Использование и экономия электроэнергии. Режим Stand-by

14

Государственное учреждение образования

«Средняя школа № 6 г. Могилёва»

Урок физики по теме

«Использование и экономия электроэнергии.

Режим «stand-by»

(8 класс)

Автор: Светлана Викторовна Кривёнок,

учитель физики ГУО «Средняя школа № 6 г. Могилёва»

Могилёв, 2017

Введение

В настоящее время в нашей стране возникла острая необходимость оптимизации затрат, внедрения энерго- и ресурсосберегающих технологий и техники, соблюдения принципов экономии и бережливости в целях обеспечения максимально эффективного и рационального использования природных и топливно-энергетических ресурсов.

Дежурный режим считается экономичным, но энергия при этом все же потребляется. Многие из устройств, оснащенных режимом «stand-by» работают «просто так», хотя каждый ватт их мощности в длительном режиме работы приводит к напрасному расходу электроэнергии.

Проведение занятия по данной теме позволит углубить знания учащихся в области энергосбережения, сформировать правильное понимание смысла режима ожидания, а также проводить непосредственные количественные расчеты энергетических потерь, связанных с использованием режима «stand-by».

Данная методическая разработка может быть использована в практике работы учителей физики, в частности при изучении темы «Использование и экономия электроэнергии» (8 класс).

Цель урока:

создать условия для углубления знаний учащихся в области энергосбережения, формирования правильного понимания смысла режима ожидания, его  положительных и отрицательных сторон.

Задачи урока.

Образовательные:

• познакомить учащихся с особенностями работы радиотелевизионной аппаратуры в режиме «stand-by»;

• формировать практические навыки по расчёту потерь энергии приборами в режиме ожидания;

• установить взаимосвязь между экономией энергетических ресурсов и улучшением состояния окружающей среды.

Развивающие:

• способствовать формированию научного мировоззрения учащихся;

• активизировать познавательную деятельность учащихся;

• развивать у учащихся умение работать с учебной информацией, анализировать и систематизировать изучаемый материал, делать выводы.

Воспитательные:

• формировать положительное отношение к проблеме экономии энергозатрат;

• способствовать воспитанию культуры энергопользования;

• воспитывать познавательная активность учащихся.

Оборудование: 2 персональных компьютера, имеющим доступ к сети Интернет, мультимедийный проектор, экран, диск с презентацией по теме урока.

Ход урока

(Рекомендуется учащихся класса разбить на две группы).

Вступительное слово учителя.

Использование электричества позволило человечеству создать устройства и приборы, радикально изменившие его жизнь.

Потребность в энергии постоянно увеличивается. Зачастую в пустующих помещениях горят электрические лампы, бесцельно работают конфорки электроплит, светятся экраны телевизоров. Установлено, что 15-20% потребляемой в быту электроэнергии пропадает из-за небережливости потребителей.

Простота и доступность электроэнергии породила у многих людей представление о неисчерпаемости наших энергетических ресурсов, притупили чувство необходимости ее экономии.

Между тем, цены услуги на электроснабжения постоянно растут. В связи с этим экономное расходование электроэнергии должно стать нормой жизни для каждой белорусской семьи, каждого человека.

Многие приборы, даже будучи, выключенными, остаются под напряжением и без всякой пользы потребляют электроэнергию. Иногда мы даже не подозреваем, что это происходит – ведь мы выключили прибор не пультом, а используя его основной выключатель. В качестве примера таких приборов можно назвать копировальные аппараты и активные акустические системы.

Электроэнергия практически всегда «просачивается» через те приборы, которые какое-то время не используются, но остаются подключенными к сети, чтобы:

их было удобнее включать через пульт дистанционного управления (телевизоры);

они автоматически включались через реле времени (электроплиты, кофеварки, музыкальные центры и т.д.);

принимать сигналы из внешней сети (факсы);

проще и быстрее переходить из режима в режим.

Этот вид работы вхолостую, который называют режимом готовности «stand-by», первоначально был задуман как «экономная схема» с сокращенным энергопотреблением.

