Использовать электричество: 13 способов бесплатного использования электричества | Статьи

Альтернативные источники энергии. Овощи и фрукты

Внимание! Администрация сайта rosuchebnik.ru не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

• Участник: Сытенко Мария Александровна
• 
  Руководитель: Жеребцова Анна Ивановна

Цель данной работы — исследование электрических свойств овощей и фруктов.

I. Введение

Моя работа посвящена необычным источникам энергии. В окружающем нас мире очень важную роль играют химические источники тока. Они используются в мобильных телефонах и космических кораблях, в крылатых ракетах и ноутбуках, в автомобилях, фонариках и обыкновенных игрушках. Мы каждый день сталкиваемся с батарейками, аккумуляторами, топливными элементами.

Слово «энергия» прочно вошло в обиходный словарь начала XXI в. человечество в последнее время сталкивается с дефицитом энергоресурсов. Грядущее истощение запасов нефти и газа побуждает ученых искать новые возобновляемые источники энергии

Возобновляемые источники сырья и способы получения из них энергии – магистральная тема многих университетских исследований. Лаборатория в Нидерландах изучает возможность получения электричества из растений, точнее, из корневой системы растений и из бактерий, находящихся в почве.¹

Энергия солнца, энергия ветра, энергия приливов и отливов возобновляемым источникам энергии в последнее время всё чаще причисляют и растения. Ведь только зеленое растение является той единственной в мире лабораторией, которая усваивает солнечную энергию и сохраняет ее в виде потенциальной химической энергии органических соединений, образующихся в процессе фотосинтеза.

Один из альтернативных источников энергии – процесс фотосинтеза. Процесс фотосинтеза, протекающий в клетке растения, является одним из главных процессов. В ходе него происходит не только разделение молекул воды на кислород и водород, но и сам водород в какой-то момент оказывается разделенным на составные части — отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные ядра. Так что, если в этот момент ученым удастся «растащить» положительно и отрицательно заряженные частицы в разные стороны, то, по идее, можно получить замечательный живой генератор, топливом для которого служили бы вода и солнечный свет, а кроме энергии, он бы еще производил и чистый кислород. Возможно, в будущем такой генератор и будет создан. Но для осуществления этой мечты нужно отобрать наиболее подходящие растения, а может быть, даже научиться изготавливать хлорофилловые зерна искусственно, создать какие-то мембраны, которые бы позволили разделять заряды.

Данные исследований лаборатории молекулярной биологии и биофизической химии МФТУ по созданию таких мембран показали, что живая клетка, запасая электрическую энергию в митохондриях, использует ее для произведения очень многих работ: строительства новых молекул, затягивания внутрь клетки питательных веществ, регулирования собственной температуры.. С помощью электричества производит многие операции и само растение: дышит, движется (как это делают листочки всем известной мимозы-недотроги), растет.

Цель моей работы – исследование электрических свойств овощей и фруктов.

Задачи:

1. Экспериментально измерить и проанализировать силу тока и напряжение таких батарей.
2. Провести исследования с гальванических элементов, изменяя ширину пластин, глубину их погружений, и расстояний между электродами.
3. Испытайте разные комбинации последовательно соединённых продуктов и проанализируйте полученные результаты.
4. Собрать цепь, состоящую из нескольких таких батареек и постараться зажечь лампочку, запустить часы.
5. Изготовить прибор гальванометр для определения напряжения.
6. Исследовать электропроводность овощей и фруктов, разных сроков хранения, используя свой прибор.

Объект исследования: фрукты и овощи.

Предмет исследования: свойства овощных и фруктовых источников тока.

Гипотеза: Так как фрукты и овощи состоят из различных минеральных веществ (электролитов), то они могут стать природными источниками тока.

Методы исследования: изучение и анализ литературы, проведение эксперимента, анализ полученных данных.

II. Основная часть

2.1 История создания батарейки

Первый химический источник электрического тока был изобретен случайно, в конце 17 века итальянским ученым ЛуиджиГальвани. На самом деле целью изысканий Гальвани был совсем не поиск новых источников энергии, а исследование реакции подопытных животных на разные внешние воздействия. В частности, явление возникновения и протекания тока было обнаружено при присоединении полосок из двух разных металлов к мышце лягушачьей лапки.

Теоретическое объяснение наблюдаемому процессу Гальвани дал неверное² истолкование. Опыты Гальвани стали основой исследований другого итальянского ученого — Алессандро Вольта. Он сформулировал главную идею изобретения. Причиной возникновения электрического тока является химическая реакция, в которой принимают участие пластинки металлов. Для подтверждения своей теории Вольта создал нехитрое устройство. Оно состояло из цинковой и медной пластин погруженных в емкость с соляным раствором. В результате цинковая пластина (катод) начинала растворяться, а на медной стали (аноде) появлялись пузырьки газа. Вольта предположил и доказал, что по проволоке протекает электрический ток. Несколько позже ученый собрал целую батарею из последовательно соединенных элементов, благодаря чему удалось существенно увеличить выходное напряжение. Именно это устройство стало первым в мире элементом питания и прародителем современных батарей. А батарейки в честь Луиджи Гальвани называют теперь гальваническими элементами³.

