Введение

Рациональное использование энергоресурсов и сокращение их потерь — это основа энергосбережения, которая является приоритетом государственной политики развитых стран мира. Энергосбережение, как образ жизни, предполагает определенный алгоритм поведения общества в целом и каждого человека в отдельности. Люди должны понимать, что будущее — за возобновляемыми, экологически чистыми видами получения энергии: солнечной, ветровой, волновой и другими. Кроме того, необходимо задуматься, что очень часто в быту и на производстве мы бездумно тратим гораздо больше энергии, чем ее реально необходимо использовать.

Вопросы экономии ресурсов с каждым годом становятся все актуальнее. Их значимость связана, прежде всего, с экономическими и экологическими проблемами. Долгое время, экономические и экологические проблемы рассматривали в отдельности друг от друга. Однако, доказано, что обе группы проблем могут и должны решаться в комплексе.

Экономия энергии в школе, важная с экологической точки зрения, может оказаться выгодной экономически.

Реализация данного проекта позволит сэкономить бюджетные средства, внесет важный вклад в развитие экологического образования. Наш век информационный, и часто мы из средств массовой информации получаем много негативных сообщений, которые заставляют нас чувствовать свое бессилие в решении экологических проблем. Формируется свое мнение, что эта работа бесполезна. Складывается ошибочное мнение, что проблемы экологии происходят где-то и до нас это не дойдет. Где -то вырубаются леса, где-то отравляют атмосферу, где-то повышен уровень радиации. Это глобальный уровень мышления, наша задача приблизить мышление к локальным проблемам. Предлагается вопрос к обсуждению: «Имеем ли мы право на будущее?» и обязательным актом обсуждения: «Имеет ли будущее свои права?».

С понятием энергии мы сталкиваемся всякий раз, когда хотим изучить какой-либо процесс, происходящий в природе. Световая, тепловая, звуковая, радиационная, химическая, магнитная, механическая, электрическая – это различные формы энергии, которые тесно связаны друг с другом. В чем же связь? Каждый раз, когда происходит какое-то изменение в окружающем нас мире, энергия меняет форму.

Законы, описывающие все, что может происходить с энергией, получили в физике название «Законы термодинамики». В замкнутой системе количество энергии остается постоянным. Энергия не возникает ниоткуда и не исчезает бесследно, она может лишь переходить из одной формы в другую. Описывая такой переход, обычно говорят о расходовании энергии.

Россия, несмотря на продолжительные трудности, осталась «энергетической сверхдержавой» - обладателем одним из самых больших в мире потенциалов топливно - энергетических ресурсов. На ее территории, составляющей примерно 10% суши Земли с населением всего 2,6% от мирового, сосредоточено свыше 32% разведанных запасов газа, 13% нефти и 25% угля. Но даже при таком изобилии, проблема ресурсосбережения – одна из ключевых для России.

Проблема ресурсосбережения имеет свой специфический российский аспект – это расточительное расходование энергоресурсов и энергоносителей ввиду чрезвычайной энергоемкости средств производства топливно – энергетического и промышленного комплексов.

ЦЕЛЬ ПРОЕКТА: привлечь всех участников образовательного процесса школы к деятельности по сокращению потребления электроэнергии, что будет содействовать решению задач экологического и экономического образования,

ЗАДАЧИ ПРОЕКТА:

• Вовлечение участников образовательного процесса в процесс экономного использования энергоресурсов

• Поиск методов эффективного использования энергии с целью уменьшения потерь при эксплуатации приборов электропотребления

• расчет эффективности замены традиционных источников освещения на альтернативные (энергосберегающие, экологичные лампы)

Объектом исследования является энергетическое состояние школы.

Гипотеза исследования основана на предположении о том, что существуют  экологически чистые, экономичные осветительные приборы.

ОПИСАНИЕ ПРОЕКТА

В последние годы администрация Петровского муниципального образования предпринимает комплекс мер, направленных на стимулирование процессов энергосбережения, а именно установка новых счетчиков и т.д. Однако, этого недостаточно для решения проблемы. Равнодушие и нежелание нести ответственность, за что бы то ни было в принципе – это болезнь современного общества. Школа продолжает развивать ответственное отношение учащихся к природе, соблюдению нравственных и правовых принципов природопользования, а так же активизирует гражданскую сознательност

ПРОБЛЕМА:Затраты на оплату электроэнергии школой  остаются высокими.

