Урок по физике энергия и экология. Конспект урока-лекции на тему "человечество и энергия"

Человек родился быть господином, повелителем, царем природы,
но мудрость, с которой он должен править, не дала ему от рождения:
она приобретается учением.

Н.И.Лобачевский

Для многих понятия - физика и экология - кажутся несовместимыми. Ведь физика, внедрение ее результатов в промышленность представляются как один из главнейших источников загрязнения окружающей среды. Энергетика, атомная промышленность, и многие другие отрасли, широко использующие достижения физики, отрицательно влияют на окружающую среду.

Существуют различные толкования термина «экология». Экология как самостоятельная наука относится к наукам биологическим, да и сам термин «экология» был предложен немецким биологом-эволюционистом Э. Геккелем. Наряду с таким «биологическим» пониманием экологии в современном обществе существует понятие «экология» как представление об уровне техногенного загрязнения окружающей среды.

Новое понимание экологии возникло на основе теории термодинамики открытых систем и является наиболее «физическим». Это понимание экологии можно найти в работах А.А. Богданова, В.И. Вернадского. Богданов еще в начале XX века высказал мысль о том, что законы организации должны действовать не только в живой, но и неживой природе.

Пророк ХХ столетия В.И.Вернадский в начале 30-х годов, когда на смену физики Ньютона, зарождалась новая квантовая физика, писал, что «человек - это квантовая система, человек - это космос в миниатюре».

Сегодня современная научная картина мира строится на основе физических законов природы, которая должна отражать и учитывать нарастающие экологические проблемы. Влияния деятельности людей на окружающий мир, стало настолько тесным, что вторжение человека в природу уже не может быть хаотичным и безграничным. Все это должно определенным образом регулироваться, или в противном случае цивилизация окажется перед экологической катастрофой.

Решение экологических проблем в огромной степени зависит от постановки экологического образования и воспитания подрастающего поколений. Учащиеся должны хорошо знать законы природы, понимать взаимосвязь природных явлений, уметь предвидеть и оценивать последствия вмешательства в естественное течение различных процессов.

В средней общеобразовательной школе экологическое образование носит междисциплинарный характер и входит в содержания многих предметов: природоведения, географии, биологии, химии, физики и др. и как самостоятельный курс в нашей школе не ведётся, поэтому необходимо максимально использовать аспекты экологии на уроках всех дисциплин и во внеурочное время. Считают, что вопросами экологии в школе должны заниматься учителя биологии и географии. Наверное, именно поэтому в процессе становления школьного экологического образования физика оказалась далеко не в первых рядах.

Но опыт работы учителем в школе показал, что большой вклад в дело экологического образования могут внести и преподаватели физики. На первый взгляд кажется, что интересы физики и экологии противоречивы. Ведь экология изучает взаимосвязи в природе, а физика - это наука, которая лежит в основе научно-технического прогресса и вносит нарушения в

многочисленные природные взаимодействия. Однако нельзя забывать, что «физика» в переводе с греческого означает «природа». Я считаю, что необходимо использовать физику как инструмент сохранения окружающей среды.

Сегодня учебный процесс по физике весьма напряжен. Для связи предмета экологии с физикой, необходимо определить какие же виды знаний экологического характера должны войти в содержание данной дисциплины.

Определить объем экологической информации в любом предмете весьма сложный вопрос. Его конкретное решение зависит от опыта работы учителя, от времени, которое можно отвести в ходе урока на элементы экологии.

Но есть и такие уроки физики, которые вполне можно посвятить целиком изучению проблем экологии:

Изучение тепловых двигателей;

При изучении темы энергетических ресурсов;

Круговорот воды в природе;

Атмосфера;

Воздухоплавание;

Ядерная физика и др.

Успешная реализация возможностей экологического образования учащихся может быть достигнута при осуществлении всех форм обучения: урочная и внеурочная работа, элективные курсы, факультативные занятия, решение физических задач с экологическим содержанием, исследовательская работа учащихся по экологии и т.д.

К концу второго тысячелетия человечество вступило в мир сложнейших взаимозависимостей и глобальных экологических проблем. Стремительное и нарастающее вмешательство человека в природные сообщества обусловило реальную угрозу существованию окружающей нас среды. Сегодня в числе основных забот жителей Земли - проблемы экологии.

Воспитание человека, способного жить в гармонии с природой - важнейшая задача школы. Учащиеся должны осознать мысль о том, что законы природы познаются не только с целью их применения на благо людей, но и для того, чтобы человек не нарушал гармонии окружающего его мира.

Важно укрепить такую жизненную позицию: небрежное, безответственное отношение к природе безнравственно; чувство ценности, окружающей нас природы обогащает духовный мир человека, возвышает его моральные принципы. Ведь, по словам писателя С. П. Залыгина, «отношение человека к окружающей среде - это уже и сам человек, его характер, его философия, его душа, его отношение к другим людям».

МОУ «СШ № 4» г. Кимры

Петракова Марина Викторовна

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя школа № 4»

г. Кимры

Тверская область

Урок – конференция по теме:

«Атомная энергетика: проблемы экологии»

физика, 11 класс

Подготовила: учитель физики

Петракова Марина Викторовна

г. Кимры

2014

Пояснительная записка

В старших классах учебную деятельность заметно активизирует мотив «профессионально-жизненное самоопределение». Этот мотив устремлен к будущей профессии человека, его становление связано с делом, которому ученик намерен себя посвятить. Я стараюсь ввести его в действие, например, приглашаю учащихся стать на «сегодня» взрослыми и занять один из важных служебных постов.

Примером данного приема является предложенная разработка урока-конференции «Атомная энергетика: проблемы экологии». На нее «приглашаются» докладчики и содокладчики, специалисты разных областей ядерной энергетики: специалист по вопросам экологии, специалист по альтернативным источникам энергии, специалист по изучению причин катастроф на АЭС и др.; журналисты различных изданий, оппоненты по каждому вопросу, кинооператор. Все роли исполняют учащиеся.

