Тема уроку: «Енергетика й екологія»
Мета: узагальнити й систематизувати знання учнів про різні ,види
електростанцій, їх принцип дії, енергетичні перетворення; продовжити
формувати вміння аналізувати, порівнювати, робити самостійно висновки,
працювати з науковою літературою; виховувати економічне й екологічне
мислення, вміння
працювати в колективі (групі), толерантність, прагнення до поповнення
знань.
Тип уроку — урок узагальнення й систематизації знань.
Форми і методи навчання: бесіда, метод базово-перехресних груп, метод
«дерево рішень».
Унаочнення: магнітофон, електричний чайник, плакати із схематичним
зображенням електростанцій різних типів, таблиці для порівняльної
характеристики різних типів ЕС, кольорові маркери, дидактичний матеріал
з інформацією про певний тип електростанції, атласи «Економічна та
соціальна географія світу», кольорові картки, на яких написані цифри від
1 до 4.
План уроку
І. Актуалізація опорних знань.
II. Мотивація навчальної діяльності.
III. Узагальнення й систематизація знань.
IV. Підсумок.
Хід уроку
(У класі тихо звучить музика, на демонстраційному столі стоїть
електричний чайник, в якому гріється вода, над класною дошкою горить
лампа, учнівські столи розставлені для роботи в групах.)
Учитель. Дорогі друзі, розпочнемо сьогодні наш урок нетрадиційно.
Спочатку під музику вип’ємо трохи чаю, а потім будемо працювати. Наш
лаборант уже давно ввімкнув електрочайник, і вода ось-ось закипить.
(Несподівано гасне світло, затихає музика, вимикається чайник. Лаборант
підходить до вчителя і тихо щось йому каже.)
Учитель. Що сталося?
Учні. Немає струму в мережі.
Учитель. Шкода… Не вдасться нам зараз випити чаю. А скажіть,
будь-ласка, звідки береться струм в електричній мережі нашого класу,
наших помешкань?
Учні. Виробляється на електростанціях.
Учитель. Правильно. А які ви знаєте електростанції?
Учні. ГЕС, ТЕС, АЕС, альтернативні (сонячні, вітряні, припливні,
геотермальні, біогазові).
(Коли учні називають ЕС певного типу, вчитель чи асистент (можна з
учнів) вивішує на дошці плакати зі схематичним зображенням ЕС цього
типу.)
Учитель. Енергія є основою життя людського суспільства, і його
прогресивний розвиток пов’язаний з безпосереднім зростанням
енергоспоживання. Це споживання зросло протягом XX ст. більш ніж у 100
разів, при цьому органічного палива було спалено у багато разів більше,
ніж за весь попередній час. Які ж перспективи очікують нас у XXI
столітті?
На порозі третього тисячоліття людство все більше усвідомлює свою
відповідальність за збереження довкілля, за чистоту нашої планети.
Науково-технічний прогрес, підвищення комфортності життя і пов’язане з
ним зростання енергоспоживання — об’єктивні речі. Але це зовсім не
означає, що вони мають досягатися будь-якою ціною. Використання лише
традиційних джерел енергії (нафти, газу, ядерного палива) руйнує і
забруднює землю, водні ресурси й повітря. Разом з тим, понад 1 кВт на
кожний квадратний метр щосекунди постійно забезпечує нам удень світло
невичерпного, екологічно бездоганного і загальнодоступного природного
джерела — Сонця. Досягнення світової технології вже зараз дають змогу
використовувати його для вироблення електроенергії, вартість якої
наближається до традиційної. Поряд інтенсивно розвиваються в багатьох
країнах також вітроенергетика й енергетика біомаси, які споріднені
сонячній. Сьогодні, без сумніву, основною економічною проблемою у світі
є енергетична криза. Соціально-економічний розвиток кожної країни,
зокрема України, залежить від теперішнього і майбутнього стану її
енергетики.
