В представленном исследовательском проекте по математике на тему "Рассчитываем, экономим" учащийся рассматривает и изучает виды счетчиков электроэнергии, однотарифные и многотарифные счетчики, определяет потребление электроэнергии различных бытовых приборов, анализирует бытовые электрические приборы своего дома и потребление ими электроэнергии.

Подробнее о работе:

В данное время мой исследовательский проект по математике актуален, так как позволяет разобраться в расчетах и сэкономить расходы на электроэнергию, провести расчет расхода электроэнергии в частном доме по двум тарифам, решить необходимые для дома практические задачи по расчету экономии потребляемого приборами электричества.

Оглавление

Введение
Что такое электроэнергия? Зачем нужно экономить на электроэнергии?
Актуальность. Цель и задачи
I. Основная часть
1.1. Счетчики. Однотарифные и многотарифные счетчики.
1.2. Как рассчитать расход электроэнергии
1.3. Потребление электроэнергии различных бытовых приборов.
II. Практическая часть
2.1. Результаты опроса
2.2. Бытовые электрические приборы моего дома
2.3. Расчет расхода электроэнергии в частном доме по двум тарифам.
2.4. Практические задачи
Заключение
Список использованной литературы

Что такое электроэнергия?

Зачем нужно экономить на электроэнергии?
Слово «энергия» происходит от греческого слова, означающего действие, деятельность. Энергия – общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи. Энергия является необходимым помощником в нашей жизни.

В нашей стране на сегодняшний день основными источниками электроэнергии являются АЭС, ГЭС и ТЭС. Более половины электроэнергии производят тепловые электростанции. Чаще всего такие электростанции располагаются в местах добычи топлива.

В городах могут также использоваться теплоэлектроцентрали, которые обеспечивают город не только электроэнергией, но и горячей водой и теплом. Наиболее дешевую электроэнергию производят гидроэлектростанции. От электростанции по высоковольтным линиям электропередач (ЛЭП) электроэнергия доходит до городов и сел. Это происходит при огромном напряжении в 110–1150 киловольт. Такое высокое напряжение необходимо для того, чтобы электрический ток мог проходить большие расстояния. Но в квартирах такое высокое напряжение крайне опасно, поэтому перед тем, как электрический ток попадет к нам в дом, напряжение надо понизить. Преобразование напряжения происходит в электроподстанциях с помощью трансформаторов.

От электроподстанции ток по подземному кабелю или по проводам, натянутым высоко над землей, передается на распределительные пункты, которые находятся в специально отведенных для этого комнатах (щитовых). В щитовых устанавливаются распределительные устройства, которые обеспечивают передачу электроэнергии в дома и квартиры. Распределение от электрощитовой до этажных щитов, осуществляется при помощи специальных кабелей. И, наконец, от этажных щитов электроэнергия поступает на счетчики в домах или квартирах. Этот длительный путь электроэнергия проходит настолько быстро, что её движение для нас совершенно незаметно.

Что означает выражение «экономия энергии». Для освещения в доме мы используем электрические лампы накаливания. Если взять тепловую электростанцию, на пути от первичного источника энергии (уголь, нефть, газ) до лампочки в нашем доме большая часть ее переходит в тепло. Тепловая электростанция превращает в электрическую энергию не более 40% энергии топлива, значит 60% энергии теряется (т.е.переходит в тепло). В проводах и трансформаторных подстанциях теряется от 5 до 10% электроэнергии.

Наконец, электрическая энергия поступила в лампочку. Но обычная лампа накаливания превращает в световую энергию только 5-10% потребляемой электроэнергии. Остальное опять уходит в тепло. В результате получается, что от первичного запаса химической энергии в топливе с пользой (т.е.в виде световой энергии) используется только 2-4%. Остальное уходит в окружающую среду в виде тепла.

Эффективное использование энергии в промышленности и быту, ее экономия является ключом к повышению жизненного уровня.