ВЫЯВЛЕНЫ ПРИЧИНЫ СОЗДАВШЕЙСЯ СИТУАЦИИ:

1. Школа работает в одну смену с 7-00 до 17-00, продолжительность потребления электроэнергии на освещение составляет 10 часов в сутки;

2. В коридорах и рекреациях школы зимой в течение учебного процесса свет не выключается, потому что темно;

3. Внедрение в процесс обучения информационных технологий (увеличилось число компьютеров сканеров, мультимедийных проекторов), что так же увеличило расход электроэнергии.

Для решения данной проблемы предполагается заменить люминесцентные лампы на светодиодные источники освещения.

ДАННЫЙ ПРОЕКТ ПОЗВОЛИТ:

1. Уменьшить воздействие человека на природу.
2. Сэкономить топливно - энергетические ресурсы для будущего поколения.
3. Сэкономить бюджетные деньги.

ПЛАН ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ ПО ПРОЕКТУ

1. Энергетический аудит школы - рассчитываются энергозатраты школы.
2. Экономический аудит энергосбережения. Произвести расчет экономии при замене энергоресурсов.

3. Замена ламп накаливания и люминесцентных ламп. Повторный аудит.
4. Финиш проекта. Подведение итогов. Оценка достигнутых результатов.

ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТА:

1. Расширение знаний о различных потребителях электрической энергии.
2. Научно- исследовательская деятельность школьников.
3. Устранение пробелов в экологической грамотности.
4. Получение наглядного практического опыта – экономической выгоды замены источников света в школе.
5. Распространение информации о проекте. (информационные стенды в школе и микрорайоне)

ФИНАНСОВО- ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЗАТРАТ НА

РЕАЛИЗАЦИЮ ПРОЕКТА Сведения об учреждении

1. Количество помещений с временным пребыванием людей – 35.

2. Количество и мощность ламп накаливания в помещениях с временным пребыванием людей (для каждого помещения):

• Количество ламп накаливания – 29 шт.,

• Мощность – 90 Вт,

• Люминесцентных ламп ЛБ18Х4 – 153,

• Люминесцентных ламп ЛБ40Х1 – 20,

• Наружное освещение ДРЛ500 - 3

3. Число часов работы системы освещения – 10 ч.

4. Тариф на электрическую энергию Т = 5,23 руб.

5. Число рабочих дней учреждения в году – 247 дней.

Описание мероприятия «Автоматизация освещения в местах общего пользования»

Замена ламп накаливания и люминесцентных ламп на светодиодные.

Описание мероприятия «Замена ламп накаливания и люминесцентных ламп на светодиодные»

Использование ламп накаливания для освещения помещений приводит к значительному перерасходу электрической энергии, поскольку люминесцентные или светодиодные лампы, генерирующие аналогичный по мощности световой поток, потребляют в 1,5-2 раза меньше электроэнергии. Соответствие мощностей  люминесцентных ламп и светодиодных приведено в таблице 1.

Сравнение светодиодных ламп с люминесцентными, галогенными и лампами накаливания

Наиболее наглядное сравнение можно провести с помощью таблицы, содержащей наиболее важные эксплуатационные характеристики трех описанных выше ламп. Для чистоты сравнения мы определили величину светового потока (упрощенно - уровень освещенности помещения) в 700-800 люмен. Такую светоотдачу дает наиболее распространенная лампа накаливания мощностью 75 Ватт. То есть, в сравнении участвуют лампы четырех разных типов, обеспечивающих одинаковый уровень освещенности помещения.

Проведем краткий анализ данных таблицы по каждому параметру сравнения:

Потребляемая электрическая мощность разных типов ламп при одинаковом уровне освещенности (светоотдаче) различается в разы, а в случае между лампой накаливания и светодиодной - практически на порядок. На практике это означает, что за одинаковый промежуток времени свечения светодиодная лампа израсходует энергии в 7,5 раз меньше, что моментально отражается в счетах за электричество. Примечательно, что, так называемая, энергосберегающая лампа (люминесцентная) при всей своей бережливости, все равно в полтора раза менее экономичная.