Отже, існують традиційні методи вироблення електроенергії з органічного
і ядерного палива (вугілля, нафти, природного газу, урану). І, нарешті,
використання відновлюваних джерел енергії (гідравлічної, сонячної,
вітрової, припливної, геотермальної та інших). Якому з них віддати
перевагу? Тема нашого уроку — «Енергетика й екологія».
На цьому етапі уроку ми працюватимемо таким чином. (Можливі два варіанти
проведення цього етапу уроку.)
І варіант. На попередньому уроці ми з вами утворили групи, кожна з яких
отримала домашнє завдання: підготувати повідомлення про певний тип
електростанцій. Отже, прошу зараз сісти групами за відповідні столи (на
столах стоять таблички різного кольору). До повідомлень, які ви
підготували вдома, ви отримаєте ще додаткову інформацію (див. додаток).
Ваше завдання — опрацювати цей матеріал, обговорити його і дати
відповідь на такі запитання (запитання написані на дошці або у вигляді
плаката; див. варіант II).
II варіант. Зараз кожен із вас отримає картку певного кольору. (Вчитель
і асистент роздають картки.) А тепер прошу учнів, які отримали картки
зеленого кольору сісти за стіл, на якому стоїть зелена табличка,
червоного кольору — із червоною табличкою і т.д. Кожна утворена в такий
спосіб група отримає матеріал, в якому подана інформація про певний тип
ЕС. Ваше завдання — опрацювати цей матеріал, обговорити його і дати
відповіді на такі запитання (запитання написані на дошці або у вигляді
плаката):
1) Який принцип дії електростанції?
2) Які енергетичні перетворення відбуваються на ‘ даній ЕС?
3) Який її вплив на екологію?
4) В яких місцях переважно розташовані електростанції даного типу?
На виконання цієї роботи відводиться 8 хв.
(Поки учні працюють, учитель стежить за їх роботою і за потреби надає
допомогу.)
Учитель (через 8 хв.). Прошу припинити обговорення. Подальшу нашу роботу
проводимо таким чином. На ваших кольорових картках написані різні цифри.
Отож попрошу учнів, у яких написана цифра «1», сісти за стіл з
відповідним номером і т.д.
Тепер ви маєте розповісти один одному про той тип ЕС, який вивчили в
попередній групі. Потім заповнити таблицю, яку ви отримаєте, і прийняти
рішення: яка із станцій є найбільш економічною та екологічною? На
виконання цього завдання відводиться 15хв.
(Через 15 хв. групи вивішують на дошці свої таблиці із заклеєним
рішенням.)
Учитель. Прошу когось із членів групи представити свою таблицю, не
зачитуючи вашого рішення.
(Групи по черзі представляють таблиці. Коли всі групи відзвітували,
вчитель відкриває усі рішення і зачитує їх. На основі цих рішень учні
роблять узагальнення, яка ж електростанція є найбільш економічною та
екологічною.)
Учитель. Отже, електрична енергія — це наслідок розвитку цивілізації.
Вона дає нам можливість дивитися телебачення, слухати радіо,
користуватися багатьма пристроями. Але скажіть, про що завжди треба
пам’ятати, користуючись якимось досягненням цивілізації?
Учні. Про вплив цих досягнень на навколишнє середовище.
Учитель. Зараз я хочу запропонувати один цікавий експеримент. Давайте
з’ясуємо, хто з вас може відмовитися від благ цивілізації заради
збереження довкілля. Прошу всіх закрити очі і підняти руку, хто готовий
це зробити. Дякую.
(Учитель оцінює й коментує роботу учнів, їх уміння працювати з науковим
матеріалом, аналізувати, робити висновки, активну роботу на уроці,
цікаві й змістовні повідомлення. Задає домашнє завдання.)
