Урок фізики Альтернативні джерела енергії
Урок фізики ( 11 клас)
Тема: Альтернативні джерела енергії.
Мета: навчальна: розширити знання учнів про способи добутку і перетворення електричної енергії; розкрити питання енергозбереження і використання альтернативних джерел енергії.
розвиваюча: розвивати пізнавальні інтереси учнів, сприяти розширенню їх політехнічного кругозору, сприяти набуванню учнями практичних навичок користування комп'ютером.
виховна:формувати в учнів екологічну свідомість; цінувати і раціонально використовувати природні ресурси, формувати навички економного використання електроенергії; свідомо розуміти, що захист природи - захист власного здоров´я.
Тип уроку: урок - семінар
План семінару
1. Ефективне використання енергії і стан навколишнього середовища - життєво важливі питання для розвитку як окремо узятої країни, так і всього світового співтовариства.
2. Енергія Сонця.
3. " Блакитне вугілля".
4. Земний " слід" Місяця і енергія морських хвиль.
5. Геотермальна Енергія.
6. Біологічне паливо.
Структура уроку - семінару
1. Вступне слово вчителя з теми про мету і завдання семінару.
2. Виступи доповідачів, перегляд комп'ютерної презентації, керовані питаннями, що ставить вчитель.
3. Заключне слово вчителя
Методичні поради: Перед семінаром ставиться задача ознайомлення учнів з проблемами енергетики XXI століття - енергозбереження і зменшення використання невідновлюваних джерел енергії й збільшення використання відновлюваних джерел енергії. Проведення семінару дозволяє найефективнішим способом розширити і систематизувати знання учнів про різні види енергії і їх взаємні перетворення. Тому з планом семінару учнів краще ознайомити на початку вивчення даної теми. Учні об'єднуються в дві групи: перша - це учні, які готують доповіді і друга - учні, які готують комп'ютерну презентацію за допомогою програми PowerPoint. Для підготовки питань надається список літератури для всіх учнів. Але учням треба рекомендувати самостійно підібрати додаткову літературу по цим питанням або знайти її в Інтернеті. У процесі підготовки до семінару проводяться консультації для учнів, які готують доповіді.
Хід уроку
І. Вступне слово вчителя.
Сьогодні, мабуть, кожному з нас важко уявити своє життя без прояву будь-якого виду енергії. Адже ми рухаємось, споживаємо їжу, розумово працюємо і при цьому також виробляємо енергію.
Що ж казати про Землю! Якщо колись атомна енергія була великим винаходом ХХ століття і панацеєю, від усіх енергетичних негараздів, то зараз вона небезпідставно потрапила у немилість.
Та ще й до того виявилось, що те, чим ми користувалися впродовж багатьох років, наближається до своєї реальної межі. Адже світових запасів нафти та газу вистачить на більше, як на півстоліття, а вугіллям ми покористуємося близько 3-х століть.
Величезними джерелами енергії є щедрі промені Сонця, повітряний океан, підземне тепло магматичних шарів Землі. Навіть Місяць " працює" на людину. Дійсно, енергія - навколо нас. Треба зуміти її взяти.
Перед наукою і технікою поставлені великі задачі - використання нових джерел енергії, якими так багата природа. Ознайомлення з цими задачами і є метою нашого семінару.
Наука, яка ніколи не стояла на місці, знайшла інші джерела енергії як-то вітер, сонце, воду і навіть солому. Виявилось, що світ не зійшовся лише на всемогутньому атомі. І тому, зараз, деякі країни намагаються якнайшвидше впровадити нові, альтернативні, екологічно чисті технології.
До альтернативних, нетрадиційних джерел енергії сьогодні відносять: сонячне випромінювання, енергію вітру, біомасу, гідроенергію малих рік, теплову енергію довкілля, енергію морських хвиль, термальних вод, а також теплові скиди промисловості, які, до речі є досить перспективними для ефективного використання на території України.
Приступимо до обговорення першого питання семінару - питання ефективного використання електроенергії - життєво важливого для розвитку як окремо узятої країни, так і усього світового співтовариства.
Доповідь " Проблеми енергозбереження".
Сьогодні людство витрачає дуже багато електроенергії. При використанні таких джерел, як вугілля, нафта, сланці, торф, навколишнє середовище настільки забруднюється, що це викликає серйозне занепокоєння вчених усього світу. Зниження рівня споживання енергії - це один з дієвих способів поліпшити ситуацію. Ще більш ефективним способом охорони навколишнього середовища є зменшення використання невідновних джерел енергії і збільшення частки використання відновлюваних джерел енергії. Використовуючи відновлювальні джерела енергії, ми в такий спосіб запобігаємо потраплянню шкідливих викидів в атмосферу.