Актуальность. Цель и задачи

Актуальность
Как известно расход электроэнергии растет с каждым годом. В связи с постоянным ростом цен на электроэнергию все больше людей задумывается над тем, как сэкономить свои средства и снизить затраты, связанные с этим жизненно необходимым ресурсом. В данной работе рассмотрен один из способов экономии на электроэнергии – приборы учета. Современные приборы учета электроэнергии: многотарифные счетчики должны сэкономить на расходах за электроэнергию. Поможет ли такой счетчик реально сэкономить деньги?

Цель работы:
- изучение современных приборов учета, как способ снижения расходов электроэнергии.
- составление и решение задач, связанных с экономией электроэнергии.

Задачи:
1. Узнать, что такое электроэнергия, зачем нужно экономить?
2. Разобраться в принципе работы счетчиков. Чем отличается однотарифный счетчик от многотарифного.
3. Сравнить потребление электроэнергии различных бытовых приборов
4. Провести опрос
5. Практически рассчитать расход электроэнергии.
6. Составить и решить практические задачи.

Счетчики. Однотарифные и многотарифные счетчики

Счетчик электрической энергии или электрический счетчик – это прибор для измерения расхода электроэнергии переменного тока, измеряемого кВт/ч. Обязательно устанавливается в каждой квартире, доме, гараже и т.п. Место подключения электрических проводов и кабелей всегда пломбируется на крышке для предотвращения изменения схемы подключения с целью воровства электричества.

С давних времен использовались для учета расхода электроэнергии индукционного типа счетчики. В настоящее время используются электронные электросчетчики – это современные устройства учета электроэнергии. Бывают однотарифные и многотарифные.

Единственное отличие многотарифных счетчиков от стандартных однотарифных электросчетчиков заключается в том, что учет электроэнергии им производится дифференцировано.
При использовании многотарифных электросчетчиков расход электроэнергии учитывается не одной цифрой, а несколькими.

В зависимости от того какая программа заложена в подобном счетчике, учет может производиться по двум или трем тарифам. Двухтарифные счетчики электроэнергии делят израсходованную электроэнергию на два временных интервала: дневной и ночной. Трехтарифные же выделяют ночной период, а также пиковую и полупиковую зоны.

Специфика работы различных многотарифных электросчетчиков
Дневной тариф на всех видах многотарифных счетчиков действует с 7 часов утра до 23 часов вечера. Стоимость электроэнергии в этот период практически идентична обычному одноставочному тарифу. Для трехтарифных счетчиков этот промежуток времени делится также на пиковую и полупиковые зоны.

Пиковая зона – два временных интервала, когда потребление электроэнергии достигает своего максимума. Таким временем являются промежутки с 07:00 до 10:00 и с 17:00 до 21:00. Электроэнергия в этот период самая дорогая и обходится владельцам трехтарифных счетчиков даже дороже, чем пользователям стандартных однотарифных счетчиков.

Временные интервалы с 10:00 до 17:00 и с 21:00 до 23:00 носят название полупиковой зоны. Использование электроэнергии в эти периоды позволяет владельцам трехтарифных счетчиков экономить около 15% средств, затрачиваемых на оплату электричества.

Использование электроэнергии ночью является наиболее выгодным, поскольку тарифы на нее в это время снижаются практически в 4 раза по сравнению с дневными.

Основная экономия денежных средств начинается при расходе электроэнергии в ночной период. Длится он с 23:00 до 07:00, зато стоимость одного киловатта электроэнергии понижается почти в 4 раза по сравнению с дневным или стандартным одноставочным тарифом.

Счетчики	Время 07.00-23.00	Время 23.00-07.00	Стоимость
Однотарифный	3,57 рублей		600-1500 руб
Двухтарифный	3,59 руб	2,32 руб	1500-2500 руб

Естественно, не все смогут сразу подстроиться под режим работы многотарифных счетчиков, однако перераспределение части используемой электроэнергии на ночное время значительно сэкономит средства.

Как рассчитать расход электроэнергии?

Потребление электроэнергии в жилых домах подвержено значительным суточным изменениям. Естественно, что ночью потребление минимальное – все спят. Утром потребление увеличивается, люди собираются на работу. Вечером потребление еще более увеличивается, люди приходят с работы, а на улице темнеет. Такие колебания потребления электрической энергии причиняют энергетикам существенные неудобства, заставляют иметь запас мощности, чтобы выдержать пиковое потребление.