По результатам конференции «журналисты» готовят сообщение каждый в свое издательство, и одна группа представляет школьную газету.

Мультимедиа презентация и подробный сценарий создают единый лаконичный и красочный цифровой материал, который можно использовать как на уроке физики в качестве заключительного в теме «Физика атомного ядра», а также в качестве самостоятельного материала во внеурочной работе, например при проведении недели физики в школе.

МОУ «СШ №4» г. Кимры Тверской области, 2014 год.

Цели:

Образовательные:

• Показать неразрывную связь экологии и экономики, необходимость внимания к экологическим мероприятиям в целях ослабления последствий техногенных катастроф;
• Используя знания разных школьных дисциплин, убедить в обязательности рационального природопользования для сохранения здоровья людей;
• Охарактеризовать различные типы электростанций, в том числе АЭС;
• Выявить положительные и отрицательные стороны ядерной энергетики;
• Раскрыть проблемы и выделить пути их решения.

Развивающие:

• Развивать информационно-коммуникационные компетентности;
• Совершенствовать умения самообразования;

• Развивать умения использовать ИКТ в учебном процессе для поиска информации и представления ее в заданной форме.

Воспитательные:

• Формировать ответственность и самостоятельность при подготовке материалов урока;
• Воспитывать эстетические чувства в процессе оформления и подачи материала.

Задачи:

• Сделать учащихся активными участниками занятия;
• Вовлечь как можно больше ребят в самостоятельную активную познавательную и творческую деятельность;
• Дать материал в сжатой форме, обеспечив при этом максимум наглядности и связать изучаемые явления с жизнью.

Подготовка к конференции

За месяц до конференции учащимся предлагаются темы сообщений, они выбирают и начинают подготовку к выступлению.

Вопросы конференции .

1. Общие сведения об атомной энергетике. Экономические проблемы АЭС.
2. Экологические проблемы АЭС.
3. Чернобыльская трагедия.
4. Экологически чистые электростанции.

Оборудование:

Компьютер, мультимедийный проектор, экран, приложения в форме презентаций: (авторские разработки), выставка рисунков учащихся по теме «Экологические проблемы ядерной энергетики».

Примечание . В тексте сценария полужирным начертанием выделен текст, который так же отражён на слайдах презентации.

Просмотр презентаций. Участие в обсуждении вопросов, предложенных учащимися (специалистами различных областей ядерной энергетики).

С обзором материала знакомит учитель (Приложение 1 « Общий обзор»).

Слайд 1,2.

Учитель:

«Так не бывает, чтобы экспериментаторы вели свои поиски ради открытия нового источника энергии или ради получения редких или дорогих элементов. Истинная побудительная причина лежит глубже и связана с захватывающей увлекательностью проникновения в одну из величайших тайн природы».
Э. Резерфорд.

Энергетика – эта отрасль промышленности и народного хозяйства, занимающаяся получением, передачей, преобразованием и рациональным использованием энергии. От нее зависит состояние экономики любой страны. Сегодня проблема энергоснабжения стала одной из приоритетных.

Постигая законы природы и используя научно - технический прогресс в своей практической деятельности, человек становится все более могущественным. Современному человеку все под силу. Но технический прогресс имеет и оборотную, «теневую» сторону – возрастает ущерб, наносимый природе: загрязняется атмосфера, на поверхности морей и океанов появляется губительные для водной флоры и фауны пленки нефти, все меньше остается лесов, некоторые виды техники в состоянии уничтожить на Земле все живое, в том числе и человека. Поэтому в наше время как, никогда раньше, приобретают важность нравственные аспекты использование природных ресурсов. Вопросы экологии, разумного, бережного отношения к природе – среде своего обитания .

Слайд 3.

Электроэнергетика является отраслью, от которой в значительной мере зависит развитие всех остальных отраслей хозяйства. П производство электроэнергии – важнейший показатель, по которому судят об уровне развития страны.

Размещение электростанций зависит от типа станции, на него влияют в первую очередь ресурсный фактор (в зависимости от используемого источника энергии) и потребительский.

Выделяются основные типы электростанций: ТЭС, ГЭС, АЭС.

Доля атомной энергетики в мировом производстве электрической энергии составляет 17% (около 2000 млрд. кВт*ч). По данным Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) мировую атомную энергетику представляют 450 атомных реакторов, работающих в 31 стране.

Слайд 4.

Три страны мира, в которых доля атомных электростанций (АЭС) в общей выработке электроэнергии наибольшая, - это Франция (77%), Бельгия (56%) и Швеция (56%). В США она составляет 19%, а в России – 11% (~120 млрд. кВт*ч).

Слайд 5.

На территории России расположены 9 наиболее крупных электростанций из числа построенных в свое время в СССР. Из них 8 – в Европейской части России: это Курская, Тверская, Нововоронежская, Ленинградская, Балаковская, Белоярская, Кольская АЭС и Билибинская АСТ (атомная станция теплоснабжения, аналогичная по принципу ТЭЦ). Самая крупная АЭС России – Курская – имеет мощность 4000МВт. На этих станциях установлено 29 энергоблоков с реакторами различного типа, в том числе 11 реакторов устаревшего типа РБМК-1000, такие, как на ЧАЭС.

Слайд 6.

Экономические проблемы АЭС.

Производство электроэнергии на АЭС не связано с процессами горения и, следовательно, с потреблением атмосферного кислорода, столь необходимого биосфере. Не сжигая ископаемое органическое топливо и, потому не выбрасывая в атмосферу сотни миллионов тонн углекислого газа, оксидов серы и азота, АЭС стала единственным крупным производителем электрической энергии, которые не способствуют ни усилению парникового эффекта, ни выпадению кислотных осадков.

Если бы те 17% мирового производства электроэнергии, которые дают АЭС, производили ТЭС, работающие на угле, то в атмосферу дополнительно поступало бы около 1 млрд. т. углекислого газа в год, а также десятки миллионов тонн оксида серы, азота и других вредных выбросов.