Первинні ресурси ( джерела енергії) поділяються на невідновні й відновлювальні, і, відповідно, види енергії можуть бути невідновні й відновлювальні.
Невідновні джерела енергії - це ті запаси речовин, що природно утворилися й накопичені в надрах планети, а отже, здатні за певних умов звільняти накопичену енергію. До таких джерел енергії можна віднести викопне органічне паливо: вугілля, нафту, природний газ, торф, пальні сланці, ядерне пальне. Органічне паливо утворюється переважно з рослинної маси. Мільйони років у надрах Землі продовжувався процес розкладання решток рослин і тварин, що колись використовували сонячну енергію. Швидкість, з якою люди витрачають невідновні джерела енергії, у багато разів перевищує швидкість їх утворення. Тому основним недоліком невідновних джерел енергії є те, що рано чи пізно вони будуть вичерпані. Другий істотний недолік невідновних джерел енергії полягає в тому, що під час їх використання завдається значна шкода навколишньому середовищу.
Причини використання невідновних джерел енергії можуть бути різні:
• Економічні ( прагнення швидко дістати прибуток);
• Психологічні ( небажання змінити звичний спосіб життя);
• Політичні ( енергія - це влада).
Людство повинне прагнути використовувати якнайменше енергії невідновних джерел і якнайбільше - енергії відновлюваних джерел. Відновлювальні джерела енергії - це такі джерела, відновлювання яких постійно відбувається в природі : сонячне випромінювання, біомаса, вітер, вода річок і океанів, гейзери. Крім природних відновлювальних джерел енергії, сьогодні все ширше використовується антропогенні джерела, до яких відносяться теплові, органічні й інші відходи діяльності людства.
Слайд
Первинна енергія
Традиційні види
Нетрадиційні
Види
Атомна
Енергія Органічне паливо Гідроенергія річок • Сонячна енергія
• Енергія вітру
• Біологічне паливо
• Енергія морських хвиль
• Геотермальна енергія
• Енергія припливів
• Тверді види
• Рідкі види
• Газоподібні види
Одним з досконалих видів енергії є електроенергія. Її широке застосування обумовлене такими фактами:
можливість перетворення електроенергії в інші види енергії: механічну, хімічну, теплову, світлову;
відсутність забруднення навколишнього середовища;
можливість виробляти електроенергію поблизу родовищ органічного палива і водних джерел.
Електричну енергію виробляють:
на теплових електростанціях (працюють на органічному паливі);
гідроелектростанціях (перетворюють механічну енергію руху води в електричну);
атомних електростанціях (перетворюють енергію ядерного розпаду в електричну).
У 2002 р. в Україні склалася така структура виробництва електроенергії:
45% - теплові електростанції;
5.6% - гідроелектростанції;
45.1% - атомні електростанції;
4.3% - нетрадиційні джерела.
Структура використаного на теплових електростанціях палива така:
68.5% - вугілля;
4.1% - нафта (мазут);
27.4% - газ.
Сьогодні у світі працює приблизно 400 АЕС. Вони забезпечують 17% електроенергії, що виробляється на Землі. На Україні відсоток електроенергії, що виробляється на АЕС, складає близько 45.1%. На Україні діють 4 АЕС - Рівненська, Південноукраїнська, Запорізька, Хмельницька. Чорнобильська АЕС зупинена 15 грудня 2000р.
Існують дві найбільш серйозні проблеми атомної енергетики:
економічна - ядерне пальне досить дороге;
екологічна - імовірність аварій і проблема поховання ядерних відходів.
Ще не створена екологічно сприятлива програма безпечної утилізації радіоактивних відходів.
Сьогодні близько 200 реакторів експлуатуються протягом 20-25 років, що істотно підвищує ризик виникнення надзвичайних ситуацій, пов'язаних із забрудненням навколишнього середовища й опроміненням людей.
Невирішеність цієї проблеми призвела в Україні до надзвичайно трагічних наслідків. Катастрофа на Чорнобильській АЕС показала, що наслідки аварії на атомних електростанціях жахливі, і за кількістю жертв і рівнем забруднення середовища їх можна порівняти хіба що з наслідками ядерних вибухів. При цьому забруднення має глобальний характер, оскільки погіршується екологічна ситуація багатьох країн, навіть таких, що віддалені від місця аварії на значну відстань.