Методичні поради
Поділ на групи, доцільно зробити на поперед ньому уроці, а кожній групі
дати домашнє завдання знайти й опрацювати матеріали про певний тип
електростанції. ,,
Метод базово-перехресних груп. Учитель проводить поділ на базові групи,
в яких учні опрацьовують матеріал певного типу (кожна група — інший).
Після цього вчитель формує нові перехресні групи таким чином, щоб до їх
складу входили представники з кожної попередньої базової групи. У цих
групах учні навчають один одного, передаючи їм знання, здобуті в базових
групах.
Поділ на групи можна проводити різними способами. Наприклад, роздати
учням картки різного кольору, на яких написані цифри 1, 2, 3,4, 5, 6.
Базові групи формуються за кольорами карток, перехресні — за цифрами
(такий спосіб формування груп запропонований на даному уроці). Можна на
невеликих аркушах паперу написати символи А1, А2, АЗ, А4, А5, А6, Б1,
Б2,… і т.д. до Е6. Базові групи формуються за буквами, перехресні — за
цифрами. Кількість учасників групи не повинна перевищувати 6 осіб.
Метод «дерево рішень». Кожна група отримує для заповнення таблицю
(великого формату із намальованим «деревом рішень» проблеми, яка
розглядається) і фломастери. Під час роботи учасники групи занотовують
вади і переваги кожного варіанта, а потім приймають рішення про шляхи
вирішення проблеми. Після завершення роботи представники кожної групи
повідомляють результати роботи своїх груп.
ДОДАТОК
ГІДРОЕЛЕКТРОСТАНЦІЯ (ГЕС)
Енергетика – галузь господарства, яка виробляє енергію, має важливе
значення для розвитку економіки, науки й культури нашої країни. Зараз
значну питому вагу з вироблення електроенергії мають механічні джерела
енергії — ГЕС.
Вода була першим джерелом енергії, і, мабуть, першою машиною, в якій
людина використала енергію води, була примітивна водяна турбіна.
У сучасній ГЕС маса води з великою швидкістю спрямовується на лопасті
турбін. Вода через захисну сітку і регульований затвор тече стальним
трубопроводом до турбіни, над якою встановлено генератор. Механічна
енергія води за допомогою турбіни передається генераторам, в яких
перетворюється в електричну. Після виконання роботи (обертання турбіни)
вода витікає в річку тунелем, що поступово розширюється, втрачаючи при
цьому свою швидкість.
Затрати на будівництво ГЕС великі, але вони компенсуються тим, що не
доводиться платити (принаймні, в явній формі) \ за джерело енергії –
воду. Потужність сучасних ГЕС перевищує 100 МВт, а ККД становить 95 %.
Така потужність досягається за досить малих швидкостей обертання ротора,
тому сучасні гідротурбіни вражають своїми розмірами. Турбіна —
енергетичне дуже вигідна машина, оскільки вода легко і просто змінює
поступальний рух на обертальний.
Будівництво греблі на річці дає змогу створити значну різницю рівнів
води нижче і вище від ГЕС уздовж течії річки, тобто між верхнім і нижнім
б’єфами. Інколи ця різниця рівнів сягає понад 100 м. Вода верхнього
б’єфа падає із значної висоти на ло-пасті гідротурбіни, обертає її, а
разом з нею обертає генератор електроенергії, який жорстко з’єднаний з
турбіною. Потужність будь-якої ГЕС залежить від різниці рівнів води
верхнього і нижнього б’єфів та від кількості кубометрів води; що
проходить за 1 с через лопасті турбін станції: чим вона більша, тим
потужніша ГЕС.
Одним із принципів гідроелектробудування є максимальне використання
гідроенергії річок. Згідно з цим принципом, на річках будуються не
окремі ГЕС, а каскади таких станцій і створюються водосховища для
регулювання річного, а іноді й багаторічного стоку вод. Стік більшості
річок дуже нерівномірний протягом року. Так, у Дніпрі в період весняного
паводку, тобто приблизно протягом одного місяця, у море стікала половина
всіх водних запасів річки, у літні місяці рівень води різко знижувався.