Учитель: Ребята, а как вы считаете, в каких случаях полезен режим ожидания?

Ответы учащихся:

- Когда человек частично или полностью ограничен в движении.

- Когда необходимо включить прибор (микроволновую печь, стиральную машину, музыкальный центр и др.) в отсутствие хозяина.

Учитель. Расход электроэнергии приборами, находящимися в режиме ожидания, представлен в таблице 1.

Таблица 1. Затраты электроэнергии приборами находящимися в режиме ожидания

Устройство	Устаревшие модели		Новейшие модели
	В час	В месяц	В час	В месяц
Персональный компьютер	80 Вт	57,6 кВт	3-5 Вт	2,1-3,6 кВт
Ноутбук	3 Вт	2,1 кВт	1,5 Вт	1,1 кВт
Лазерный принтер	50 Вт	36 кВт	4-5 Вт	2,9-3,6 кВт
Телевизор	10 Вт	7,2 кВт	0,1-0,3 Вт	0,07-0,2 кВт
Приемник спутниковой антенны	11 Вт	7,9 кВт	0,5-1,0 Вт	0,3-0,7 кВт
Музыкальный центр	6-8 Вт	4,3-5,7 кВт	0,5-1,0 Вт	0,3-0,7 кВт
База беспроводного телефона	5 Вт	3,6 кВт	0,5-1,5 Вт	0,3-1,1 кВт
Мобильный телефон	7 Вт	5 кВт	0,5-1,5 Вт	0,3-1,1 кВт
Электроплита с таймером	6 Вт	4,3 кВт	2-4 Вт	1,4-2,8 кВт
СВЧ-печь с таймером	3 Вт	2,1 кВт	3 Вт	2,1 кВт

Учитель. Используя таблицу, необходимо определить приборы, потребляющие в режиме ожидание наибольшее количество электрической энергии; наименьшее количество.

Ответы учащихся.

Учитель. Пожалуй, самым «популярным» прибором в каждой семье является телевизор. В среднем время работы телевизора в режиме холостого хода составляет 19 часов. Определить мощность, потребляемую телевизором в режиме ожидания, можно используя паспорт прибора или руководство пользователя.

Давайте, рассчитаем энергопотери, связанные с работой телевизора в режиме «stand-by» за год и сравним эти потери для телевизоров устаревшей модели и современной модели.

(Учащиеся решают задачи 1 и 2 по группам, каждой группе достается по одной задаче). Задача 1. Рассчитать среднее годовое потребление электроэнергии телевизором марки Горизонт 42AF в режиме «stand-by», учитывая, что потребляемая мощность в режиме ожидания равна 11Вт. (Среднее время работы телевизора в режиме холостого хода составляет 19 часов).

Решение.

Потребление энергии телевизором в режиме «stand-by» за одни сутки составляет

11Вт·19ч=209Вт·ч.

За один год потери энергии составят

209Вт·ч·365=76285 Вт·ч ≈ 76,3 к Вт·ч.

Ответ: 76,3 кВт·ч.

Задача 2. Рассчитать среднее годовое потребление электроэнергии телевизором марки Samsung UE42F5500 в режиме «stand-by», учитывая, что потребляемая мощность в режиме ожидания равна 0,3Вт. (Среднее время работы телевизора в режиме холостого хода составляет 19 часов).

Решение.

Потребление энергии телевизором в режиме «stand-by» за одни сутки составляет

0,3Вт·19ч=5,7Вт·ч.

За один год потери энергии составят

5,7Вт·ч·365=2080,5 Вт·ч ≈ 2,1 к Вт·ч.

Ответ: 2,1 кВт·ч.

Учитель. Таким образом, из расчётов видно, что потребление энергии в режиме холостого хода для телевизора устаревшей модели отличается почти в 35 раз.