Відповідно до класифікації Міжнародного енергетичного агентства, до відновлювальних джерел енергії відносяться такі:
тверда біомаса і тваринні продукти;
газ або рідина, одержувані з біомаси;
муніципальні відходи (відходи житлового, торгового, суспільного секторів);
промислові відходи (наприклад, автомобільні покришки);
гідроенергія (потенціальна чи кінетична енергія води);
геотермальна енергія (теплова енергія, що надходить із земних надр);
сонячна енергія (використовується для одержання електроенергії або гарячої води);
енергія вітру (використовується для одержання електроенергії у вітрових турбінах);
енергія припливів, морських хвиль і океану (механічна енергія припливних хвиль використовується для виробництва електроенергії).
Розглянемо деякі переваги й недоліки джерел енергії.
Слайд
Джерела електроенергії
Переваги Недоліки
Відновлювані Сонце
Доступність Нестабільність, значна вартість сонячних батарей
Вітер
Доступність Шум, великі площі, що займають вітрові електростанції
Біомаса
Доступність і швидкість використання Необхідність транспортування біомаси, використання води у виробництві біомаси
Вода
Низька вартість Перетинає державні кордони, водосховища займають великі площі сільськогосподарських земель
Невідновлювані Вугілля
Стабільність, доступність Забруднення навколишнього середовища, проблеми утилізації відходів
Нафта
Висока технологічність та простота використання Обмежений доступ до родовищ, забруднення навколишнього середовища, загроза виникнення пожеж
Газ
Відносна безпека для навколишнього середовища, простота використання Обмежений доступ, пожежонебезпечність, викиди вуглекислого газу
Ядерна енергія
Доступність, низька вартість, великі запаси забруднення навколишнього середовища, проблема утилізації відходів, тяжкі наслідки аварій
Потреби в енергії визначається трьома основними процесами:
темп росту численності населеності;
рівень економічного розвитку суспільства;
рівень технологічного розвитку суспільства.
Важливою екологічною проблемою стало випадання кислотних дощів. Кислотні дощі утворюються при забрудненні повітря викидами теплових електростанцій та автомобільних двигунів, у яких міститься велика кількість окислів сірки і азоту. При взаємодії цих викидів з киснем і водяною парою утворюються крапельки сірчаної й азотної кислот, що випадають на Землю у вигляді кислотних дощів. Приклад впливу кислотних дощів - "згорілі" листи на деревах. Вода кислотних дощів стікає в ріки і озера, у результаті чого гинуть риби. Проникає кислотний дощ і в ґрунтові води, внаслідок чого питна вода стає небезпечною для здоров'я. Через кислотні дощі руйнуються пам'ятники й архітектурні спорудження.
Теплове забруднення водойм і прибережних морських акваторій виникає в результаті викидів електростанціями нагрітих стічних вод. Надлишкове тепло негативно впливає на водні екосистеми і губить живі організми.
Уже зараз у деяких регіонах надостатньо палива, що використовується для готування їжі й обігріву будинків. За даними ООН, сьогодні близько 2 млрд. людей, проживають у сільській місцевості, не мають достатньої кількості деревини. На даний момент використання деревини перевищує її відновлення, що призводить до виснаження лісів на Землі.
Висновки.
Населення Землі повинне змінити свої погляди на використання не відновлюваних джерел енергії, оскільки їхні запаси вичерпуються, а інтенсивне використання загрозливо забруднює навколишнє середовище. Найпростіший спосіб зменшити забруднення навколишнього середовища - використовувати енергію раціонально.
Ще більш перспективний спосіб збереження навколишнього середовища - зменшення використання не відновлювальних джерел енергії й збільшення використання відновлювальних джерел енергії.
Слайд. Енергоринок України
ІІ. Друге питання нашого семінару - Енергія Сонця.
Багато мільйонів років Сонце випромінює на Землю свої промені. Разом із ними йде потужний потік енергії. Чи застосовуємо ми цей дар у повній мірі? Ні і ні! Ми повинні брати від Сонця більше, ніж беремо зараз. Для цього треба розв'язати задачу безпосереднього перетворення сонячної енергії в електричну.
Про " запаси" сонячного світла можна не хвилюватися. Вчені вважають, що Сонце буде жити ще 20 млр років.
Наприклад, середньорічна кількість сумарної сонячної радіації, що надходить на 1 квадратний метр поверхні в Україні є в межах мільйон кіловат-годин на квадратний метр. Вчені стверджують, що цей потенціал сонячної енергії є достатнім для широкого впровадження теплоенергетичного обладнання практично в усіх областях
Енергія сонця належить до постійно відновлювальних, практично не вичерпних джерел енергії. Завдяки розробці високоефективних методів перетворення сонячної енергії в електричну Сонце може забезпечити потребу в електроенергії протягом багатьох сотень років. Енергія Сонця певно вистачить на виробництво 11000 кВт / год. електроенергії за рік.