Противники атомной энергетики не считают этот довод решающим аргументом в пользу АЭС, полагая такой способ сокращения вредных выбросов ТЭС очень дорогим по сравнению с использованием: а) возобновляемых источников энергии и б) мер по сбережению и более эффективному расходу электроэнергии (улучшение качества электротехнического оборудования, в том числе бытовых приборов, стабилизаторов частоты и напряжения электрического тока и др.). Именно такой подход позволил США добиться значительного увеличения валового национального продукта при относительно небольшом росте потребления всех видов энергии и полном прекращении строительства новых АЭС (с середины 70-х годов прошлого века).

Сравним количество топлива, потребляемого обычными тепловыми станциями и АЭС. Атомные станции не требуют такого количества ископаемого органического топлива, как ТЭС, они не вызывают загрузки перевозками угля железнодорожный транспорт (в нашей стране эти перевозки составят 40 % грузооборота железных дорог).

Рассмотрим топливный цикл атомной электростанции (слайд 7). Он состоит из двух частей.

первая (А) относится к переработке руды, изготовлению и обогащению собственно топлива;

вторая (Б) связана с хранением отходов и регенерацией ядерного горючего

Регенерация – это совокупность радиохимических и химико-технологических процессов переработки ядерного топлива, использованного в реакторе; цель – извлечение невыгоревшего первичного топлива, а также накопленного вторичного для дальнейшего использования. Регенерация сопровождается извлечением и захоронением радиоактивных отходов.

Слайд 8.

Доля стоимости составляющих ядерного топливного цикла .

К сожалению, нет точных данных о том, во что обходится строительство АЭС (достаточно долговременное – порядка 10 лет, причем столько же времени уходит на подготовку к строительству), как велики эксплуатационные расходы (известно, что АЭС мощностью 1000 МВт обслуживает персонал в тысячу человек), сколько средств нужно для строительства соцкультбыта (поскольку около АЭС всегда возникает городская структура с населением порядка десятков тысяч человек) и сколько потребует неизбежный демонтаж станции.

АЭС имеют ограниченный временной ресурс работы: ~ 25-30 лет. Такой короткий срок службы АЭС объясняется тем, что со временем, несмотря на все меры защиты, оборудование станции становится опасным в радиационном отношении.

Наблюдается также явление «охрупчивания», когда под влиянием нейтронного облучения металлические конструкции теряют прочность и становятся хрупкими.

Демонтаж АЭС – наука и одновременно сложнейшее производство, концепция которых не разработана до сих пор. Как считают многие специалисты (энергетики, экологи и др.), предстоит «долгое прощание» с АЭС, причем полностью демонтировать их и довести окружающую среду до состояния «зеленой лужайки» не представляется возможным.

Потому в стоимость производимой АЭС энергии необходимо включать не только затраты на строительство станции, но и расходы на ее демонтаж, стоимость которого по экспертным оценкам, сравнима со стоимостью самого сооружения. В середине 70-х годов политика США в области ядерной энергетики резко изменилась: строительство новых АЭС было прекращено, несмотря на значительные уже сделанные затраты. Произошло это прежде всего по экономическим причинам после расчета стоимости электроэнергии, производимой АЭС, с учетом всех реальных составляющих ядерный топливный цикл: 1- добыча природного урана, 2 – переработка и обогащение топлива, 3 – изготовление ТВЭлов, 4 – переработка и захоронение радиоактивных отходов (см. диаграмму).

Анализ диаграммы показывает: во всем цикле производства топлива для АЭС стоимость добыча урана (якобы главный показатель низкой стоимости электрической энергии, производимой на АЭС) составляет лишь 2%, с учетом процессов переработки, обогащения и изготовления ТВЭлов будет 26%. Значительная же доля затрат (74%) приходится на переработку и захоронение возникающих на всех этапах цикла радиоактивных отходов (РАО).

Слайд 9.

В настоящее время по далеко неполным и малонадежным подсчетам стоимость 1 кВт*ч электроэнергии, выработанной на АЭС, оказывается наибольшей по сравнению со стоимостью электроэнергии, произведенной на электростанциях других типов.

(Продолжается обсуждение данного вопроса учащимися).

Учитель:

- Следующим вопросом рассматриваемой темы, является «Экологические проблемы АЭС» (Рассказ учащегося с использованием презентации. Приложение 2).

Слайд 2

Учащийся - специалист по вопросам экологии на АЭС.

Ядерная энергетика до недавнего времени рассматривалась как наиболее перспективная. Это связано как с относительно большими запасами ядерного топлива, так и со щадящим воздействием на среду. К преимуществам относится также возможность строительства АЭС, не привязываясь к месторождениям ресурсов, поскольку их транспортировка не требует существенных затрат в связи с малыми объемами. Достаточно отметить, что 0,5 кг ядерного топлива позволяет получать столько же энергии, сколько сжигание 1000 тонн каменного угля.

Положительный экологический фактор:

Небольшой выброс вредных веществ в атмосферу.

Слайд 3.

Отрицательных экологических факторов несколько:

1.Тепловое загрязнение:

Тепловые потери АЭС в 1,5 раза больше, чем ТЭС аналогичной мощности; поэтому КПД атомных электростанций невелик (20-25%), и их работа сопровождается «сбросом» огромного количества теплоты в воздух и воду.

Слайд 4.

Тепловое загрязнение изменяет климат региона, где расположена АЭС.

Увеличивается влажность воздуха, особенно в осенне-зимний период, что неблагоприятно влияет на здоровье людей, на состояние посевов, лесов, зданий и сооружений, в том числе и распределительных устройств и линий электропередач.

Слайд 5.

Повышение температуры естественных водоемов, куда сбрасывают теплую воду из систем охлаждения станций, приводит к снижению концентрации растворенного в воде кислорода, что угнетает развитие рыбной молоди и приводит к гибели рыб.