Нагрев - очень интересный показатель, отражающий эффективность использования электроэнергии. Все очень просто - чем сильнее греется лампа, тем больше средств мы тратим на нагрев помещения где находится лампа и это при том, что прямое назначение лампы, это именно освещение. Лампа накаливания тратит на освещение только 20% потребляемой мощности, а 80% на нагрев! Показатели галогенной лампы лучше, но не кардинально  - примерно 35% на освещение и 65% на нагрев. Люминесцентная (энергосберегающая) еще лучше: примерно 75% на освещение и 25% на нагрев. Лидером является опять же светодиодная лампа: 95-98% мощности тратится на свет и только 2-5% на нагрев и менее значимые транзитные потери.

Прочность конструкции - первые два типа ламп очень легко разбить, что каждый из нас знает. Ронять их нельзя даже с маленькой высоты. Причина в том, что колба, в которой "горит" нить накаливания сделана из очень тонкого и хрупкого стекла. Люминесцентные лампочки несколько более прочные, но с ними тоже нужно обращаться очень аккуратно, еще и потому, что разбивать их вредно для здоровья. Светодиодные лампы гораздо прочнее и они не боятся падений с небольшой высоты - это обсуловлено относительно ударопрочным материалом колбы (пластик, поликарбонат и др.).

Срок службы - здесь сложно что-то добавить, все слишком очевидно. Светодиодная лампа служит в 30-50 раз дольше, чем обычная лампа накаливания, т.е. она практически "вечная". Судя по цифрам, которые заявляют производители светодиодных ламп, эта лампа прослужит не менее 30 лет, когда как средний срок службы лампы накаливания составляет 1 год. Впечатляющие цифры. Люминесцентные лампы по заявленным характеристикам служат 7-10 лет, что тоже не мало.

Простота установки/замены - здесь имеется в виду то, насколько просто в бытовом смысле можно поменять лампочку. Так вот немногие знают, что обычные лампочки накаливания и тем более галогенные нельзя трогать руками за стеклянную колбу, так как они очень чувствительны к жировым загрязнениям. Причем, даже если перед заменой лампы хорошо вымыть руки и вытереть - проблему это не решает. Ввиду сильнейшего нагрева стеклянной колбы любые загрязнения поверхности (например, отпечатки пальцев) моментально сгорают в процессе работы, оставляя черные следы. Многие из нас многократно видели их на лампах, не подозревая о причинах их появления. Все это в итоге приводит к локальным повышениям температуры колбы, что зачастую становится причиной её разрушения (именно по причине высоких температур, колбы в таких лампах делают из кварцевого стекла).

Такая особенность галогенных и в меньшей степени обычных ламп накаливания диктует необходимость замены лампы без касания руками, т.е. в перчатках или с использованием салфетки, что в условиях трудной доступности лампы в светильнике (такое бывает часто) означает значительное усложнение процедуры замены. При этом люминесцентные лампы и особенно светодиодные почти не греются и трогать их руками при установке можно, не опасаясь их дальнейшего выхода из строя.

Экологичность - бесспорно важная составляющая, по понятным причинам, приобретающая все большее значение во всем мире. Обычные лампы накаливания и галогенные лампы с точки зрения своих компонентов экологически чисты, их световой спектр - не вреден для человека, но принимая во внимание объем их энергопотребления, который тратится впустую (на нагрев), им поставлена оценка "хорошо". Люминесцентным лампам поставлена оцена "удовлетворительно" по нескольким причинам:

• "плохой" световой спектр, не полезен для человека;
• свет таких ламп "мерцающий", что в свою очередь приводит к усталости глаз;
• содержание паров ртути в конструкции, что в случае разрушения лампы может нанести вред человеку, а также означает повышенные требования к утилизации, что не всегда делается должным образом.

Светодиодная лампа не имеет ни одного из недостатков, ни с точки зрения вреда экологии, ни с точки зрения вреда человеку, который ими пользуется.