Сонячна енергія є "чистою", тому що її споживання не пов'язано зі складними технологічними процесами, які дають шкідливі продукти - отруйні гази, дим, золу, що забруднюють навколишнє середовище.
Найбільша перевага сонячних установок полягає в тому, що вони лише перетворюють енергію Сонця і не збільшують вмісту вуглекислоти в атмосфері, а тому не порушують теплову рівновагу нашої планети.
Найбільшого поширення здобули сонячні нагрівачі, працюючи за принципом "гарячої скрині". Установка складається з дерев'яного ящика з кришкою з віконного скла. На дно насипаний шар піску, в якому знаходиться трубчастий змійовик. У змійовик поступає холодна вода із водопроводу. Ящик ставлять під нахилом, скляною кришкою на південь. Сонячне випромінювання проникає крізь скляну кришку ящика й нагріває змійовик з водою і пісок. Останній випромінює непомітні промені, які віконне скло не пропускає назовні.
Крім того, скло зменшує теплові збитки від вітру. Тому пісок, а від нього вода у змійовику нагріваються, до того ж їх температура піднімається на 40-50°С порівняно з температурою навколишнього середовища. Зі змійовика вода тече до місця споживання. За таким принципом діють сонячні нагрівачі.
Геліоприлади більшою частиною прості, дешеві, безпечні в пожежному плані, а головне - використовують дарову енергію і тим самим економлять корисні копалини. Заради отримання високих температур використовують печі, які концентрують сонячну енергію. Головною частиною подібної сонячної печі є велике параболічне дзеркало, що збирає у своєму фокусі падаючи на нього промені, які утворюють яскраву фокальну пляму. Середня густина енергії w' цієї плями в стільки разів більша густини w падаючого на дзеркало сонячного проміння, у скільки разів площа S дзеркала, помножена на коефіцієнт r його відбиття, більше за площу S фокальної плями.
Сенсацію на Всесвітній виставці в Парижі 1878 року стала газета "Сонце", яку надрукувала парова машина за допомогою сонячного проміння, сконцентрованого величезним дзеркалом...
Ось що писала про це "диво" преса Росія більше ніж сто років тому: "Для цієї мети використано чималий конус із срібних пластин 3,5 метра в діаметрі. Сонячні промені, зібрані ним, концентруються на чорній поверхні парового казана, вміщеного у фокусі дзеркала й оточеного скляним ковпаком, який перешкоджає розсіюванню відбитого казанком тепла.
З такої конструкції виявилося можливим одержати тиск пари від 4 до 5 атмосфер. Пара через трубку заходить у циліндр парової машини звичайнісінького пристосування, а з маховика цієї машини рух передається пасом на яку завгодно машину.
Поряд із великим інсолатором було встановлено сонячні нагрівачі менших розмірів, пристосовані для того, щоб зварити каву, суп та ін."
У південних районах нашої країни, де дуже багато сонячних днів, можна будувати надзвичайні будинки, в яких чорний похил дах - велика панель сонячних батарей. Площа доху будинку - 50-70 м кв., в сонячний літній день він може віддавати електричну потужність до 4-6 кВт. Постійна напруга подається на потужний напівпровідниковий перетворювач, із виходу якого звичайна змінна трифазна напруга 220 / 380 В надходить до внутрішньої мережі будинку. В мережу можна вмикати будь-які стандартні електроприлади - лампи, телевізори, холодильники тощо.
Залежно від освітлювання сонячних батарей споживаної потужності, автомат - перемикач забезпечує усілякі режими сонячного будинку - фотоелементи можуть тільки живити навантаження або одночасно заряджати доволі велику акумуляторну батарею, яку можна розташувати у підвалі; коли потужність, що надходить від фотоелементів, стане менше ніж 80 Вт, постачання будинку буде здійснюватися тільки від акумуляторів. Декілька будинків будуть працювати в загальній електричній мережі, в цьому випадку електронні синхронізатори примушують усі перетворювачі напруги працювати узгоджено, синфазно.
У мережу можна підключати будинки, де акумулятори мати небажано, наприклад, дитячий садок, а також споживачі електроенергії, які не мають власних сонячних батарей.
Щоб отримати достатньо потужності від джерела енергії, в таку мережу підключають декілька сонячних батарей, встановлених на відкритому майданчику.
Геліоакумулятор можна створити із водопровідної башти. Вода нагрівається сонячним промінням до 50°С. Її можна використовувати для теплиць, можна заощадити понад 10 тисяч кіловат - годин електроенергії і близько 100 тонн вугілля.