Слайд 6.

В нагретой теплой воде водоемов происходит бурное развитие сине-зеленых водорослей, наступает «цветение» воды; это явление, получившее название автрофизиции, делает невозможным использование таких водоемов для питьевого водоснабжения.

Слайд 7 .

2. Наличие радиоактивных отходов:

Урановая руда добывается на рудниках подземным или открытым способом. Эта отрасль горнодобывающего производства ухудшает окружающую среду, загрязняя воздух, почву, поверхностные и подземные воды;

Отходы на стадии добычи и переработки природного урана очень велики и составляют 99,8%.

Слайд 8.

Из резервуаров для хранения жидких отходов радиоактивные вещества могут попадать в грунтовые воды и расположенные рядом поверхностные водоемы;

Слайд 9.

Твердые и жидкие отходы, возникающие при регенерации ядерного топлива, обладают очень высокой радиоактивностью и требуют специальной переработки и специального захоронения в целях обеспечения безопасности

Слайд 10.

Имеются серьезные основания считать, что все существующие в настоящее время методы обезвреживания радиоактивных отходов, в том числе химические, недостаточно надежны и представляют собой источник постоянной опасности для жизни во всех пространственных структурах биосферы.

Слайд 11.

3. Радиоактивные излучения (РИ) :

Это самая главная опасность атомной энергетики.

РИ оказывает пагубное влияние на все живые организмы.

Слайд 12.

Под действием радиации поражаются клетки тканей, прежде всего их ядра, нарушаются способность клеток к делению и обмен веществ в них.

Наиболее чувствительны к радиационному воздействию кроветворные органы (костный мозг, селезенка, лимфатические узлы), эпителий слизистых оболочек, щитовидная железа.

Слайд 13.

В результате радиоактивных излучений на органы человека возникают тяжелейшие заболевания: лучевая болезнь, злокачественные опухоли, приводящие нередко к смертельному исходу.

Слайд 14.

Облучение оказывает сильное влияние на генетический аппарат, приводя к появлению потомств с уродливыми отклонениями и врожденными тяжелыми заболеваниями организма.

Слайд 15 .

Степень биологического воздействия зависит от вида излучения, его интенсивности и продолжительности облучения организма.

Специфическая особенность радиоактивных излучений: они не воспринимаются органами чувств человека и даже при смертельных дозах не вызывают болевых ощущений в момент облучения; в этом их «коварство».

Слайд 16 .

Еще один отрицательный фактор:

4 . Аварийные ситуации:

Взрыв четвертого энергоблока Чернобыльской атомной электростанции (ЧАЭС)- одна из таких ситуаций.

Слайд 17.

Всего с момента начала эксплуатации АЭС в 14 странах мира произошло более 150 инцидентов и аварий различной степени сложности. Некоторые из них:

• В 1957 г – в Уиндскейле (Англия)
• В1959 г – в Санта-Сюзанне (США)
• В1961 г – В Айдахо-Фолсе (США)
• В1979 г – в Три-Майл-Айленд (США)

Слайд 18.

Вот поэтому люди всего мира выступают против строительства АЭС на территориях, на которых они проживают.

Учитель :

- А сейчас более подробно рассмотрим вопрос о трагедии, произошедшей 26 апреля 1986 года на Чернобыльской атомной электростанции. (Рассказ учащегося. Приложение 3).

Слайд 2

Учащийся – специалист по изучению катастроф на АЭС.

«Целый мир, охватив от земли до небес,
Всполошив не одно поколение,
По планете шагает научный прогресс.
Что стоит за подобным явлением?

Как использовать знанье – забота людей.
Не наука - ученый в ответе.
Давший людям огонь - прав ли был Прометей,
Чем прогресс обернется планете?».

Впервые человечество увидело атом в действии в 1945 году, когда США сбросили на Хиросиму и Нагасаки водородные бомбы. Погибла треть населения этих городов, радиация вызвала у многих людей лейкозы. Люди умирали и продолжают умирать до сих пор.

Ряд испытаний ядерного оружия Соединенными Штатами на острове Бикини в 1946 - 1958 годах привели к тому, что в результате взрыва исчезли с лица Земли 2 соседних островка, а сам остров стал непригодным для жизни.

В 1957 году на заводе Селлафильд в Англии по регенерации ядерного топлива произошел взрыв. В результате загрязнения погибли 13 человек, более 250 заболели острой и хронической лучевой болезнью, и т. д.

В нашей стране в течение многих лет проходили испытания атомного оружия на Семипалатинском полигоне. В результате чего большое количество людей получили различную дозу облучения.

В Алтайском крае числится 24250 граждан, пострадавших от воздействия радиации на Семипалатинском полигоне. На самом деле теперь уже по признанию Конституционного суда РФ жертв этих испытаний гораздо больше. Все, кто проживал в 1949 - 1963 годах в населенных пунктах (как на территории Алтайского края, так и Казахской ССР), включены в перечень, утвержденный Правительством РФ, имеют право претендовать на статус «семипалатинцев» и получение социальной помощи.

Наибольшему радиоактивному воздействию на территории Алтайского края подверглись населенные пункты Рубцовского, Локтевского, Угловского районов, где суммарная (накопленная) эффективная доза облучения превышает 25 cЗв, Залесовского, Змееногорского, Курьинского, Локтевского, Поспелихинского, Рубцовского, Угловского и Краснощековского районов, где суммарная (накопленная) эффективная доза облучения больше 5cЗв, но не более 25 cЗв. В Краснощековском районе в число таких населенных пунктов вошли: Акимовка, Краснощеково, Малая Суетка, Мурзинка, Чарышский (Парижская Коммуна). Количество людей, пострадавших от взрывов на сегодняшний день в Краснощековском районе (получивших удостоверения) составляет - 1297 человек (доза облучения - больше 5 cЗв, но не более 25 cЗв и 22 человека (доза облучения - более 25 cЗв), что также неблагоприятно влияет на здоровье людей, у большинства из которых имеются хронические заболевания.