2.2 Создание фруктовой батарейки

а) с использованием одного элемента

Для создания фруктовой батареи мы попробовали взять лимоны, яблоки, огурцы свежие и соленые, помидоры, картофель сырой и вареный. Положительным полюсом определили несколько блестящих медных пластин. Для создания отрицательного полюса решили использовать оцинкованные пластины. Конечно же, понадобились провода, с зажимами на концах. Ножом сделала в фруктах небольшие надрезы, куда вставила пластины (электроды). После соединения всех частей воедино у меня получилась фруктовая или овощная батарейка (рис. 1).

Рисунок 1

Название	Напряжение, В	Сила тока, А
Лимон	0,81	0,18
Яблоко	0,84	0,12
Огурец (свежий)	0,8	0,11
Огурец (соленый)	0,9	0,2
Картофель (сырой)	0,5	0,25
Картофель (вареный)	0,75	0,5

Вывод: Исследования показали, что наибольшее значение силы тока наблюдается у соленого огурца, сырого картофеля и лимона. Значения напряжения и силы тока в варёном картофеле в два раза больше, чем в сыром.

б) разные комбинации последовательного соединения элементов

Исследовала разные комбинации последовательного соединения элементов, фруктов и овощей (рис. 2).

Рисунок 2

Название	Напряжение, В	Сила тока, А
Лимон + огурец	1,68	0.7
Два лимона	1,4	0,5
Две картошки	1,62	0,5
Три картошки	2,2	0,5
2 огурца	1,01	0. 6

Вывод: соединяя последовательно объекты исследования, выяснила, что вареный картофель, лимон-огурец, дают наибольшую разность потенциалов.

2.3. Исследования электропроводности овощей и фруктов во время хранения

Название	Ноябрь I, мкА / m, г	Январь I, мкА / m, г
картофель	50-45 /150	40-36/150
свекла	33-25 /208	23-20 /208

Давно известно, что все плоды растений представляют собой открытые системы биологического происхождения сложного физико-химического состава с характерными особенностями функционирования в течение всего их развития и хранения, а преобладающим компонентом является вода.

Следовательно в процессе хранения овощи и фрукты «усыхают», т.е. количество жидкости в них уменьшается, а содержание газов увеличивается, в результате чего электpопpоводность их тоже должна уменьшаться, в чем я убедилась проверяя в январе этого года. Считаю, что используя такие данные, легко отличить плоды нового урожая текущего года от плодов и овощей прошлого.

Вывод: Экспериментально было выявлено, что постепенно сила тока и напряжение уменьшаются. Оказалось, что величины силы тока и напряжения связаны с кислотностью продукта.

2.4. Возможность практического применения электрических свойств овощей

а) источник тока для часов

В ходе измерений попытались оценить возможность практического применения электрических свойств овощей.

От четырех последовательно соединенных вареных картофелин стали работать часы маленькие (рис. 3) и большие (рис. 4).

Рисунок 3	Рисунок 4

б) освещение

Зажглась лампочка (рис. 5).

Рисунок 5

в) зарядка телефона

Разряженный телефон я подключила к пяти, последовательно соединенным вареным картофелинам, телефон заработал (рис. 6).

Рисунок 6

г) подключение калькулятора

Вытаскивая медную и цинковую пластины из овощей и фруктов, мы обратили внимание на то, что они сильно окислились. Это значит, что кислота вступала в реакцию с цинком и медью. За счет этой химической реакции и протекал очень слабый электрический ток.

III. Создание прибора для определения свежести фруктов и овощей

а) самодельный гальванометр

Кусочек картона, обмотала 30 витками медного провода и расположила его таким образом, чтобы стрелка компаса находилась под витками, была им параллельна — это нулевое положение прибора. К концам проволоки я припаяла медную и цинковую пластину, их я буду погружать в исследуемый фрукт или овощ. Если к ним подсоединить источник тока, то вокруг витков проволоки, по которым пойдет ток, возникнет магнитное поле, взаимодействующее с полем магнитной стрелки, в результате чего она будет отклонятся от своего положения. Поворот стрелки пропорционален силе тока. Затем, шкалу этого прибора я проградуировала и в единицах напряжения, так как сила тока прямо пропорциональна напряжению, приложенному к выводам этого прибора. Поэтому для градуировки нашего прибора подсоединила новую батарейку с ЭДС = 1.5 В, стрелка отклонилась на 80 град, на 8 делений нашего компаса, одному делению компаса соответствует напряжение 0,188 В (рис. 7)

Рисунок 7

б) использование самодельного прибора

С помощью прибора я дважды проверяла картофель, свеклу и лук в погребе.

Показания моего прибора уменьшились.

Разные сорта картофеля показали различные изменения. Прибор можно использовать для определения качества овощей и фруктов. Возможно на рынке (рис. 8).