Что же получается в итоге? - нет ни одного параметра, по которому светодиодная лампа была бы хуже других, а в некоторых случаях такие лампы значительно лучше. Однако светодиодные лампы дороже и нам осталось выяснить, окупается ли их более высокая цена длинным сроком службы и энергоэффективностью?
 

Расчет окупаемости при замене ламп накаливания на светодиодные

Попробуем рассчитать выгоду замены ламп накаливания на светодиодные на примере школы. В нашей школе используется 29 обычных лампочек накаливания. Далее, предположим, что каждая из них в среднем горит 4 часа в день и, соответственно, 104 часа в месяц. Таким образом 29 ламп накаливания в квартире потребят за месяц 90 Ватт х 104 часов х 29 ламп = 271 кВт. При стоимости одного киловатта 5,23 рубля, получаем месячный счет за электричество 1420 рублей.  Однако на практике после перехода на светодиодное освещение начинает "получать" совокупные счета за электричество примерно в 2-3 раза меньше. Причем, в зимнее время, эффект гораздо выше из-за увеличения времени использования ламп (короткий световой день).

Теперь посчитаем затраты на электричество при использовании светодиодных ламп: 10 Ватт х 104 часов х 29 ламп = 30 кВт., что в пересчете на деньги получается 156 рублей. При разнице в цене между среднестатистической лампой накаливания в 50 рублей и недорогой российской светодиодной лампой аналогичной световой отдачи в 350 рублей, получаем, что ежемесячно окупается  4 светодиодных лампы. Все 29 ламп в школе окупят затраты на приобретение  за 7-8 месяцев! А дальше мы будем экономить на электроэнергии по 15 тысяч рублей в год! 

Дополнительные плюсы:

- лампы накаливания часто перегорают, их надо покупать и менять, а светодиодные лампы практически "вечные". В более длинном периоде светодиодная лампа окупается даже без учета экономии электроэнергии;
- покупать светодиодные лампы тем выгоднее, чем больше они используются, т.е. в помещениях, где свет горит всегда или почти всегда, светодиодные лампы окупаются значительно быстрее;
- светодиодные лампы экологичны и неприхотливы в использовании.  

Экономика перехода с люминесцентных ламп на светодиодные поражает воображение уже не так сильно, но тем не менее, учитывая все факторы, тоже имеет смысл.

Замена люминесцентных ламп Т8 на светодиодные. Есть смысл?

Конструктивные особенности.

Для начала следует понять, что представляют собой такие лампы.
С виду, полностью повторяют форму обычных люминесцентных ламп, которые годами использовались в большинстве общественных и административных зданий. Естественно внутри у них, как и у других светодиодных ламп, имеется драйвер (блок питания), а форма корпуса (трубка) обусловлена сферой применения, в данном случае — прямая замена устаревших люминесцентных ламп.

Корпус светодиодной лампы Т8 бывает двух видов:

1. Цельная матовая или прозрачная поликарбонатная трубка Ø 26 мм;
2. Тыльная половина трубки сделана из алюминиевого круглого профиля и выполняет роль радиатора, лицевая — это рассеиватель из поликарбоната.

Рассеиватели для светодиодной лампы Т8 выпускаются как прозрачными, так и матовыми. Здесь надо отметить что, по личным ощущениям, не высоко расположенные растровые светильники со светодиодными лампами Т8, имеющими прозрачный отражатель, немного слепят и такие лампы надо ставить в закрытые светильники. С другой стороны, матовый рассеиватель «съедает» часть светового потока и при покупке это надо учесть.

В качестве излучателя света применяется светодиодная линейка.

Световой поток светодиодных ламп Т8 несколько ниже чем у люминесцентных ламп, но у вторых этот показатель падает в течение срока эксплуатации чего практически нельзя сказать о светодиодных лампах. Например, известная фирма Osram заявляет, что при сроке службы 30000 ч. спад светового потока составит 0,7.

Преимущества.