Слайд 3,4

26 апреля 1986 года в 01:23:40 по местному времени произошла самая крупная за всю историю развития атомной энергетики авария на Чернобыльской АЭС

Слайд 5.

У. Лоуренс описал ядерный взрыв следующими строками:

«Будто из недр Земли появился свет, свет не этого мира, а многих Солнц, сведённых воедино. Этот громадный огненный шар, поднимался, меняя цвет от пурпурного до оранжевого, увеличиваясь, пришла в действие природная cила, освобождённая от пут, которыми была связана миллиарды лет».

Слайд 6.

Эта авария стала предупреждением человечеству о том, что колоссальная энергия, заключенная в атоме, без надлежащего контроля над ней может поставить вопрос самого существования людей на планете.

Слайд 7.

Первая стадия аварии – два взрыва:

• В течение первого за 1 секунду радиоактивность реактора возросла в 100 раз;
• В ходе второго – через 3 с – радиоактивность увеличилась в 440 раз

Слайд 8.

• Вторая стадия аварии: (26 апреля–2 мая) – горение графитовых стержней;

• Третья стадия: (2 – 6 мая) – расплавление ядерного топлива.

Слайд 9.

В период горения стержней температура внутри реактора не опускалась ниже

1500 0 С, а после 2 мая стала повышаться, приблизившись к 3000 0 С, что вызвало расплавление оставшегося ядерного топлива.

Слайд 10.

Некоторые данные и следствия аварии на ЧАЭС

По официальным оценкам радиоактивность, «выброшенная» из реактора, равнялась 50 млн. Ки (это значение было явно занижено, т.к. по данным на 6 мая, не учитывало большей части короткоживущих радионуклидов, в том числе йода -131, период полураспада которого равен 8,1 сут. и который также чрезвычайно опасен) и 50 млн. Ки радиоактивных благородных газов.

Слайд 11.

При аварии на ЧАЭС 3,5% продуктов деления в реакторе (это 63 кг) было выброшено в атмосферу;

Для сравнения: в результате взрыва атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму, образовалось всего 0,74 кг радиоактивных «отходов».

Слайд 12.

В момент взрыва образовалось огромное (высотой около 2 км) облако радиоактивностью в десятки млн.Кюри, состоящее из аэрозолей-диспергированных «горячих» частиц ядерного топлива, смешанных с радиоактивными газами.

Слайд 13.

На территории четвертого блока после взрыва оказались крупные обломки топливных кассет и графита, которые ликвидаторы последствий аварии собирали бульдозерами и лопатами(!)

Слайд 14.

20 жителей Краснощековского района стали ликвидаторами этой страшной аварии, которые были отправлены на место трагедии 20 мая 1986 г.

В живых на сегодняшний день осталось 10 человек.

Учитель:

Ребята, сейчас перед вами выступит человек, очевидец всего происходящего, ликвидатор последствий на ЧАЭС, которому в то время было всего 25 лет, это – Кашкаров В.Н.

(Выступление Кашкарова В.Н.)

Слайд 15.

Последствия катастрофы:

• Сильно пострадала территория, находящаяся в непосредственной близости от 4-го блока;
• От мощного облучения короткоживущими изотопами погибла часть хвойного леса;
• Умершая хвоя была рыжего цвета, а сам лес таил в себе смертельную опасность для всех, кто в нем находился.

Слайд 16.

На развилке, у знака "Припять" - остатки знаменитого "рыжего леса". Его давно не существует, весь верхний слой дерна был срезан, вывезен и захоронен под бетоном.

Слайд 17.

В первый день жизнь в Припяти - городе, построенном для атомщиков и их семей в двух километрах от ЧАЭС, - продолжалась, как ни в чем не бывало. Большинство людей провели субботу на свежем воздухе – это был первый теплый и солнечный день холодной весны. В городе отпраздновали 16 свадеб.

Эвакуация жителей города началась спустя 36 часов после аварии. При этом выселение близлежащих населенных пунктов заняло еще несколько дней.

Тем временем тысячи киевлян, как обычно, вышли на первомайские демонстрации – это было всего через 5 дней после взрыва, и жители украинской столицы даже не представляли, какой опасности подвергаются.

Слайд 18.

Дорога на Припять. После аварии путепровод над железной дорогой получил второе имя - "мост смерти".

Слайд 19.

Город без жителей умирает быстро. Еще недавно Припять искрилась весельем, из окон, распахнутых навстречу весне, лилась музыка, в парках и скверах резвились ребятишки.

Сегодня город встречает закрытыми фанерными щитами витрин магазинов, сеткой от кроватей, упавших с грузовика и тишиной.

Дом, выходящий на центральную площадь (фото 80-х годов) и теперь.

Слайд 20.

Один из классов школы №З.

Слайд 21.

Авария на Чернобыльской АЭС вызвала крупномасштабное радиоактивное заражение местности, зданий, сооружений, дорог, лесных массивов и водоемов не только на Украине, но и далеко за её пределами. На волю вырвалось более 8 тонн топлива, которое содержит плутоний и другие высокорадиоактивные продукты распада, а также радиоактивное графитовое вещество.

Слайд 22.

Накопление радиоактивных элементов в организме человека

Слайд 23.

Последствия радиоактивного заражения:

• Мутации;
• Раковые заболевания (щитовидной железы, молочной железы, легкого, желудка, кишечника, лейкоз);
• Наследственные нарушения;
• Стерильность яичников у женщин;
• Слабоумие и др.

Слайд 24.

Итог Чернобыльской катастрофы:

• Погибло 80 тыс. человек;
• Пострадало более 3 млн.человек, из которых 1 млн. – дети;
• Чернобыль принес убытки, сравнимые с бюджетами целых государств;
• Последствия катастрофы не удастся преодолеть в обозримое время.