Рисунок 8

IV. Об использовании фруктов и овощей для получения электричества

Недавно израильские ученые изобрели новый источник экологически чистого электричества. В качестве источника энергии необычной батарейки исследователи предложили использовать вареный картофель, так как мощность устройства в этом случае по сравнению с сырым картофелем увеличится в 10 раз. Такие необычные батареи способны работать несколько дней и даже недель, а вырабатываемое ими электричество в 5-50 раз дешевле получаемого от традиционных батареек и, по меньшей мере, вшестеро экономичнее керосиновой лампы при использовании для освещения.

Индийские ученые решили использовать фрукты, овощи и отходы от них для питания несложной бытовой техники. Батарейки содержат внутри пасту из переработанных бананов, апельсиновых корок и других овощей или фруктов, в которой размещены электроды из цинка и меди. Новинка рассчитана, прежде всего, на жителей сельских районов, которые могут сами заготавливать фруктово-овощные ингредиенты для подзарядки необычных батареек. В Индии создали батарейку на пасте из фруктов и овощей. В Австралии в 2003 году запущена электросиловая установка на ореховой скорлупе.⁴

Советы любознательным

Как добыть электричество из картошки?

У вас на даче нет электричества, но есть мешок картофеля. Из клубней картошки можно получить электричество бесплатно, все что нам понадобится, это соль, зубная паста, провода и картофелина.

Разрежьте её пополам ножом, через одну половинку проведите провода, в то время как в другой сделайте по центру углубление в форме ложки, после чего наполните её зубной пастой, смешанной с солью.

Соедините половинки картошки (к примеру зубочистками ), причем провода должны контачить с зубной пастой, а их самих лучше зачистить. Все! Теперь вы можете при помощи вашего генератора электричества устраивать пытки, зажигать костры от электрической искры и зажигать импровизированные лампочки с обугленными волокнами бамбука вместо нитей накаливания.

Как добыть электричество из фруктов?

Апельсины, лимоны и т.д., все это идеальный электролит для выработки электричества на халяву бесплатно, особенно если экстремальная ситуация застала вас недалеко от экватора. Помимо уже известных алюминия и меди, можно использовать более эффективные золото и серебро, доведя напряжение вашего электричества аж до целых 2 Вольт.

Если вы занимаетесь получением электроэнергии с целью освещения, то в качестве лампочки может служить стеклянная колба с кусочком обугленного бамбукового волокна в качестве нити накаливания. Эту кустарную нить накаливания использовал для первой лампочки в мире сам Эдиссон.

V. Выводы

Подводя итоги нашей работы можно с уверенностью сказать, что проведя эксперименты, мы, с одной стороны, убедились в том, что даже привычные нам предметы питания могут выступать в необычной роли. С другой стороны, мы убедились в выполнении законов физики.

1. Фрукты и овощи могут служить источниками тока, если ввести в них медный и цинковый электроды.
2. Экспериментально установлено, что величина тока в фрукте или овоще не зависит от его размера, а определяется наличием в нем растворов минеральных солей, видом электродов.
3. Величины силы тока и напряжения связаны с кислотностью продукта и с разными комбинациями последовательно соединённых продуктов.
4. В процессе хранения овощи и фрукты «усыхают», т. е. количество жидкости в них уменьшается, а содержание газов увеличивается, в результате чего электpопpоводность их тоже уменьшается.
5. Фруктовые и овощные батарейки могут заменять карманные батарейки для освещения холодильника, погреба (банка с огурцами и электроды), а также в экстремальных ситуациях (отключение электричества).

---

¹http://ru.euronews.com/2013/04/29/heats-shoots-and-leaves-electricity-from-living-plants

²Кириллова И.Г. Книга для чтения по физике. 6–7 кл. – М.: Просвещение, 1978, с. 198

³ru. wikipedia.org›Гальванический элемент

⁴http://energetiku.jimdo.com/

Эпоха освещения – Власть – Коммерсантъ

Новости вроде объявленного неделю назад решения компаний «Газпром» и «Ренова» объединить электроэнергетические активы и создать крупнейшего производителя электричества традиционно вызывают в России интерес. Как считает обозреватель «Власти» Сергей Минаев, причина в том, что Россия — самая неосвещенная страна.

Государством, где впервые в истории нашел практическое применение электрический ток, стала Россия. В 1832 году по повелению императора Николая I русский изобретатель Павел Шиллинг фон Канштатт соединил в Петербурге телеграфной линией Зимний дворец и здание Министерства путей сообщения. Если бы императору пришло в голову соединить дворец с Министерством иностранных дел, то служивший там Александр Пушкин мог бы стать первым человеком в мире, с помощью электричества получившим информацию от другого человека, в данном случае от государя. Изобретатель не успел исполнить повеление Николая I соединить электрическим способом также Зимний дворец с Кронштадтом только потому, что умер в 1837 году.