Я пропоную ще й незвичайне покривало. Це гнучке двошарове пластмасове полотнище чорного кольору, яке можне скручувати в рулон й різати на шматки різної довжини на прохання покупців покривало не просте, а з секретом - між шарами пластмаси залишено канали, якими пропускають воду. Оскільки полотнище чорне, вода під дією сонячних променів нагрівається. Накривши дах будинку, можна забезпечити його мешканців гарячою водою.
Або можна налагодити випуск сонячних колекторів індивідуального користування у формі плоского чемоданчика, з допомогою якого сонячного дня можна закип'ятити воду.
Сонячне світло, що проникає в морську воду, - це одна з форм енергії. При поглинанні морської води сонячне світло перетворюється в тепло та підвищує температуру води, але тепловий ефект променевої енергії на глибині лише одного метра уже в 8350 разів менший, ніж біля його поверхні.
Вчитель. А якщо б ви жили, наприклад, в Німеччині, та забажали встановити у себе на даху сонячну батарею німецького виробництва чи розмістити біля своєї ферми вітрову установку, то надлишок накопиченої енергії ви могли б навіть продавати державі.
Це цікавий спосіб підзаробити, який, мабуть, був би дуже доречним саме для мешканців нашої країни
Слайд. Сонячна електростанція колекторного типу (СЕС)
В основі роботи станції лежить перетворення сонячної радіації в енергію перегрітої пари, що обертає лопаті турбіни, пов'язані з електрогенератором.
Слайд. Сонячна електростанція прямої дії (СЕС)
В основі дії станції лежить пряме перетворення енергії сонячних променів в електричний струм на основі використання напівпровідникових елементів.
Слайд. Сонячна електростанція (СЕС)
Переваги:
Використання відновлюваного джерела енергії
Екологічна чистота
Недоліки:
Висока вартість вироблення електроенергії
Низький ККД станції
Слайд Атлас енергетичних ресурсів. Сонячна енергія
ІІІ. Наступне питання - Енергія вітрів.
Енергія, народжена вітрами, використовувалася людьми ще в сиву давнину.
Невідомо, коли, де і хто напнув на примітивний щоглі вітрило. Можливо, це було зроблено одночасно у різних куточках планети.
Приблизно 3000 років тому почали будувати вітрові млини в Єгипті, а потім у Китаї. У Вавілоні ними підсушували заболочені місця. В Європі вітрові двигуни з'явилися в 18 ст., вони приводили в рух насоси. Особливо поширеними вони були в Голландії. Перший вітроелектрогенератор був сконструйований у Данії у 1890 році. В Росії в 1913 році їх налічувалося близько 250 тис. В основному вони використовувались для розмелювання зерна.
Джерелом енергії для вітрових двигунів є вітер, який, як відомо, утворюється внаслідок нерівномірного нагрівання поверхні суші, водяних басейнів і повітря. Через це безперервно переміщуються вітряні маси. Сила і напрям вітру залежать від температури і рельєфу місцевості, наявності водяних басейнів, лісових ділянок. Енергії вітру на земній кулі у 2 рази більше, ніж запасів гідроенергії. Цю енергію можна отримувати не забруднюючи навколишнє середовище.
Основоположник сучасної аеродинаміки російський вчений М. Є. Жуковський обчислив теоретичний ККД вітродвигуна, який виявляється дуже високим - приблизно 60%. Але в реальних конструкціях він нижче 10 - 15%. Академік П. П. Лазарєв підрахував, що енергія вітру в 3000 разів перевищує енергіє, одержану у світі від спалювання звичайного вугілля.
А чи не можна доручити вітрові замінити частково і вугілля, і нафту, і газ? У цьому напрямку плідно працював Ю. В. Кондратюк - один із піонерів космонавтики. У травні 1932 року Ю. Кондратюка запрошують взяти участь у конкурсі на найкращий проект потужної вітряної електростанції в Криму. Він посідає перше місце. У 1934-1938 роках керує проектуванням Кримської ВЕС. Мабуть найпотужнішим вітряним двигуном у передвоєнні роки була установка в районі Балаклави. Вона віддавала енергію в електромереже Севастополя.
Спеціалісти вважають, що там, де важко підвозити вугілля чи нафту, де складно протягти газопровід і підвести електромережі, доцільно використати силу сина Сонця - вітрову енергію.
Учені вважають, що в районах із середньорічною швидкістю вітру понад 3,5 метра за секунду будувати вітроенергетичні установки вигідніше, аніж теплові. Вітряки мають ряд переваг: не забруднюють атмосферу; більшу частину площі, на якій встановлено вітродвигун, можна використати під угіддя або інші потреби.