Поэтому вполне разумным кажется введение многотарифного учета. Если изменить свой жизненный распорядок таким образом, чтобы не нагружать электрическую сеть в пиковые часы, то в часы минимума можно было экономить.

И все было очень просто, если бы тариф на электроэнергию в ночное время просто был ниже, чем дневной. В этом случае установка многотарифного счетчика была бы, безусловно, выгодна. Срок окупаемости в этом случае зависел бы от разницы тарифов, профиля потребления электроэнергии, стоимости счетчика и работ по его установке.

Но тариф дневной зоны в случае многотарифного учета выше, чем простой одноставочный тариф. Поможет ли многотарифный счетчик экономить?

Разберемся в работе двухтарифного счетчика. Такие счетчики делят сутки на две зоны – «день» и «ночь». Дневная зона обычно длится с 7:00 до 23:00, а ночная с 23:00 до 7:00. Как рассчитать экономию от установки такого счетчика?

Допустим, что одноставочный тариф 3 рубля за кВт-час, дневной тариф 3 рубля 30 копеек за кВт-час, ночной 1 рубль 80 копеек за кВт-час.

Получается, что при двухтарифном учете за один дневной кВт-час вы переплачиваете 30 копеек по сравнению с одноставочным тарифом. Но за один ночной кВт-час вы экономите 1 рубль 20 копеек. Для равнодоходности (точнее - равнорасходности) нужно, чтобы на один ночной киловатт приходилось не более 4 дневных. При меньшем соотношении будет экономия, при большем – перерасход.

Таким образом, ночной расход должен составлять 1 / (1 + 4) = 0.2, то есть не меньше 20% от общего потребления. Если вы подставите в расчет свои цифры, то эта формула поможет выяснить порог ночного потребления.

Например, в Москве сейчас одноставочный тариф 4.50 руб./кВт-час, дневная зона 4.53 руб./кВт-час, ночная 1.16 руб./кВт-час. Порог ночного потребления получается:

1 / (1 + (4,50 - 1,16) / (4,53 - 4,50)) = 0,009 или 0,9%.

Двухставочный тариф для жителей Москвы, безусловно, выгоден. Такое незначительное ночное потребление с легкостью обеспечит холодильник.

Для Ростовской области, где одноставочный тариф составляет 3.23 руб./кВт-час, тариф дневной зоны 3.43 руб./кВт-час, а ночной - 2.68 руб./кВт-час, порог равнорасходности составляет уже:

1 / (1 + (3,23 - 2,68) / (3,43 - 3,23)) = 0,27 или 27%.

Такой расчетный порог ночного потребления в 26-31% характерен практически для всех областей России. Почему? Потому что по статистике энергосбытовых компаний именно 25-30% всей электроэнергии расходуется в ночное время.

Если взять Якутию, Усть-Алданский улус, одноставочный тариф составляет 3,57 руб/кВт, тариф ночной – 2,32 руб/кВт, тариф дневной – 3,59 руб/кВт. Порог равнорасходности составит:

1 / (1 + (3,57 - 2,32) / (3,59 - 3,57)) = 0,016 или 1,6%.

Если верить этой формуле, то переход на двухставочный тариф должен быть для жителей Усть-Алданского улуса выгоден.

Самый точный способ узнать есть ли смысл переходить на многотарифный учет – снятие показаний счетчика в 7:00 и в 23:00. Для трехтарифного это нужно делать в 7:00, 10:00, 17:00, 21:00 и 23:00. И так в течение месяца. После этого можно будет рассчитать потребление по всем зонам и выяснить выгодность замены.

Потребление электроэнергии различных бытовых приборов

От 30 до 50% электроэнергии расходуется на электрические приборы, поэтому при покупке бытовой электроники следует обращать внимание на потребляемую энергию, сравнивать различные модели и производители и выбрать наименее энергоемкую модель.

Использование современной энергосберегающей электробытовой техники позволяет достичь такой экономии энергии, что в это сначала трудно поверить. Сошлемся на пример Дании. Там специалисты подсчитали, сколько энергии можно экономить, просто используя лучшие модели из имеющихся на рынке приборов и устройств.