Результат экономического развития Индии хорошо виден из космоса: скоро полуостров Индостан — родина просветления может стать ярче Северной Америки — пионера электроосвещения

Фото: NASA

Однако телеграфия основана на слабом токе. Дальнейшее развитие электротехники в мире пошло по пути использования тока большой силы, и здесь первыми стали другие страны, не полагающиеся на императорское волеизъявление. В 1866 году немец Вернер Сименс изобрел динамо-машину, позволяющую просто и дешево превращать механическую энергию в электрическую и вырабатывать ток прежде невиданной силы. А в 1878 году француз Камилл Фор придумал аккумулятор, позволяющий электроэнергию накапливать. Заметим, что изобретение аккумулятора вызвало у публики невиданный энтузиазм. В технической энциклопедии, изданной в России в 1904 году, указывалось: «Как обычно бывает с новыми изобретениями, о которых много говорят, значение изобретения аккумуляторов оказалось слишком преувеличенным. Его сразу стали считать уже созревшим и законченным, тогда как на это могло потребоваться несколько десятков лет. Мечтали уже о том, что вскоре электричество будет продаваться, как керосин, в мелочных лавках, что экипажи, железнодорожные поезда и т. п. будут приводиться в движение запасом электричества, скопленного в аккумуляторах, что керосиновые лампы будут заменены электрическими, причем резервуар для керосина будет заменен аккумулятором,— словом, выдумывались тысячи различных применений, которые все были бы превосходны, если бы только аккумуляторы были в состоянии выполнить все то, что рассчитывали получить от них».

Как мы видим, идея заменить керосиновое и газовое освещение электричеством к началу 1880-х годов уже овладела массами. И сильный ток позволил ее реализовать. Всех здесь опередили американцы: когда изобретатель Томас Эдисон в 1881 году сделал практически применимой свою лампу накаливания, группа предприимчивых американских финансистов немедленно приобрела в Нью-Йорке участок земли и построила первую в мире центральную электростанцию, обеспечивающую электрическое освещение целого городского района площадью 2,5 кв. км. Для выработки электроэнергии использовались шесть сконструированных Эдисоном паровых динамо-машин мощностью 125 л. с. каждая — такая мощность по тем временам считалась гигантской. К середине 1890-х годов компания Эдисона построила шесть центральных электростанций, дававших ток для 500 тыс. лампочек силой света 16 свечей каждая.

В 1884 году началось электрическое освещение Берлина, им занялось акционерное Немецкое общество Эдисона. Оно купило у городского управления Берлина право прокладки проводов по улицам города и построило одну паровую электростанцию на Маркграфенштрассе, а другую на Мауэрштрассе. Каждая из этих станций снабжала током ограниченный район, но, так как станции были соединены системой проводов, они могли работать через день, поочередно освещая два района сразу. Районы освещения постепенно расширялись, и к концу 1890-х годов вся центральная часть Берлина была покрыта сетью лампочек (в 1885 году было установлено 4880 лампочек, к 1890 году их было уже 92 000, а в 1898 году число берлинских лампочек достигло 615 820).

Коммунистический лозунг электрификации всей страны был реализован в основном в крупных городах. Казань

Фото: NASA

Наконец, в 1889 году американцы придумали вместо пара использовать для приведения в действие динамо-машин падающую воду. К этому их подтолкнули природные условия — наличие Ниагарского водопада. Компания Cataract Construction Co. приобрела право на использование из водопада с американской стороны 200 000 л. с. и с канадской — 205 000 л. с. Вся эта мощность была поделена на динамо-машины мощностью 5000 л. с. каждая. Вырабатываемый ток передавался в различные города, например в Баффало. В итоге к 1897 году в США было уже 5 млн электрических лампочек.

В 1909 году американский инженер Эзра Скаттергуд придумал построить гидроэлектростанцию на реке Колорадо, создав таким образом искусственный водопад для снабжения электричеством Калифорнии. В итоге к 1912 году Калифорния занимала второе место в США по потреблению электроэнергии после Нью-Йорка. К 1924 году в США электрическое освещение имели в среднем 35% домов, в Калифорнии этот показатель составлял 83%. Стоимость киловатт-часа электроэнергии в США в среднем равнялась $2,17, в Калифорнии — $1,42. Власти Калифорнии выдвинули лозунг «Электричество — это путь к здоровью, богатству и счастью человечества». Именно из-за дешевизны электричества американская киноиндустрия, для которой этого электричества нужно очень много, переместилась из Нью-Йорка в калифорнийский Голливуд.

В России электрическое освещение также постепенно развивалось. Российское Министерство финансов в 1900 году с гордостью отметило: «В 1898 и 1899 годах устроилось в Петербурге еще три громадных центральных станций, и в настоящее время мощность всех центральных станций, не считая частных, достигает до 30 000 киловаттов. Число уличных фонарей с дуговыми лампами доходит до 600. Общее число дуговых фонарей, установленных не для уличного освещения и питаемых от частных станций, превосходит 2500».

Коммунистический лозунг электрификации всей страны был реализован в основном в крупных городах. Москва

Фото: NASA

Главную роль в потреблении электрического тока, на этот раз большой силы, сыграл государь император. Голландский предприниматель Антон Филипс (младший сын Фредерика Филипса, основавшего в мае 1891 года в Эйндховене фирму Philips & Co.) в 1898 году прибыл в Россию с целью продажи новомодных ламп накаливания. Через директора одной из петербургских электростанций он познакомился с распорядителем двора, и разговор с этим царедворцем принес ему заказ на 50 000 ламп. Когда он телеграфировал об этом в Эйндховен, там засомневались, не лишний ли один из нулей. Ответ был: «Fifty thousand, funfzig Tausend, cinquante mille». Завод пришлось расширять. Потом Филипс регулярно бывал в России, и русские даже начали звать его Антоном Федоровичем. Благодаря царским деньгам Philips & Co. из маленького голландского предприятия стала крупной европейской фирмой.