Мы всегда должны быть настороже, чтобы никогда не повторилась Чернобыльская трагедия, всколыхнувшая весь мир, чтобы не пролились слезы тысяч безвинных людей, пострадавших из-за беспечности единицы людей.

Слайд 25

А закончить свое выступление хочется словами А. Яблочкова – член-корреспондента РАН, председателя Центра экологической безопасности Росси:

«С позиций экологической безопасности страны радиоактивное загрязнение – одна из самых главных угроз. И доля атомных энергетических установок в создании этой угрозы очень значительна. Возможно, мы преувеличиваем, но только один Чернобыль полностью оправдывает наше мнение».

(Учитель приглашает к обсуждению предложенной темы учащимся).

Учитель: Российская Федерация – страна обеспеченная. В разнообразном понимании. Но основа нашего благосостояния заключается не только в богатстве ископаемых ресурсов, о труднодоступности и исчерпаемости которых не следует забывать. Богатство России содержится в её территории. Именно территория является фактором, определяющим разнообразие ландшафтных, геологических и климатических зон (и границ между данными зонами), что в конечном итоге выражается в обеспеченности возобновляемыми источниками энергии.

По различным оценкам исследователей, экономически оправданный энергетический потенциал составляет 270 - 420 млн. тонн условного топлива. В пересчёте на условное топливо выработка электроэнергии в 2008 году составила приблизительно 125 млн. т.у.т. Иначе говоря, возобновляемые источники энергии (ВИЭ) могут теоретически покрывать потребность экономики во вторичной энергии.

(Сообщение учащегося с использованием презентации «Экологически чистые электростанции» Приложение 4).

Слайд 2.

Учащийся – специалист по альтернативным источникам энергии

Все основные типы электростанций оказывают значительное негативное воздействие на природу:

ТЭС загрязняют воздух, шлаки станций, работающих на угле, занимают огромные территории.

Водохранилища равнинных ГЭС заливают плодородные пойменные земли, приводят к заболачиванию земель.

Небезопасными оказались и АЭС.

Давайте более подробно рассмотрим экологически чистые электростанции и начнем с ветряных.

ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА - отрасль энергетики, связанная с разработкой методов и средств для преобразования энергии ветра в механическую, тепловую или электрическую энергию.

Слайд 3.

Ветер - возобновляемый источник энергии. Ветровая энергия может быть использована практически повсеместно; наиболее перспективно применение ветроэнергетических установок в сельском хозяйстве.

Ветряная электростанция - несколько ветрогенераторов, собранных в одном, или нескольких местах. Крупные ветряные электростанции могут состоять из 100 и более ветрогенераторов.

Слайд 4.

Ветряные электростанции строят в местах с высокой средней скоростью ветра - от 4,5 м/с и выше.

Предварительно проводят исследование потенциала местности. Анемометры устанавливают на высоте от 30 до 100 метров, и в течение одного-двух лет собирают информацию о скорости и направлении ветра. Полученные сведения могут объединяться в карты доступности энергии ветра. Обычные метеорологические сведения не подходят для строительства ветряных электростанций: эти сведения о скоростях ветра собирались на уровне земли (до 10 метров) и в черте городов, или в аэропортах.

Слайд 5.

Крупнейшей на данный момент ветряной электростанцией является электростанция в городе Роско (Roscoe), штат Техас, США. Она был запущена 1 октября 2009 года немецким энергоконцерном E.ON. Станция состоит из 627 ветряных турбин производства Mitsubishi, General Electric и Siemens. Полная мощность - около 780 МВт. Площадь электростанции не менее 400 км².

Слайд 6 .

Геотермальные электростанции.

ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ - теплоэлектростанция, преобразующая внутреннее тепло Земли (энергию горячих пароводяных источников) в электрическую энергию.

Слайд 7.

В России 1-я геотермальная электростанция (Паужетская) мощностью 5 МВт пущена в 1966 на Камчатке;

• - В 1980 году ее мощность доведена до 11 МВт.
• - Геотермальные электростанции имеются в США, Новой Зеландии, Италии, Исландии, Японии.

Слайд 8.

Геотермальная энергия – это энергия, получаемая из природного тепла Земли. Достичь этого тепла можно с помощью скважин.

Геотермический градиент в скважине возрастает на 1°C каждые 36 метров. Это тепло доставляется на поверхность в виде пара или горячей воды. Такое тепло может использоваться как непосредственно для обогрева домов и зданий, так и для производства электроэнергии. Термальные регионы имеются во многих частях мира.

По различным подсчетам, температура в центре Земли составляет, минимум, 6 650°C. Скорость остывания Земля примерно равна 300 - 350 °C в миллиард лет. Земля выделяет 42 * 1012 Вт тепла, из которых 2% поглощается в коре и 98% - в мантии и ядре. Современные технологии не позволяют достичь тепла, которое выделяется слишком глубоко, но и 840 000 000 000 Вт (2%) доступной геотермальной энергии могут обеспечить нужды человечества на долгое время. Области вокруг краев континентальных плит являются наилучшим местом для строительства геотермальных станций, потому что кора в таких зонах намного тоньше.

Слайд 9.

Солнечная электростанция.

Для выработки электроэнергии используют также энергию солнечной радиации.

Различают термодинамические солнечные электростанции и фотоэлектрические станции, непосредственно преобразующие солнечную энергию в электрическую.

Электрическая мощность действующих термодинамических солнечных электростанций свыше 30 МВт, фотоэлектрических станций - свыше 10 МВт.

Слайд 10.

• Солнечная батарея - один из генераторов альтернативных видов энергии, превращающих солнечное электромагнитное излучение (проще говоря - свет) в электричество;
• Является объектом исследования гелиоэнергетики;
• Производство солнечных батарей развивается быстрыми темпами в самых разных направлениях.

Слайд 11.

Солнечные батареи очень широко используются в тропических и субтропических регионах с большим количеством солнечных дней. Особенно популярны в странах Средиземноморья, где их помещают на крышах домов для получения электричества. В перспективе они, вероятно, будут применяться для подзарядки электромобилей. Солнечные коллекторы используются в первую очередь для обеспечения нужд горячего водоснабжения и иногда для поддержки систем отопления.