Внаслідок цього ГЕС влітку працювала з половинною потужністю. Створення
великого водосховища біля ГЕС різко змінило становище. Тепер весняні
води Дніпра вже не стікають без усілякої користі в море, а зберігаються
у водосховищі, а потім планомірно використовуються протягом року
гідростанціями, розташованими нижче ГЕС. Це дало змогу не лише збільшити
річний виробіток електроенергії, а й знімати пікові навантаження в
енергосистемі району розміщення ГЕС. Сучасні ГЕС будують з таким
розрахунком, щоб за їх допомогою комплексно розв’язувалися задачі
вироблення електроенергії, зрошення земель, водопостачання промислових
підприємств тощо. Зазначимо, що ГЕС мають принаймні дві переваги перед
ТЕС і АЕС:
1) відсутність під час роботи витрат на паливо, внаслідок чого їх
електроенергія в 4 — 8 разів дешевша від електроенергії, виробленої на
ТЕС і АЕС;
2) гідроенергія річок, що використовується на ГЕС, відтворюється
природно, а викопні енергоресурси не відтворюються.
Гідроенергетичні технології мають багато переваг, але є й значні
недоліки. Приміром, дощові сезони, низькі водні ресурси під час засухи
можуть серйозно впливати на кількість виробленої енергії. Це може стати
значною проблемою там, де гідроенергія складає значну частину в
енергетичному комплексі країни; будівництво гребель є причиною багатьох
проблем: переселення мешканців, пересихання природних русел річок,
замулення водосховищ, водних суперечок між сусідніми країнами, значної
вартості цих проектів. Будівництво ГЕС на рівнинних річках призводить до
затоплення великих територій. Значна частина площі водойм, що
утворюються, — мілководдя. У літній час за рахунок сонячної радіації в
них активно розвивається водяна рослинність, відбувається так зване
«цвітіння» води.
Зміна рівня води, яка подекуди доходить до повного висушування,
призводить до загибелі рослинності. Греблі перешкоджають міграції риб.
Багатокаскадні ГЕС уже зараз перетворили річки на низку озер, де
виникають болота. У цих річках гине риба, а навколо них змінюється
мікроклімат, ще більше руйнуючи природні екосистеми.
ТЕПЛОЕЛЕКТРОСТАНЦШ (ТЕС)
Енергія людини здавна була спрямована на пошуки засобів полегшення
виконання необхідних для її існування робіт. Для цього використовувалися
різні інструменти й прості механізми, приручені тварини, але лише
теплова машина різко розширила можливості людини, прискорила технічний
прогрес.
Теплова машина – це система, яка дає змогу перетворити теплову енергію в
інші форми енергії -механічну, електричну.
На теплових ЕС енергія, яка виділяється під час згоряння різних видів
палива: вугілля, газу, нафти, торфу, горючих сланців, за допомогою
електрогенераторів, що приводяться в обертання паровими і газовими
турбінами або двигунами внутрішнього згоряння, перетворюється в
електричну енергію. Більшість сучасних потужних ТЕС є паротурбінними. У
паровій турбіні нагріта (до 500—560 °С) і стиснена (до 2,4 • 107 Па)
пара виходить із сопла (труби), • що розширюється. Об’єм пари зростає, а
тиск відповідно падає, при цьому потенціальна енергія стиснутої пари
перетворюється в кінетичну. Пара виходить із сопла з великою швидкістю,
вдаряється в лопатки диска турбіни, закріпленого на валу, і швидко
обертає їх, при цьому кінетична енергія пари передається ротору турбіни.
Вал турбіни жорстко зв’язаний з валом електрогенератора, і тому турбіна
приводить в обертання ротор генератора, внаслідок чого і виробляється
електрична енергія.
(
”
????