В 1919 году Владимир Ленин прочитал только что вышедшую книгу немецкого исследователя Карла Баллода «Государство будущего» («Der Zukunftstaat»), в которой тот проповедовал идею «полностью электрического государства», и в январе 1920 года написал письмо Глебу Кржижановскому, опубликовавшему в газете «Правда» статью «Задачи электрификации промышленности». В письме говорилось буквально следующее: «Нельзя ли добавить план не технический… а политический или государственный, т. е. задание пролетариату? Примерно: в 10 (5?) лет построить 20-30 (30-50?) станций, чтобы всю страну усеять… Начнем-де сейчас закупку необходимых машин… Через 10 (20?) лет сделаем Россию «электрической». Я думаю, подобный «план» — повторяю, не технический, а государственный — проект плана Вы бы могли дать. Его надо дать сейчас, чтобы наглядно, популярно для массы увлечь ясной и яркой (вполне научной в основе) перспективой: за работу-де, и в 10-20 лет мы Россию всю, и промышленную, и земледельческую, сделаем электрической. Доработаемся до стольких-то (тысяч или миллионов лошадиных сил или киловатт?? черт его знает) машинных рабов и проч. Повторяю, надо увлечь массу рабочих и сознательных крестьян великой программой на 10-20 лет».

То, что программа не техническая, а политическая и рассчитана исключительно на удержание большевиками государственной власти, лично выяснил Антон Филипс, который в 1922 году, когда уже был объявлен нэп, приехал в Москву и тут же отписал домой: «Коммунисты — ребята славные. Но только покупать никаких лампочек не хотят».

В 1932 году коммунисты с помощью американских инженеров построили свой аналог Ниагарского водопада — плотину на Днепре, соорудив Днепрогэс. Но когда Фредерик Филипс, сын Антона, в 1939 году прибыл в СССР, чтобы узнать, не поменялось ли после этого отношение советских властей к покупке лампочек, он выяснил, что ничего не изменилось. Как вспоминал Филипс, переговоры шли вяло. Собеседники оживлялись только тогда, когда узнавали, что Карл Маркс работал над «Капиталом» в доме, принадлежавшем деду Филипса. Они поднимали за «Капитал» бесчисленные стопки водки, но электроламп так и не купили.

В дальнейшем советские руководители уделяли развитию электроэнергетики первостепенное значение. В 1981 году на XXVI съезде КПСС Леонид Брежнев заявил: «В 70-е годы в два раза по сравнению с 60-ми годами возросла выработка электроэнергии. К единой энергетической системе страны присоединилась Объединенная энергосистема Сибири. Введены в эксплуатацию уникальные гидроагрегаты на Саяно-Шушенской, Усть-Илимской, Нурекской, Ингурской, Днепровской, Нижнекамской и других гидростанциях. Завершено строительство крупнейших тепловых электростанций — Запорожской и Углегорской. Высокими темпами растет атомная энергетика. В строй действующих вступили новые энергоблоки на Ленинградской, Курской, Белоярской, Армянской и Билибинской атомных электростанциях». Успехи в электроэнергетике товарищ Брежнев увязал с успехами в энергетике в целом, отметив, что в 1970 году в Северо-Западной Сибири было добыто нефти (включая газовый конденсат) 31 млн т, а в 1980 году добыча нефти превысила 312 млн т, добыча газа за этот период возросла с 9,5 млрд до 156 млрд куб. м.

И сейчас российские граждане могут заметить, что успехи того времени в нефтегазовой энергетике хорошо отражаются на нынешнем финансовом состоянии России, а вот тогдашние успехи в электроэнергетике на нынешнюю освещенность России видимого влияния не оказали.

Использование электроэнергии — Управление энергетической информации США (EIA)

В 2022 году потребление электроэнергии в США составило около 4 триллионов киловатт-часов (кВтч)

Электричество является неотъемлемой частью современной жизни и играет важную роль в экономике США. Люди используют электричество для освещения, отопления, охлаждения и охлаждения, а также для работы приборов, компьютеров, электроники, машин и систем общественного транспорта. Общее потребление электроэнергии в США в 2022 году составило около 4,05 трлн кВтч, что является самым высоким зарегистрированным показателем и в 14 раз превышает потребление электроэнергии в 1950. Общее годовое потребление электроэнергии в США росло за все годы, кроме 11, в период с 1950 по 2022 год, а 8 лет с годовым снижением произошли после 2007 года.