Для расчета потерь энергии различными приборами, применяемыми в домашнем хозяйстве и в офисах, можно использовать калькулятор режима ожидания (http://www.technopark.by/iccee/calculator/366.html), который также поможет рассчитать стоимость потребленной энергии и соответствующие выбросы в атмосферу парникового газа СО₂.

(Учащиеся в группах производят расчёт потерь энергии приборами, используемыми в их семьях с помощью калькулятора «stand-by»).

Учитель. В среднем количество энергии, растраченными всеми приборами квартиры  в режиме «stand-by», составляет около 600 кВт·ч в год. Если принять, что в Могилёве около 120 тысяч квартир, то получим, что перерасход электроэнергии по городу составит 75960000 кВт·ч.

Чтобы добыть электроэнергию, необходимы большие затраты, которые, к сожалению, приводят к гибели лесов и других природных ресурсов. Это очень серьёзная проблема.

Произведем расчёт количества сжигаемого топлива, необходимого для обеспечения работы приборов в режиме «stand by» в городе Могилёве на протяжении одного года.

(Учащиеся решают задачи 3 и 4 по группам, каждой группе достается по одной задаче).

Задача 3. Рассчитать массу сухих дров, при сжигании которых выделяется такое же количество энергии, которое необходимо для обеспечения работы приборов в режиме «stand-by» в городе Могилёве на протяжении одного года.

Решение.

Для решения задачи примем во внимание, что удельная теплота сгорания сухих дров составляет 8,3.

75 960 000 кВт·ч=75 960 000 000Вт·3600с=273456000МДж.

Для нахождения массы дров воспользуемся формулой , где Q – количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива, q – удельная теплота сгорания топлива.

=33кт.

Ответ: 33кт сухих дров.

Задача 4. Рассчитать массу природного газа, при сжигании которого выделяется такое же количество энергии, которое необходимо для обеспечения работы приборов в режиме «stand by» в городе Могилёве на протяжении одного года.

Решение.

Для решения задачи примем во внимание, что удельная теплота сгорания сухих дров составляет 35,5.

75 960 000 кВт·ч=75 960 000 000Вт·3600с=273456000МДж.

Для нахождения массы дров воспользуемся формулой , где Q – количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива, q – удельная теплота сгорания топлива.

=7,7кт.

Ответ: 7,7кт природного газа.

Учитель. Следует также учесть, что при сжигании даже самого экологичного топлива – природного газа, выбросы в атмосферу из-за расхода энергии в режиме «stand-by» составят более 91 млн. м³ СО₂.

Учитель. Наш урок подходит к концу. Надеясь, советы, полученные вами сегодня, помогут вам и вашей семье в уменьшении энергетических затрат и тем самым в экономии семейного бюджета.

Подведение итогов.

Оценивается работа учащихся в группах учителем и руководителем группы.

Домашнее задание.

Составить план экономии по приборам в своей квартире.

Рефлексия.

Список использованных источников

1. Экономия и бережливость – главные факторы экономической безопасности государства: Директива Президента Республики Беларусь от 14 июня 2007 г. № 3 (Национальный реестр правовых актов Республики Беларусь, 2007 г., № 146, 1/8668).

2. Тематический буклет «Холостой ход: как избежать ненужных потерь энергии?» / Могилёвский информационно-консультационный центр по энергосбережению.

3. Энергосбережение и возобновляемые источники энергии: учебно-методическое пособие / О.И. Родькин [и др.]; под общ. ред. С.П. Кундаса. – Минск: МГЭУ им. А.Д. Сахарова, 2011. – 160 с.

4. Затраты электроэнергии приборами находящимися в режиме ожидания [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://my-ekonomy.info/table_electro.htm. Дата доступа: 04.01.2016. 5. Режим ожидания “stand-by”: большая экономия без инвестиций [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.technopark.by/iccee/eschool/presentations/3. Дата доступа: 04.01.2016.

Приложение

Приложение представляет собой эскизы слайдов презентации к уроку.

Режим stand - by

15-20% потребляемой в быту электроэнергии пропадает из-за небережливости потребителей.