Використання енергії вітру принесе в копилку енергетики кілька мільярдів кіловат-годин електроенергії. У світі зараз працює 30 тис. вітряків різної потужності. Німеччина отримує від вітру 10% своєї електроенергії, а на всій Західній Європі вітер дає 2500 МВт електроенергії. Оскільки, конструкція вітряних електростанцій удосконалюється, ціна " повітряної електрики" падає. Найрозвинутішою вітровою країною в Європі вважається Данія. Саме там минулого десятиріччя було встановлено більше половини усіх вітроагрегатів у Європі. За нею йде Німеччина та Голландія.
Вітрові агрегати в Україні не новина. Вони були широко розповсюджені тут до другої світової війни, щоправда їх потужність не перевищувала кількох кіловат. Тоді річне виробництво вітроагрегатів Херсонського заводу сільськогосподарської техніки потужністю до 5 кіловат сягало 2 тисяч на рік. А по всій Україні працювало близько 6000 вітроагрегатів, які за окремим винятком були зруйновані.
Україна за вітроенергетичними потужностями посідає 13 місце. Згідно з
" Комплексною програмою будівництва вітростанцій в Україні", планується покрити за рахунок ВЕС до 25% сумарного споживання електроенергії в Україні. За першою редакцією " Енергетичної стратегії України на період до 2030 року і подальшу перспективу", передбачено досягнення до 2030 року потужності вітроелектростанцій до 5-7 млн кВ з річним виробництвом електроенергії 12 млрд кВт за год. При цьому вартість електроенергії, яку виробляють ВЕС потужністю 600кВт, вже сьогодні перебуває на рівні вартості електроенергії теплових електростанції і нижче.
Сьогодні на українських підприємствах щомісяця випускається 10 турбін, сертифікованих Держкомстатом України. На 1 січня 2000 року в експлуатації знаходиться Донузлавська, Сакська, Новоазовська та Трускавецька вітрові електростанції.
Тобто, перспективи розвитку вітроенергетики в Україні, яка має потужні ресурси вітрової енергії, досить значні. Якою мірою Україна має намір скористуватися наданою можливістю? Певну відповідь може дати п'ятирічна історія Новоазовської ВЕС. Влітку 2003 року на ній пустили дві вітрові установки потужністю 600кВт кожна. Тим самим завершився один з етапів будівництва найзначнішої з семи вітроелектростанцій України. Сила вітру зростає з висотою. У тропосфері мчить ураган - гігантська повітряна ріка тече із швидкістю 30-40 метрів за сек. Вчені запропонували проект безперервно діючої тропосферної вітроенергетичної станції. Її підніме на висоту прив'язаний жорсткий аеростат із склопластика завдовжки до 100 метрів. На ньому встановлять генератор в вітряк. Маса аеростата й обладнання - 30-40 тон. Зв'язок із землею здійснюватиметься по тросах - кабелях. Це своєрідні якірні канати й водночас лінія електропередачі
" тропосфера - земля". Внизу, на платформі, на повітряній подушці, щоб легше було пересуватися бездоріжжям, установлять трансформатор, розподільний щит та апаратуру для управління аеростатом. Подібні споруди коштують недешево. Тому затрати на будівництво окупляться скоріше при комплексному використанні аеростата. На ньому встановлять не тільки електрообладнання, а й метеоприлади, радіо - й телетранслятор.
Слайд Вітрова електростанція (ВЕС)
В основі роботи станції лежить перетворення енергії повітряних мас в механічну енергію лопатей гвинта, пов'язаного з генератором.
Слайд Вітрова електростанція (ВЕС). Типи гвинтів
Слайд Вітрова електростанція (ВЕС)
Переваги:
Використання відновлюваних ресурсів
Екологічна безпека
Недоліки:
Функціонування кількох ВЕС у комплексі
Великий рівень шуму
Мала питома потужність
Слайд Атлас енергетичних ресурсів. Енергія вітру
Розкриваємо наступне питання семінару - Земний " слід" Місяця і енергія морських хвиль.
Місяць - великий трудяга, все своє довге життя він працює, приводячи в рух таємничі сили. Чотири рази за добу на нашій планеті відбуваються припливи і відпливи в морях і океанах. Це і є "земний" слід Місяця. Вважається, що енергія відпливів і припливів в 30-40 разів більша за вітрову енергію.
Але людство ще не вирішило проблем використання цього потужного джерела енергії. Всім відомо, що ще в 11-12 ст. споруджені на побережжі Франції, Англії та Шотландії млини використовували енергію приливів.
