напрасно топлива. Кстати, то же касается водопотребления. Текущие и незакрытые краны - тоже, увы, не редкость. Следующий совет – не забывайте гасить свет. Пользуйтесь естественным освещением по максимуму, и не забывайте, что за свет и тепло мы платим не только деньгами, но и парниковыми газами, которые выделяются в атмосферу и влияют на климат.


Замените лампы накаливания на светодиодные, установите регуляторы подачи тепла, чтобы не выпускать энергию в форточку. В подъездах установить выключатели электроэнергии, которые реагируют на движение.


Заключение.


Полупроводниковые светоизлучающие приборы – светодиоды – называют источниками света будущего. Достигнутые характеристики светодиодов уже обеспечили лидерство в светосигнальной аппаратуре, автомобильной и авиационной технике. Кристалл светодиода – практически точечный источник света, поэтому корпус может быть очень миниатюрным. Характер светораспределения определяется углом излучения. Естественно, чем меньше угол излучения, тем больше осевая сила света при том же световом потоке. Так же светодиодное освещение пожаробезопасно и безвредно для окружающей среды. Светодиодное освещение выгодно для сохранения природных ресурсов и бюджета страны.

Выполняя эту работу я добилась поставленных целей:

1. изучила насколько экономно использование светодиодных ламп и рассмотрела альтернативные источники электроэнергии;
   
2. выяснила преимущества светодиодных ламп перед лампами накаливания;
   
3. сделала подсчеты выгодности светодиодных ламп исходя из затраченной энергии;
   
4. проведя все исследования и расчеты, сделала вывод, что нужно делать для сбережения электроэнергии.
   

Российская Федерация большая и богатая страна, что указывает на высокий потенциал внедрения альтернативных электростанций, требующих изначально большие затраты.

Для меня эта работа была очень интересна и близка. Ведь вскоре переход на светодиодные лампочки коснется каждого. Теперь я и моя семья не будут беспокоится из-за высокой цены такого освещения, а наоборот видеть его выгоду и помощь окружающей среде.

Я считаю переход на светодиодные лампочки настоящим шагом в будущее и согласна с президентом нашей страны господином Д. Медведевым в том, что энергосбережение является приоритетным вопросом в экономике России.


Список литературы:

1. Интернет энциклопедия – wikipedia.ru
   
2. Савельев И.В., «Курс общей физики», М, Высшая школа 2006г.
   
3. Мешков В. В., « Основы светотехники»,- М., Энергоиздат ч.1 1989, ч. 2. 1992г.
   
4. Екатерина Грачева. Энергосбережение для всех и каждого. Челябинск: ОГУП "Энергосбережение", 2002.
   
5. Андрижиевский А.А., Володин В.И. , «Энергосбережение и энергетический менеджмент» , 2005 .
   

Приложения.





На картинке видно как через плохо утепленные окна уходит энергия. А там где совсем белые пятна – открыта форточка.





Солнечные электростанции.





Ветряные электростанции.



Светодиодная лампочка.




Строение светодиодной лампочки.