В целом, замена люминесцентных ламп на светодиодные лампы Т8 имеет под собой целый ряд положительных моментов:

• Безопасная и быстрая замена люминесцентных ламп на светодиодные.
• Не требуется обслуживание, кроме периодической протирки от пыли или грязи.
• Экономия электроэнергии до 65% по сравнению с люминесцентными лампами на стандартных ПРА;
• Длительный заявленный срок службы до 50000 ч. (обычно 30000 ч.);
• Отсутствие мерцания. Можно использовать в детских дошкольных учреждениях;
• Высокий индекс цветопередачи Ra>80%. Важно для фото- и видеосъемки;
• Не содержат ртути и соответствуют стандарту RoHS;
• Как у всех светодиодных ламп широкий диапазон рабочего напряжения 110-240В / 50-60Гц.

Недостатки.

Практически нет, но некоторые премиум модели ламп дороговаты.

Расчет окупаемости замены люминесцентных светильников «Амстронг» на LEDT8/

Рассчитаем, сколько электроэнергии потребляют люминесцентные светильники:

В светильнике 4 лампы по 18 ватт = 72 Вт, пусть светильник работает в среднем 7 часов в сутки 72х7=504 Вт х 26 дней = 13кВт*ч, умножим на количество светильников и тариф 13х153х5,23=10400 рублей – стоимость электроэнергии за 1 месяц.

Светодиодные светильники:  4х10=40 Вт -  1 светильник

40х7х26=7,3 кВт*ч,  7,3х153х5,23=5 840 рублей стоимость электроэнергии за месяц. При разности стоимости ламп 200 рублей ежемесячно можно заменять по 20 ламп (5 светильников).  Постепенно заменив лампы, можно в конечном итоге получить  ежегодную экономию в 54 720 рублей.

 Аналогично, заменяя светильник ЛБ40х1 на светодиодный окупаемость по времени составит 1 год, а далее 6900 рублей прибыли в год.

Расчет окупаемости замены ламп ДРЛ на светодиодные лампы в светильниках уличного освещения.

Расчет экономии за счет снижения потребления электроэнергии.

1. Потребление электроэнергии за год при режиме работы 12 часов в сутки
2. ДРЛ 250 0,33 кВт х 12 часов х 365 дней = 1445,4 кВт  Е40 0,03 кВт х12 часов х 365 дней = 131,4 кВт
3. Стоимость электроэнергии, потребляемой 1 светильником.
4. ДРЛ 250 1445,4 кВт х тариф (5,23 руб.) = 7559,4 рублей Е40 131,4 кВт х тариф (5,23руб.) = 687,2 рублей
5. Ежегодная экономия от замены 1 лампы ДРЛ на светодиодную лампу
6. 7559,4-687,2 = 6872 рублей

Расчет экономии от снижения стоимости владения.

1.Расходы на замену ламп ДРЛ в течение года
Кол-во замен (среднее)– 3 Стоимость лампы (средняя)– 200 руб. Стоимость замены (средняя)– 1000 рублей.
3 х 1200 = 3600 рублей
2.Расходы на замену светодиодных ламп в течение года
0 рублей

Расчет срока окупаемости замены ламп ДРЛ на светодиодные лампы.
Стоимость светильника с лампой ДРЛ - 3000 рублей
Стоимость светильника со светодиодной лампой Е40 – 13300 рублей.
Разница в стоимости 13300 – 3000 = 10300 рублей.
Суммарная ежегодная экономия при переходе на светодиодные лампы 6872 + 3600 = 10472 рублей.
Ежегодная экономия для 3 светильников уличного освещения при замене ламп ДРЛ на светодиодные лампы Е40 20616 рублей
Срок окупаемости внедрения светодиодных ламп 1,5 года.

Итого, при замене всех ламп на светодиодные экономия сбережения бюджетных денег будет 82 250 рублей, а если установить датчики движения и приближения, то экономия энергии увеличится в 1,5 – 2 раза!

Выводы:

       В нашей школе для экономии энергетических и бюджетных ресурсов необходимо заменить  лампы накаливания и люминесцентные (энергосберегающие) лампы на светодиодные, как экономичные и экологически чистые. Экономия бюджетных денег составит 82 250 рублей. Обычные лампы накаливания имеет смысл сразу заменить все лампы на светодиодные. При этом, счета за электричество сразу упадут в несколько раз и примерно в течение года-двух (максимум)  окупится приобретение светодиодных ламп.