Енергія морських хвиль - кінетична енергія, що її несе коливання поверхні моря під дією вітру. За допомогою хвильових перетворювачів енергія хвиль реалізується у електричну або іншу придатну до використання.
В останні роки з´явились приливні електростанції. Їх переваги відомі всім: вони працюють круглий рік і точно по графіку з точністю до хвилин.
Зараз з´явились нові проекти використання енергії хвиль. У Великобританії доктор Солтер із Еденбурського університету винайшов найбільш досконалий перетворювач енергії хвиль. За допомогою спеціального механізму лопоті надають руху насосу. Проганяючи воду через турбіну Від 20 до 40 таких апаратів можна установити поруч один із одним у виді ланцюгів довжиною 900 м і більш.
Апарат Солтера єдиний, що використовує енергію і горизонтального і вертикального руху хвиль. ККД дорівнює 85%. Як показують розрахунки метровий відрізок " несе" від 40 до 100кВт енергії. Так Україна може використати енергію хвиль Чорного та Азовського морів.
Крім енергії хвиль вчені мають проекти використання енергії морських течій.
Практично необмежені можливості використання води Світового океану для отримання водню. Теплотворна можливість водню майже втроє вища, чим нафта і в чотири рази більша чим кам´яне вугілля.
Але самим значним джерелом енергії в майбутньому стане ізотоп водню дейтерій, який знаходиться у важкій воді. За підрахунками вчених цієї енергії досить на мільйони років, не дивлячись на те, що на шість тисяч частин морської води тільки одна частина - важка вода. В більшості випадків це поки що теорія використання енергії морської води, але ми вважаємо, що це реалії майбутнього.
Слайд Припливна електростанція (ППЕС)
В основі станції лежить перетворення енергії припливів у механічну енергію гідротурбін, пов'язаних з генератором.
Припливна електростанція (ППЕС)
Переваги:
Використання відновлюваних джерел енергії
Мобільність
Недоліки:
Мала потужність
Строге районування розміщення
Вчитель. В надрах Землі вирує вогняний океан, який несе в собі величезні запаси тепла. Діючі вулкани - свідки цього. Внутрішнє тепло Землі треба поставити на службу людині. Що ж зроблено в цьому напрямку і що ще можна зробити?
Приступимо до наступного питання " Тепло Землі".
Перше, до чого звернулись вчені - гейзери і природна пара, яка утворюється на невеликих глибинах у товщі земної кори. Ще в перші роки 20 ст. почали використання термальних вод. Цю роботу почали в Італії, в районі міста Тоскана. І в 1905 році була побудова перша геотермічна електростанція, на ній працювала парова машина потужністю всього 30 кВт. У 1960 р в Італії діяло 6 геотермічних електростанцій, які давали 5-6% від всього виробництва електроенергії. Використання цього виду енергії можливо і в інших районах світу: в Японії і Ісландії, на островах Ява і на Алясці.
Слайд Геотермальна електростанція (ГТЕС)
В основі дії станції лежить перетворення енергії перегрітої пари, утвореної від контакту води з геотермальними зонами у механічну роботу турбіни, пов'язаної з генератором.
Геотермальна електростанція (ГТЕС)
Переваги:
Використання відновлюваного джерела енергії
Сприяння стабілізації тектонічних процесів
Недоліки:
Жорстке районування розміщення
Мала загальна потужність
Вчитель. Що сьогодні набирає обертів серед нетрадиційних джерел енергіі?
Слайд. Атлас енергетичних ресурсів. Геотермальний потенціал
Розкриємо питання "Біолічне паливо"
Біологічне паливо - органічні матеріали, такі як деревина, відходи та спирти, що використовуються для виробництва енергії. Це - поновлюване джерело енергії, на відміну від інших природних ресурсів, таких як нафта, вугілля і ядерне паливо. Офіційне визначення біопалива - будь-яке паливо мінімум з 80% вмістом ( за об'ємом ) матеріалів, отриманих від живих організмів, зібраних в межах десяти років перед виробництвом.
Подібно до вугілля і нафти, біомаса - форма збереженої сонячної енергії. Енергія Сонця " захоплюється" через процес фотосинтезу при рості рослин. Одна перевага біопалива в порівнянні з іншими видами палива - те, що воно повністю розкладається мікроорганізмами, і тому відносно безневинне для навколишнього середовища.