Конкретно по видам электробытовых приборов экономия энергии оценивается следующими величинами: холодильники и морозильники – до 80%; стиральные машины – от 4 до 10 раз; телевизоры – 30 до 50%.

Электроплиты. Это самый энергоемкий бытовой прибор. Плита должна быть исправна. Несвоевременная замена неисправных конфорок приводит к перерасходу электроэнергии на 3-5%.

Большинство электроплит оснащено 4-ступенчатыми регуляторами мощности. В результате при приготовлении пищи электроэнергия расходуется нерационально. Применение 7-ступенчатых переключателей снизит затраты энергии на 5-12%.

Стиральная машина. Загружайте стиральную машину полностью. Расход электроэнергии практически не зависит от того, насколько загружена машина. Стирка при полной загрузке машины дает экономию 15-20кВт/ч энергии в месяц.

Утюг. Глажение требует сравнительно мало электроэнергии. Чтобы экономить энергию сортируйте вещи в зависимости от материала. Начинать надо с низких температур, для небольших вещей используйте остаточное тепло (при выключенном утюге).

Холодильник – энергоемкий прибор. Поскольку холодильники постоянно включены в сеть, они потребляют столько же, а то и больше энергии, чем электроплиты: 500-1400кВт/ч в год.

Холодильник следует поставить в самое прохладное место кухни, желательно возле наружной стены, но не вплотную к ней. Регулярно размораживая и просушивая холодильник, можно сделать его работу гораздо экономичнее.

Пылесос. Для эффективной работы пылесоса большое значение имеет хорошая очистка пылесборника. Забитые пылью фильтры затрудняют работу пылесоса, уменьшают тягу воздуха. Любое оборудование следует выбирать, исходя из потребностей.

Многие электронные приборы – телевизоры, компьютеры и т.д. имеют так называемый дежурный режим. В этом режиме за месяц непрерывной работы потребляется довольно ощутимое количество электроэнергии – около 10 кВт/ч.

Результаты опроса

Для того, чтобы узнать насколько жители нашего села знают об экономии электроэнергии проведен опрос жителей села Мындаба.

Вопросы	да	нет
Знаете ли вы, что такое многотарифный счетчик?	30%	70%
Записываете ли вы ваши расходы на электроэнергию?	22%	78%
Используете ли вы энергосберегающие или светодиодные лампы?	48%	52%
Выключаете ли свет, уходя из помещения?	76%	24%

Бытовые электрические приборы моего дома

У меня дома используются следующие бытовые электрические приборы: бытовая электроплита, холодильник, утюг, стиральная машина, пылесос.

Также, используются электроприборы: микроволновая печь, телевизор, компьютер, ноутбук и фен.

Электрические приборы	Кол-во, шт	Суммарная мощность, кВт	Время работы в сутки, ч
Лампы накаливания	9	0,86	6
Телевизор	2	0,016	5
Телевизор (выключен с пульта)	2	0,006	19
Ноутбук	1	0,05	4
Компьютер наст.	1	0,22	4
Компьютер наст. (выключен)	1	0,003	20
Колонки	2	0,04	4
Колонки (выключен)	2	0,02	20
Игровая приставка XBOX	1	0,2	1
Электроплита	1	2,5	2
Холодильник	1	0,04	24
Утюг	1	1,5	0,25
Микроволновая печь	1	0,7	0,08
Стиральная машина автомат	1	0,93	0,5
Электрический чайник	1	2,1	0,25
Фен	1	1,5	0,1

Расчет расхода электроэнергии в частном доме по двум тарифам

Для того чтобы узнать стоит ли переходить на многотарифный счетчик электроэнергии, достаточно снимать показания счетчика месяц 2 раза в день (в 7.00ч и 23.00ч). Таким образом можно вычислить расход по дневному и ночному тарифу.