Общее потребление электроэнергии для конечного использования включает розничные продажи электроэнергии потребителям прямое использование электроэнергии . ¹ Электроэнергия прямого использования используется тем же объектом промышленного или коммерческого сектора, на котором она производится. На промышленный сектор приходится большая часть прямого использования электроэнергии. Общее прямое потребление электроэнергии промышленным и коммерческим секторами составило около 3% от общего конечного потребления электроэнергии в 2022 году9. 0005

Общее конечное потребление электроэнергии в США в 2022 г. было примерно на 2,6% выше, чем в 2021 г. В 2022 г. розничные продажи электроэнергии жилому сектору были примерно на 3,5% выше, чем в 2021 г., а розничные продажи электроэнергии коммерческому сектору составили примерно 3,4%. % выше, чем в 2021 г. Розничные продажи электроэнергии промышленному сектору в 2022 г. были примерно на 0,7% выше, чем в 2021 г., но примерно на 5,3% ниже, чем в 2000 г., в год самого высокого уровня розничных продаж в США промышленному сектору. Доля промышленного сектора в общем объеме розничных продаж электроэнергии в США составляла около 31% в 2000 г. и 26% в 2022 г.

знаете ли вы

?

Электричество впервые было продано в Соединенных Штатах в 1879 году компанией California Electric Light Company в Сан-Франциско, которая производила и продавала столько электричества, сколько нужно для питания 21 электрической лампочки (дуговые лампы щеточного освещения).

Отопление и охлаждение являются основными источниками потребления электроэнергии в жилищном секторе

На отопление и охлаждение (кондиционирование воздуха) приходится наибольшее годовое потребление электроэнергии в жилищном секторе. Поскольку эти виды использования в основном связаны с погодой, объемы и их доли в общем годовом бытовом потреблении электроэнергии меняются из года в год. 9Данные обследования энергопотребления в жилых помещениях 0007 (RECS) за 2015 год показывают, что отопление было самым большим потреблением электроэнергии в домах. Годовой энергетический прогноз (AEO) содержит оценки и прогнозы годового потребления электроэнергии в жилом секторе по типу конечного использования.

Нажмите, чтобы увеличить

Нажмите, чтобы увеличить

На компьютеры и оргтехнику приходится наибольшая доля потребления электроэнергии в коммерческом секторе

На пять видов использования электроэнергии приходится самая большая доля общего годового потребления электроэнергии в коммерческом секторе: компьютеры и оргтехника (комбинированные), охлаждение, охлаждение помещений, освещение и вентиляция.

Исторически наибольшую долю общего годового потребления электроэнергии в коммерческом секторе обычно составляло потребление электроэнергии для освещения, но со временем эта доля снизилась, в основном из-за увеличения использования высокоэффективного осветительного оборудования. И наоборот, количество и доля электроэнергии, потребляемой компьютерами и офисным оборудованием, со временем увеличивались. Требования к охлаждению помещений определяются погодой, климатом и конструкцией здания, а также теплом, выделяемым осветительным оборудованием, компьютерами, оргтехникой, различными приборами и обитателями здания.

Обследование энергопотребления коммерческих зданий (CBECS) предоставляет подробные данные об использовании электроэнергии в коммерческих зданиях в отдельные годы. УЭО предоставляет оценки и прогнозы годового потребления электроэнергии в коммерческом секторе.

Нажмите, чтобы увеличить

Нажмите, чтобы увеличить

Механические приводы являются основным потребителем электроэнергии производителями США

Промышленный сектор использует электричество для работы машин и производственных объектов. В некоторых отраслях, таких как производство алюминия и стали, электричество используется для технологического тепла, а в других отраслях, таких как предприятия пищевой промышленности, электричество используется для охлаждения, замораживания и замораживания продуктов питания. Многие производители, особенно целлюлозно-бумажные и лесопромышленные комбинаты, вырабатывают собственную электроэнергию для непосредственного использования, в основном в комбинированных теплоэлектростанциях. Некоторые производители продают часть электроэнергии, которую они производят.

Обследование энергопотребления в производстве (MECS) предоставляет подробные данные об использовании электроэнергии по типам производителей и по основным видам конечного использования в отдельные годы. УЭО предоставляет оценки и прогнозы ежегодных закупок электроэнергии промышленным сектором, а также по типу отрасли и производителю. Согласно базовому сценарию AEO2023, в 2022 году на производителей будет приходиться около 78% от общего объема ежегодных закупок электроэнергии в промышленном секторе, за ними следуют строительство (8%), горнодобывающая промышленность (8%) и сельское хозяйство (7%). ²

Ожидается, что потребление электроэнергии в США будет расти медленно

Хотя краткосрочный спрос на электроэнергию в США может колебаться в результате ежегодных изменений погоды, тенденции долгосрочного спроса, как правило, определяются за счет экономического роста, компенсируемого повышением эффективности конечного использования энергии. В базовом сценарии AEO2023 ежегодный рост общего спроса на электроэнергию в США прогнозируется в среднем примерно на 1% с 2022 по 2050 год.

Потребление электроэнергии в мире может расти быстрее всего в странах, не входящих в ОЭСР

На страны-члены Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) в 2021 г. приходилось около 40% общего мирового потребления электроэнергии. будет расти примерно на 2% в год, а потребление электроэнергии странами-членами ОЭСР будет расти примерно на 1% в год до 2050 года. Доля стран ОЭСР в мировом потреблении электроэнергии составит 33% в 2050 году. ³

¹ Данные о потреблении электроэнергии включают только электроэнергию, вырабатываемую электростанциями коммунального масштаба – электростанциями с электрической мощностью 1 мегаватт и более. Данные не включают электроэнергию на распределенных или маломасштабных объектах с электрической генерирующей мощностью менее 1 мегаватта, например, маломасштабная солнечная фотоэлектрическая генерация. Прямое использование не включает использование станции (электроэнергия, потребляемая для работы электростанции).