Сільськогосподарська продукція, яку вирощують для використання як біопалива, включає кукурудзу і сою ( перш за все США), льон та ріпак ( перш за все в Європі), цукровий очерет в Бразилії і пальмова олія в Південно - Східній Азіі. Розкладена мікроорганізмами продукція промисловості, сільського господарства, лісоводства та побутові відходи також можуть використовуватись для отримання біоенергії, наприклад солому, лісоматеріал, добриво, рисове лушпиння, стічні води і залишки продуктів харчування. Ці продукти перетворюються на біогаз через анаеробне травлення. Біомаса, що використовується як паливо також часто складається з недовикористовуваної продукції, такої як солом'яного і відходи тваринництва. Саме на солому сьогодні припадає 0,3 відсотка всіх енергоресурсів, що споживаються в Україні, хоча все-таки, доcі, її надлишок в Україні оцінюється в майже 5 мільйонів тонн.
За розрахунками вчених, загальний потенціал використання соломи, яка є доступним паливом для багатьох, може створити 13 тисяч малих теплогенеруючих потужностей. Тобто, завдяки соломі ми навіть можемо обігрівати квартири!
Солома, як альтернативний енергоносій, залишається корисною перспективою не лише для нас українців. Сьогодні вона є одним із видів нетрадиційних енергоносіїв, які широко використовуються у Франції.
Вирішити проблему енергетичної кризи та позбутися російської нафтової та газової залежності пропонує Україні французький винахідник українського походження Жан-Марі Турянський. Сконструйована ним установка, що виробляє теплову та електричну енергію, працює на звичайній соломі. Один тюк спресованої соломи (350 кг) при згоранні виділяє 108 кВт енергії і замінює 120 л мазуту. Ця технологія вигідна не лише тим, що дешевша від існуючих, а й екологічно чиста. Такий оригінальний спосіб опалення дає економію енергії 10% порівняно з газовим.
Виявляється, що за останні десятиліття збільшився інтерес до біогазу як у розвинутих країнах, так і в усьому світі, особливо у місцях з теплим кліматом. Велика кількість біоустановок використовується в Індії, Непалі, Південній Америці. У країнах Західної Європи існує понад 600 таких установок для зброджування відходів, призначених для поліпшення екологічної ситуації. Оскільки має значення одночасне отримання і якісного добрива, і біогазу.
Добрива, які отримають у біотехнології, використовуються у тепличному господарстві. Уряди деяких країн та Європарламент прийняли рішення про часткову компенсацію витрат на будівництво біогазових установок. За даними англійських фахівців, одна тонна переробленого пташиного посліду дає економічний прибуток від використання кормових добавок на сто фунтів стерлінгів.
А в Україні тільки на великих свинарських та пташиних фермах створюється близько 3 млн. тон органічних відходів переробка яких може дати близько 1 млн тон палива. Біогазові установки дають добрива очищені від небезпечних мікроорганізмів та насіння шкідливих рослин. Для свиноферм ці установки зводяться з
Метою знизити ціни на споруди для очищення відходів, що забруднюють довкілля, а отримання енергії є побічним ефектом!
Фермер, за допомогою однієї біогазової установки може забезпечити себе протягом року теплом і гарячою водою, використовуючи біовідходи від 30-50 корів або 10.000 голів птиці.
ІІІ. Заключне слово вчителя.
1. Підбивається підсумок семінару.
Енергетика починає поділяти країни. Вони дуже нагадують мені людей. Частина сповідує здоровий спосіб життя, інша - ні. Так й країни: частина використовує та всебічно підтримує впровадження альтернативних джерел енергії, це такі країни як Данія, Німеччина, Голландія. Ну, а інші країни дотримуються старої традиційної атомної технології.
Цікаво, Україна відноситься до першого чи до другого прикладу?
Нічого вічного нема,
Так хоч пожити дайте, люди.
Навколо нас така краса,
А ми смітим, завжди, усюди.
Плюєм в колодязь, де п'ємо,
Вдихаєм нікотин та гази,
Розквітнути не даємо
Квіткам, а тільки лиш заразі.
І рай, який був коло нас
Перетворили у руїну,
А ми живемо тільки раз.
Поглянь на нашу Україну,
Поглянь на ріки, на поля,
Це вже не те, що було рані
Безпомічна, брудна земля
Засолені грунти так звані
І дощ теплий нам бідою
Його ім´я тепер кислотний:
Усе він палить під собою,
Тепер він воїн безтурботний,
Життя прекрасне, ми живі
І тільки це ми пам´ятаєм
І ходим просто по траві,
Чогось прекрасного чекаєм.
І якби кожен зрозумів,
Що все це може скоро зникнуть,
Дерева й квіти посадив
Не зміг би до страхіття звикнуть,
Допомагав би у научав
Своїх дітей, щоб зрання знали,
Що без гармонії, краси
Та без природи ми б пропали.
2. Оголошується подяка учням, які брали участь у підготовці і проведенні семінару.
3.Оцінка відповідей учнів