(
:
Вона прикрита склом або пластмасою, яка пропускає світло, але не
пропускає інфрачервоне теплове випромінювання. У просторі між плитою і
склом найчастіше розміщують чорні трубки, в яких тече вода, масло,
повітря, сірчистий ангідрид і т.п. Сонячне проміння, проникаючи крізь
скло або пластмасу в колектор, поглинається чорними трубками і плитою та
нагріває робочу речовину в трубках. Теплове випромінювання не може вийти
з колектора, тому температура в ньому значно вища (на 200—300 °С), ніж
температура навколишнього повітря. У цьому виявляється так званий
парниковий ефект. Більш складним колектором, Вартість якого значно вища,
є вгнуте дзеркало, яке зосереджує падаюче проміння в малому об'ємі біля
певної геометричної точки — фокуса. Завдяки спеціальним механізмам
колектори такого типу постійно повернені до Сонця. Це дає-змогу збирати
Значну кількість сонячного проміння. Температура в робочому просторі
дзеркальних колеїсгорів досягає 3000 °С і вище. Існують електростанції
дещо іншого типу, їх відмінність полягає в тому, що сфокусоване на
вершину вежі сонячне тепло приводить у рух натрієвий теплоносій, який
нагріває воду до утворення пари. На думку фахівців, найпривабливішою
ідеєю щодо перетворення сонячної енергії є використання фотоелектричного
ефекту в напівпровідниках. Однак поверхня сонячних батарей для
забезпечення достатньої потужності має бути досить значною (для добового
вироблення 500 МВт • год. необхідна поверхня площею 500 000 м2), що
досить дорого. Сонячна енергетика належить до найбільш матеріалоємних
видів виробництва енергії. Великомасштабне використання сонячної енергії
спричиняє гігантське збільшення потреб у матеріалах, а отже, в трудових
ресурсах для видобутку сировини, її збагачення, отримання матеріалів,
виготовлення геліостатів, колекторів, іншої апаратури, їх перевезення.
Ефективність сонячних електростанцій у районах, віддалених від екватора,
досить мала через нестійкі атмосферні умови, відносно слабку
Інтенсивність сонячної радіації, а також її коливання, зумовлені
чергуванням дня і ночі.
ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГІЯ
Геотермальна енергетика використовує високі температури глибоких надр
земної кори для вироблення теплової енергії. У деяких місцях Землі,
особливо на краю тектонічних плит, теплота виходить на поверхню у
вигляді гарячих джерел — гейзерів і вулканів. В інших областях підводні
джерела протікають крізь гарячі підземні пласти, і цю теплоту можна
забрати через системи теплообміну. Ісландія є прикладом країн, де широко
використовується геотермальна енергія.
бюгаз. БІотЕхнотагая
Зараз розроблено технології, які дають змогу добувати горючі гази з
біологічної сировини в результаті хімічної реакції розпаду
високомолекулярних сполук на низькомолекулярні за рахунок діяльності
особливих бактерій (які беруть участь у реакції без доступу кисню з
повітря). Схема реакції: біомаса + + бактерії -> горючі гази + інші гази
+ добрива.
Біомаса— це відходи сільськогосподарського виробництва (тваринництва,
переробної промисловості). Основною сировиною для виробництва біогазу є
гній, який доставляють на біогазввуетанцію. Головним продуктом
біогазової станції є суміш горючих газів (90 % у суміші складає метан).
Цю суміш постачають на установки для вироблення теплоти, на
електростанції.
Відновлювані джерела (крім енергії води, що падає) мають спільний
недолік: їхня енергія дуже слабо сконцентрована, що створює чималі
труднощі для практичного використання. Вартість відновлюваних джерел (не
враховуючи ГЕС) набагато вища,
ніж традиційних. Як сонячна, так і вітрова та інші види енергії, можуть
успішного використовуватись для вироблення електроенергії в діапазоні
потужностей від кількох до десятків кіловат. Але ці види енергії цілком
неперспективні для створення потужних промислових ейергоджерел.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