Сообщается, что в отдельных лабораториях получены солнечные элементы с КПД 44 %. В 2007 году появилась информация, об изобретении российскими учёными (г. Дубна) элементов с КПД 54 %, но эти высокоэффективные панели не могут массово использоваться в виду своей высокой себестоимости, над этой проблемой и работают многие учёные.

Слайд 12.

Приливная электростанция.

Прили́вная электроста́нция (ПЭС) - особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 13 метров.

Слайд 13 .

Для получения энергии залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой установлены гидроагрегаты, которые могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса (для перекачки воды в водохранилище для последующей работы в отсутствие приливов и отливов). В последнем случае они называются гидроаккумулирующая электростанция.

Слайд 14.

Приливные электростанции обладают как преимуществами, так и недостатками.

Преимуществами ПЭС является:

• высокая экологичность;
• низкая себестоимость производства энергии.

Недостатками:

• высокая стоимость строительства;
• изменяющаяся в течение суток мощность, из-за чего ПЭС может работать только в составе энергосистемы, располагающей достаточной мощностью электростанций других типов

Существует мнение, что работа приливных электростанций тормозит вращение Земли, что могло бы привести к негативным экологическим последствиям. Однако ввиду колоссальной массы Земли влияние приливных электростанций незаметно.

(Продолжается обсуждение данного вопроса).

Заключение:

Учитель:

Таким образом, развитие ядерной энергетики ставит перед человечеством качественно новые экологические задачи:

Применять новые технологии при строительстве АЭС;

Необходимо вкладывать деньги в разработку новых, более безопасных атомных реакторов;

Применять новые методы захоронения радиоактивных отходов.

Предотвращение быстро надвигающегося эколого-экономического кризиса возможно лишь при переходе к широкому прямому использованию нетрадиционных источников энергии – энергии ветра, приливов, Солнца и внутренней энергии Земли.

Рефлексивный тест:

• Я узнал много нового и интересного.
• Что понравилось на уроке? Почему?
• Что не понравилось?
• Нужна ли мне физика для повышения моего интеллектуального уровня?
• Нужна ли мне физика для моей дальнейшей профессиональной деятельности?

Задания для учащихся:

По результатам проведенной конференции написать заметку в школьную газету.

Подведение итогов:

Учитель: Большое спасибо нашим специалистам! Большое спасибо всем, кто участвовал в обсуждении, за отличную работу! Надеюсь, в скором будущем из вас получатся настоящие мастера своего дела, умеющие решать глобальные проблемы человечества .

Используемая литература:

1. Иллеш А. Катастрофа. - М: Известия, 1989; ;
2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Солнечная_батарея ;
3. http://ru.wikipedia.org/wiki/ГеоТЭС ;
4. Распоряжение Правительства РФ от 08.02.2002 г №156-Р.

Гончар Елена Леонидовна

учитель физики,

учитель-методист

МОУ «Школа №26 г.Донецка»

УРОК-БЕСЕДА ПО ФИЗИКЕ «ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ДЛЯ КАЖДОГО»

АННОТАЦИЯ: урок направлен на воспитание экологического сознания у учащихся, должен способствовать организации навыков экологически устойчивого и безопасного стиля жизни, привлечь внимание к проблемам использования энергии, экономии энергии и энергоресурсов, охране окружающей среды; предлагаемый материал создаёт мотивацию для сбережения ресурсов и энергии, вовлекает школьников в полезную деятельность по энерго- и ресурсосбережению, стимулирует интерес к научным исследованиям и практическому применению знаний.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: энергосбережение, окружающая среда, энергетика, электроприборы, источники энергии, техника безопасности.

Задачи:

Помочь школьникам осознать важность экологии, как науки, научить бережно обращаться с ресурсами Земли, воспитывать доброжелательное отношение к окружающей среде, научить принимать верные решения по вопросам окружающей среды и принимать осмысленные действия.

Цели урока : обучающие:

Создать условия для ознакомления учащихся с видами электроприборов, назначением электросчетчика, устройством утюга;

Содействовать развитию умения рассчитывать количество потребленной электроэнергии и её стоимость;

Создать условия для формирования первоначальных умений правильной эксплуатации электроприборов и знания правил техники безопасности при их использовании.

развивающие:

Способствовать развитию у школьников умений выделять главное в изучаемом;

Способствовать развитию аналитического мышления, расширению кругозора;

Формировать умения выполнять операции анализа, синтеза, классификации, способность наблюдать, делать выводы, выделять существенные признаки объекта, выдвигать гипотезы и применять их при решении задач разного уровня.

воспитательные:

Способствовать воспитанию у учащихся экономического мышления;

Развитию самостоятельности и коммуникативности в работе;

Формировать бережное отношение к энергоресурсам и бытовой технике.

Тип урока: комбинированный.

Формы ведения урока: диалог, беседа, объяснение, практическая работа, упражнения, инструктаж, работа с технической документацией, профориентационная деятельность.

Формы организации учебно-познавательной деятельности учащихся : групповая работа, индивидуальная, общеклассная, работа с текстом.

План урока

I. Организационный момент.

II. Актуализация опорных знаний и умений учащихся. Повторение правил безопасности труда. Создание проблемной ситуации: «Все энергетические ресурсы исчерпаны. Как найти выход из сложившейся ситуации?»

III. Изучение нового материала.

1.Понятие об электросчетчике. Расчет стоимости потребленной электроэнергии.

2.Использование энергосберегающих технологий в быту.

3.Виды бытовых электроприборов.

4.Устройство электроприборов.

Ход урока

І . Вступительное слово учителя.