² Годовой энергетический прогноз на 2023 год Базовый вариант, таблицы 6 и 24–34, март 2023 г.
³ International Energy Outlook 2021 , базовый вариант, таблицы F.1, F.2 и F10, октябрь 2021 г.

Последнее обновление: 20 апреля 2023 г., самые последние доступные данные на момент обновления.

Оценка энергопотребления бытовой техники и электроники

Энергосбережение

Изображение

Определение того, сколько электроэнергии потребляют ваши приборы и бытовая электроника, может помочь вам понять, сколько денег вы тратите на их использование. Используйте приведенную ниже информацию, чтобы оценить, сколько электроэнергии потребляет устройство и сколько стоит электроэнергия, чтобы вы могли решить, стоит ли инвестировать в более энергоэффективное устройство.

Существует несколько способов оценить, сколько электроэнергии потребляют ваши приборы и бытовая электроника:

• Проверка этикетки Руководство по энергопотреблению. На этикетке указана оценка среднего энергопотребления и затрат на эксплуатацию конкретной модели устройства, которое вы используете. Обратите внимание, что не все приборы или бытовая электроника должны иметь руководство по энергопотреблению.
• Использование монитора потребления электроэнергии для получения показаний о том, сколько электроэнергии потребляет прибор
• Расчет годового потребления энергии и затрат с использованием приведенных ниже формул
• Установка системы энергомониторинга всего дома.

Мониторы использования электроэнергии

Мониторы потребления электроэнергии просты в использовании и могут измерять потребление электроэнергии любым устройством, работающим от сети 120 вольт. (Но его нельзя использовать с крупными приборами, которые используют 220 вольт, такими как электрические сушилки для белья, центральные кондиционеры или водонагреватели. ) Вы можете купить мониторы потребления электроэнергии в большинстве хозяйственных магазинов примерно за 25-50 долларов. Перед использованием монитора прочтите руководство пользователя.

Чтобы узнать, сколько ватт электроэнергии потребляет устройство, просто подключите монитор к электрической розетке, используемой устройством, а затем подключите устройство к монитору. Он покажет, сколько ватт потребляет устройство. Если вы хотите узнать, сколько киловатт-часов (кВтч) электроэнергии потребляют устройства в течение часа, дня или дольше, просто оставьте все настроенными и прочитайте показания на дисплее позже.

Мониторы особенно полезны для определения количества кВтч, использованного за любой период времени для устройств, которые не работают постоянно, таких как холодильники. Некоторые мониторы позволят вам ввести сумму, которую ваша коммунальная служба взимает за киловатт-час, и предоставить оценку того, сколько стоит запуск устройства с момента его подключения к монитору.

Многие бытовые приборы продолжают потреблять небольшое количество энергии в режиме ожидания, когда они выключены. Эти «фантомные нагрузки» встречаются в большинстве приборов, использующих электричество, таких как телевизоры, стереосистемы, компьютеры и кухонные приборы. Большинство фантомных нагрузок увеличивают энергопотребление устройства на несколько ватт-часов, и вы также можете использовать монитор для оценки этого показателя. Этих нагрузок можно избежать, отключив устройство от сети или используя удлинитель, а также отключив питание устройства с помощью выключателя на удлинителе.

Расчет годового потребления электроэнергии и затрат

Наш прибор и электронный калькулятор энергопотребления позволяет вам оценить годовое потребление энергии и затраты на эксплуатацию конкретных продуктов. Приведенные значения мощности являются только образцами; фактическая мощность продуктов варьируется в зависимости от возраста и характеристик продукта. Введите значение мощности для вашего собственного продукта для наиболее точной оценки.
Источники данных о мощности и тарифах на коммунальные услуги: Buildings Energy Databook 2010, таблица 2.1.16; Экономия энергии дома; Средняя розничная цена на электроэнергию для населения по данным EIA.

Выполните следующие шаги, чтобы определить годовое потребление энергии продуктом, а также стоимость его эксплуатации.

1. Оцените количество часов работы устройства в день. Есть два способа сделать это:

   — Приблизительная оценка
   Если вы знаете, как часто вы пользуетесь прибором каждый день, вы можете приблизительно оценить количество часов, в течение которых он работает. Например, если вы знаете, что обычно смотрите телевизор около 4 часов каждый день, вы можете использовать это число. Если вы знаете, что запускаете вентилятор всего дома на 4 часа каждую ночь, прежде чем выключить его, вы можете использовать это число. Чтобы оценить количество часов, в течение которых холодильник фактически работает на максимальной мощности, разделите общее время, в течение которого холодильник подключен к сети, на три. Холодильники, хотя и включены все время, на самом деле циклически включаются и выключаются по мере необходимости для поддержания внутренней температуры.