Тарифы Усть-Алданского улуса:
Однотарифный счетчик: 3,57 руб/кВт
Двухтарифный счетчик: день - 3,59 руб/кВт ночь – 2,32 руб/кВт

Дата	Показания счетчика		день	ночь	Итого	3.57 руб за 1 квт/ч	День 3,59 руб/кВт	Ночь 2,32 руб/кВт
	07.00	23.00
26.02.2016	11050,1	11052,8	2,7	0,7	3,4	12,138	9,693	1,624
27.02.2016	11053,5	11055,6	2,1	0,8	2,9	10,353	7,539	1,856
28.02.2016	11056,4	11061,4	5	0,8	5,8	20,706	17,95	1,856
29.02.2016	11062,2	11063,9	1,7	1,4	3,1	11,067	6,103	3,248
01.03.2016	11065,3	11067,1	1,8	1,8	3,6	12,852	6,462	4,176
02.03.2016	11068,9	11070,0	1,1	1,1	2,2	7,854	3,949	2,552
03.03.2016	11071,1	11074,8	3,7	2,4	6,1	21,777	13,283	5,568
04.03.2016	11077,2	11079,5	2,3	2,3	4,6	16,422	8,257	5,336
05.03.2016	11081,8	11084,6	2,8	1,9	4,7	16,779	10,052	4,408
06.03.2016	11086,5	11089,3	2,8	2,1	4,9	17,493	10,052	4,872
07.03.2016	11091,4	11093,7	2,3	0,8	3,1	11,067	8,257	1,856
08.03.2016	11094,5	11097,4	2,9	2,4	5,3	18,921	10,411	5,568
09.03.2016	11099,8	11105,7	5,9	3,6	9,5	33,915	21,181	8,352
10.03.2016	11109,3	11114,6	5,3	2,5	7,8	27,846	19,027	5,8
11..03.2016	11117,1	11119,4	2,3	3,7	6	21,42	8,257	8,584
12.03.2016	11123,1	11126,3	3,2	3,8	7	24,99	11,488	8,816
13.03.2016	11130,1	11133,9	3,8	2,2	6	21,42	13,642	5,104
14.03.2016	11136,1	11140,2	4,1	2,6	6,7	23,919	14,719	6,032
15.03.2016	11142,8	11145,8	3	1,5	4,5	16,065	10,77	3,48
16.03.2016	11147,3	11148	0,7	1,1	1,8	6,426	2,513	2,552
17.03.2016	11149,1	11151,9	2,8	1,3	4,1	14,637	10,052	3,016
18.03.2016	11153,2	11155,3	2,1	1,8	3,9	13,923	7,539	4,176
19.03.2016	11157,1	11159,7	2,6	1,2	3,8	13,566	9,334	2,784
20.03.2016	11160,9	11164,1	3,2	2,3	5,5	19,635	11,488	5,336
21.03.2016	11166,4	11168	1,6	2,9	4,5	16,065	5,744	6,728
22.03.2016	11170,9	11172,1	1,2	2,5	3,7	13,209	4,308	5,8
23.03.2016	11174,6	11176,5	1,9	2	3,9	13,923	6,821	4,64
24.03.2016	11178,5	11182,1	3,6	1,7	5,3	18,921	12,924	3,944
25.03.2016	11183,8	11187,6	3,8	2,1	5,9	21,063	13,642	4,872
26.03.2016	11189,7	11193,4	3,7	2	5,7	20,349	13,283	4,64
Итого						518,721	308,74	137,576

Итак, мы снимали показания счетчика один месяц. Если рассчитать по однотарифному счетчику расход в месяц составит 518,72 рублей. Если рассчитать по тарифу «день», «ночь» то расход составит 446,32 рублей. Экономия в месяц составит 72,41 рублей. За год мы сэкономим 868,92 рубля.

Простой двухтарифный счетчик стоит около 1500 рублей. Срок окупаемости счетчика получается около двух с половиной лет.

Практические задачи, связанные с расходами за электроэнергию

1. С 1 июля 2014 года плата за электроэнергию повысилась с 2,3 руб до 2,7 рублей. На сколько процентов повысилась плата за электроэнергию? Результат округлите до целых.