Многие приборы, даже будучи, выключенными, остаются под напряжением и без всякой пользы потребляют электроэнергию.

ЗАТРАТЫ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПРИБОРАМИ

НАХОДЯЩИМИСЯ В РЕЖИМЕ ОЖИДАНИЯ

Устройство

Устаревшие модели

В час

Персональный компьютер

Новейшие модели

80 Вт

Ноутбук

В месяц

3 Вт

Лазерный принтер

В час

57,6 кВт

50 Вт

Телевизор

2,1 кВт

3-5 Вт

В месяц

10 Вт

1,5 Вт

36 кВт

Приемник спутниковой антенны

2,1-3,6 кВт

Музыкальный центр

11 Вт

7,2 кВт

4-5 Вт

1,1 кВт

База беспроводного телефона

2,9-3,6 кВт

0,1-0,3 Вт

6-8 Вт

7,9 кВт

0,07-0,2 кВт

Мобильный телефон

5 Вт

4,3-5,7 кВт

0,5-1,0 Вт

Электроплита с таймером

7 Вт

0,5-1,0 Вт

3,6 кВт

0,3-0,7 кВт

6 Вт

СВЧ-печь с таймером

0,5-1,5 Вт

5 кВт

0,3-0,7 кВт

0,5-1,5 Вт

0,3-1,1 кВт

4,3 кВт

3 Вт

0,3-1,1 кВт

2-4 Вт

2,1 кВт

1,4-2,8 кВт

3 Вт

2,1 кВт

Задача 1. Рассчитать среднее годовое потребление электроэнергии телевизором марки Горизонт42 AF в режиме « stand - by », учитывая, что потребляемая мощность в режиме ожидания равна 11Вт. (Среднее время работы телевизора в режиме холостого хода составляет 19 часов).

Задача 2. Рассчитать среднее годовое потребление электроэнергии телевизором марки Samsung UE42F5500 в режиме « stand - by », учитывая, что потребляемая мощность в режиме ожидания равна 0,3Вт. (Среднее время работы телевизора в режиме холостого хода составляет 19 часов).

Решение задачи 1.

Потребление энергии телевизором марки

Горизонт 42 AF в режиме « stand - by » за одни сутки составляет

11Вт·19ч=209Вт·ч.

За один год потери энергии составят

209Вт·ч·365=76285 Вт·ч ≈ 76,3 к Вт·ч.

Ответ: 76,3 кВт·ч.

Решение задачи 2.

Потребление энергии телевизором марки

Samsung UE42F5500 в режиме « stand - by » за одни сутки составляет

0,3Вт·19ч=5,7Вт·ч.

За один год потери энергии составят

5,7Вт·ч·365=2080,5 Вт·ч ≈ 2,1 к Вт·ч.

Ответ: 2,1 кВт·ч.

Перерасход электроэнергии,

связанный с использованием режима « stand-by »

по городу Могилёву

составляет 75960000 кВт·ч

Задача 3. Рассчитать массу сухих дров, при сжигании которых выделяется такое же количество энергии, которое необходимо для обеспечения работы приборов в режиме « stand - by » в городе Могилёве на протяжении одного года.

Задача 4. Рассчитать массу природного газа, при сжигании которого выделяется такое же количество энергии, которое необходимо для обеспечения работы приборов в режиме « stand by » в городе Могилёве на протяжении одного года.

Решение задачи 3.

Удельная теплота сгорания сухих дров составляет 8,3

75 960 000 кВт·ч=75 960 000 000Вт·3600с=273456000 МДж .

Ответ: 33кт сухих дров.

Решение задачи 4.

Удельная теплота сгорания природного газа составляет 35,5

75 960 000 кВт·ч=75 960 000 000Вт·3600с=273456000 МДж .

Ответ: 7,7 кт природного газа .

При сжигании даже самого экологичного топлива – природного газа, выбросы в атмосферу из-за перерасхода энергии в режиме «stand-by» в городе Могилёве составят более 91 млн. м 3 СО 2 .