   — Вести журнал
   Вам может быть удобно вести журнал использования некоторых устройств. Например, вы можете записывать время приготовления каждый раз, когда используете микроволновую печь, работаете за компьютером, смотрите телевизор или оставляете включенным свет в комнате или на улице.
    

2. Найдите мощность продукта. Существует три способа узнать потребляемую электроприбором мощность:

   — указана на приборе
   Мощность большинства электроприборов обычно указана на нижней или задней панели прибора или на его заводской табличке. Указанная мощность является максимальной мощностью, потребляемой устройством. Многие устройства имеют ряд настроек, поэтому фактическое количество энергии, которое может потреблять устройство, зависит от используемой настройки. Например, радиоприемник с высокой громкостью потребляет больше энергии, чем радиоприемник с низкой громкостью. Вентилятор, настроенный на более высокую скорость, потребляет больше энергии, чем вентилятор, настроенный на более низкую скорость.

   — Умножьте потребляемый прибором ток в амперах на используемое напряжение.
   Если мощность не указана на приборе, вы все равно можете оценить ее, найдя потребляемый ток (в амперах) и умножив его на напряжение, потребляемое прибором. прибор. Большинство приборов в Соединенных Штатах используют 120 вольт. Более крупные бытовые приборы, такие как сушилки для белья и электрические плиты, используют напряжение 240 вольт. Сила тока может быть указана на устройстве вместо мощности или указана в руководстве пользователя или листе технических характеристик.

   — Используйте онлайн-источники, чтобы найти типичную мощность в ваттах или мощность конкретных продуктов, которые вы планируете приобрести . Следующие ссылки являются хорошими вариантами:

   Home Energy Saver предоставляет список приборов с их расчетной мощностью и годовым потреблением энергии, а также другими характеристиками (включая годовое потребление энергии на основе «типичных» моделей использования). Продолжайте использовать уравнения. здесь, если вы хотите найти использование энергии на основе ваших собственных моделей использования).

   ENERGY STAR предлагает информацию об энергопотреблении для конкретных продуктов, получивших ENERGY STAR. Информация зависит от продукта, но если вы планируете приобрести новый эффективный продукт, ENERGY STAR позволяет выбрать и сравнить определенные модели. В некоторых случаях вы можете использовать предоставленную информацию, чтобы сделать свои собственные оценки, используя приведенные здесь уравнения. Эта информация также может помочь вам сравнить ваши текущие устройства с более эффективными моделями, чтобы вы могли понять потенциальную экономию от перехода на более эффективное устройство.
    

3. Определите ежедневное потребление энергии по следующей формуле:

   (мощность × количество часов, используемых в день) ÷ 1000 = ежедневное потребление киловатт-часов (кВтч)
    

900 97

Определите годовое потребление энергии, используя по следующей формуле:

Ежедневное потребление кВтч × количество дней использования в году = годовое потребление энергии
 

4. Найдите годовую стоимость эксплуатации прибора по следующей формуле:

   Годовое потребление энергии × тариф на коммунальные услуги за кВтч = годовая стоимость эксплуатации прибора

Примеры:

I. Следуя описанным выше шагам, найдите годовую стоимость эксплуатации электрического чайника.

1. Расчетное время использования: Чайник используется несколько раз в день в течение примерно 1 часа.

2. Мощность в ваттах: мощность указана на этикетке и указана как 1500 Вт.

3. Ежедневное потребление энергии:
(1500 Вт × 1) ÷ 1000 = 1,5 кВтч

4. Годовое потребление энергии: Чайник используется почти каждый день в году.
1,5 кВтч × 365 = 547,5 кВтч

5. Годовая стоимость: тариф на коммунальные услуги составляет 11 центов за кВтч.
547,5 кВтч × 0,11 долл. США/кВтч = 60,23 долл. США/год

 

II. Следуя описанным выше шагам, найдите годовую стоимость эксплуатации уничтожителя бумаги.

1. Расчетное время использования: Измельчитель используется около 15 минут в день (0,25 часа).

2. Мощность: Мощность не указана на этикетке, но потребляемый ток составляет 3 ампера.
120 В × 3 А = 360 Вт

3. Ежедневное потребление энергии:
360 Вт × 0,25 ÷ 1000 = 0,09 кВтч

4. Годовое потребление энергии: Измельчитель используется примерно раз в неделю (52 дня в году).
0,09 кВтч × 52 = 4,68 кВтч

5. Годовые эксплуатационные расходы: Тариф на коммунальные услуги составляет 11 центов за кВтч.
4,68 кВтч × 0,11 долл. США/кВтч = 0,51 долл. США в год

Системы мониторинга энергии всего дома

Если вам нужны более подробные данные об энергопотреблении вашего дома (а также возможность измерения энергопотребления 240-вольтовыми приборами), вы можете подумать об установке системы мониторинга энергопотребления всего дома. Функции этих систем различаются, а стоимость и сложность зависят от количества цепей, которые вы хотите контролировать, уровня детализации данных и доступных функций. Мониторы часто устанавливаются непосредственно в главном щите выключателя дома, а для установки некоторых из них может потребоваться помощь электрика.