Решение:
2,7-2,3=0,4 руб
2,3 – 100%
0,4 – х%
(0,4 • 100):2,3 = 17,39
х = 17
Ответ: на 17%

2. Обычная лампа накаливания потребляет электроэнергию 100 Вт/ч, а энергосберегающая лампа – 20 Вт/ч. Во сколько раз энергосберегающая лампа экономичнее обычной лампы накаливания? Сколько рублей в месяц составит экономия, если лампа будет работать 7 часов в сутки? (Стоимость 1кВт 3,57руб) Результат округлить до сотых.

Решение:
100 • 7 = 700Вт за 7 ч/сут потребляет обычная лампа;
20 • 7 = 140Вт за 7 ч/сут потребляет энергосберегающая лампа;
700 • 30 = 21000Вт = 21кВт;
140 • 30 = 4200Вт = 4,2кВт;
21 • 3,57 - 4,2 • 3,57 = 59,978
Ответ: 59,98 руб.

3. Плата за холодную воду составляет 81,84 руб, за горячую – 272,9 руб в месяц с человека. Сколько рублей заплатит за воду семья из 4-х человек?

Решение:
81,84+272,9 = 354,74 руб в месяц плата за одного человека;
354,74•4 = 1418,96 руб в месяц плата семьи из 4-х человек.
Ответ: 1418,96 руб

4. Сколько рублей мы заплатим за выключенный с пульта телевизор в год? Если потребляемая мощность 0,006 кВт, в сутки работает 5 часа? (Стоимость 1кВт 3,57руб). Результат округлите до целого числа.

Решение:
24-5=19 часов телевизор выключен с пульта;
19•0,006 = 0,114 кВт в сутки;
0,114•365 = 41,61 кВт в год;
41,61•3,57 = 148,547 кВт.
Ответ: 149 рублей

5. Во сколько раз электрочайник (мощность 2,1 кВт-ч) мощнее холодильника (мощность 0,04 кВт/ч)?

Решение:
2,1 : 0,04 = 52,5
Ответ: в 52,5 раза.

6. Сколько заплатит семья в месяц за электроэнергию, если за месяц счетчик посчитал 145,3 кВт. (Стоимость 1кВт 3,57руб). Результат округлить до десятых.

Решение:
145,3•3,57 = 518,721
Ответ: 518,7 рублей.

В результате работы над этой темой, мы узнали откуда берется электроэнергия и зачем нужно экономить ее. Многие жители нашего села не знают о существовании современных приборов учета как многотарифный счетчик.

Узнали, что современная бытовая техника потребляет огромное количество электроэнергии. Поэтому при покупке, при использовании в быту мы должны соблюдать некоторые правила пользования, которые помогут значительно экономить электроэнергию.

Рассмотрели задачи, связанные с коммунальными расходами. Наши расчеты показали, что действительно замена обычного однотарифного счетчика поможет сэкономить электроэнергию и следовательно сэкономит наши деньги. Но существует несколько факторов, которые надо учесть.

Менять однотарифный счетчик на многотарифный выгодно только в том случае, если в доме есть мощные приборы, работающие круглосуточно или лучше по ночам (электрический обогреватель и кондиционер, ночное освещение, станки, насосы). Если вы работаете с 8:00 до 17:00, а в квартире нет большого количества «умной» бытовой техники, способной работать по заданному расписанию, то многотарифный счетчик вам точно не нужен. Напротив, при его установке вы можете получить даже увеличение платежей за электроэнергию.

В дальнейшем, интересно было бы изучить другие способы экономии. Использование энергосберегающих, светодиодных ламп, датчиков движения и т.д. Приведет ли замена всех обычных ламп накаливания в доме на энергосберегающие или светодиодные лампы к экономии электроэнергии.

1. Энергосбережение для начинающих. Данилов Н.И., Тимофеева Ю.Н., Щелоков Я.М. Екатеринбург: Уралэнерго-Пресс, 2005г.

2. Энергосбережение: Введение в проблему. Учебное пособие для учащихся. Н.И. Данилов, А.И. Евпланов, В.Ю. Михайлов. Екатеринбург, 2001г.

3. Экономика. Задачи, упражнения, тесты, кроссворды. Санкт-Петербург, 1998г.