В недалеком прошлом маломощные электростанции, работающие на угле и нефти с трудом обеспечивали потребности человека. Но и потребности были очень скромные. Естественно и речи не было, что Земля может исчерпать свои ресурсы. Но численность жителей Земли растет в геометрической прогрессии и тем самым увеличивается потребность в энергии. Ученые пытаются решить эту проблему. Международные конференции, научные книги, исследования посвящены поиску дешевых, доступных, экологически безопасных решений. Вот и сегодня на уроке мы поговорим на эту тему. Как мы понимаем эту проблему, что можем сделать для сохранения богатств нашей планеты?

ІІ . Актуализация опорных знаний и умений учащихся.

Беседа.

1.Скажите, какую роль играет в нашей жизни электрический ток.

2.Какие элементы электрической цепи вам известны?

3.Что такое сопротивление проводника? В каких единицах оно измеряется?

4.Как можно выразить работу электрического тока через мощность и время?

5.Каково общее назначение всех электроприборов?

6.Назовите электроприборы, используемые в быту.

7.Какие светильники установлены в вашей квартире? Постарайтесь определить их виды и назначение. Какими светильниками вы пользуетесь чаще?

8.Что является необходимым условием для работы перечисленных приборов?

9.Какой прибор показывает нам количество израсходованной энергии?

ІІІ. Обсуждение темы.

Учитель: Что такое энергетика?

Энергетика - это отрасль хозяйства, охватывающая энергетические ресурсы, выработку, преобразование, передачу и использование различных видов энергии.

А как давно человек начал использовать энергию?

Учитель: Около 500 тыс. лет назад, человек впервые освоил энергию огня- тепловую энергию от сгорания древесины.

10 тыс. лет назад с возникновением земледелия, потребность в энергетических ресурсах возросла, и человек стал строить мельницы, работающие на энергии воды и ветра. Но с ростом промышленного производства и увеличения численности населения Земли, человек строит теплоэлектростанции работающие на основе каменного угля, нефти и природного газа. Широко осваивается энергия рек- гидроэлектростанции. В конце 20 века освоена атомная энергия, но и это уже не удовлетворяет потребности человека. Но есть и нетрадиционные источники энергии- ветроэлектростанции (используется ветер, заставляющий вращаться турбины и таким образом производит электричество), гелиолектростанции- энергия солнца, геотермальные(пар от воды, нагретый глубоко в Земле, используется для того чтобы повернуть турбины, подключенные к электрическим генераторам.) Человек пытается использовать энергию приливов и отливов, морских течений, жидкого водорода, синтетического топлива. Но как обстоят экологические проблемы при использовании тех или иных источников для получения энергии?

Учитель: Использование тепловой энергии приоритетна. Но! Еще Д.И. Менделеев говорил, что использование нефти Это все равно что сжигать деньги в печи, хотя нефть в чистом виде не используется, а только мазут- продукт её переработки. И ещё при сжигании любого топлива расходуется большое количество кислорода и выделяется углекислый газ в таком количестве,что приводит к экологической проблеме- создаётся “ парниковый эффект”. Это приводит к потеплению климата и как последствия наводнения (нам хорошо знакомы стихийные бедствия в Европе.) При сгорании топлива загрязняется окружающая среда, это приносит вред животным (они либо покидают свои места, либо гибнут, либо происходит мутации в развитии) , изменяется качество питьевой воды, чрезмерное цветение и зарастание водоемов. Это приводит к экологическим катастрофам. Продолжаться так, конечно, до бесконечности не может. Нужна альтернатива, и мы с вами знаем, что тепловые ресурсы не бесконечны.

Назовите исчерпаемые и неисчерпаемые источники энергии.

Расчет стоимости потребленной электроэнергии.

Пример 1. Имеется электрическая лампа, рассчитанная на ток мощностью 100 Вт. Ежедневно лампа горит в течение 6 часов. Найти работу тока за один месяц (30 дней) и стоимость израсходованной энергии при тарифе 2,45 гривны за 1 кВт*ч.

Использование энергосберегающих технологий в быту.

Зависит ли расход электроэнергии от времени года?

Ребята, а надо ли нам с вами рационально и бережно относиться к электроэнергии? Создание проблемной ситуации

Какие пути экономии электроэнергии вы можете предложить?

Не включать осветительные и электронагревательные приборы без надобности;

Используйте экономичный режим работы бытовых электроприборов (стиральных машин, электроплит, пылесосов);

Уходя из квартиры, убедитесь, что все электроприборы выключены (это правило одновременно является и правилом противопожарной безопасности).

В зависимости от назначения электроприборы условно разделяют на следующие группы:

Для приготовления пищи (плиты, миксеры, овощерезки, соковыжималки, кофеварки, тостеры, блендеры и т.д.);

Нагрева жидкости (чайники, самовары, кипятильники, водонагреватели);

Дополнительного обогрева и вентиляции помещений (радиаторы, камины, конвекторы, вентиляторы, кондиционеры);

Личной гигиены (утюги, фены, грелки);

Проведения досуга (музыкальные центры, магнитофоны, телевизоры);

Бытовая техника (стиральные машины, холодильники, пылесосы);

Средства связи (телефоны, радиотелефоны);

Электроинструменты (паяльники, выжигатели, глянцеватели, дрели и т.д.).

Каждый электроприбор имеет технический паспорт, в котором указывается напряжение, мощность, номер стандарта, год выпуска, название изготовителя, который находится на корпусе прибора в виде таблички, а так же инструкцию по применению, где указаны правила эксплуатации, особенности ухода за прибором, возможные неисправности и причины их устранения, гарантийные обязательства.

IV . Устройство электронагревательных приборов.

Учитель: исчерпаемые источники энергии - это нефть, газ, уголь, уран. То что они могут иссякнуть это одна проблема, но отходы этих станций смертельно опасны для человека. Неисчерпаемые источники энергии - это энергия биомассы, ветра, солнца, морских волн и течений, тепло земли. К каким последствиям может привести авария на АЭС?

Учитель: Даже без аварии вокруг реактора наблюдается радиоактивный фон, что приводит к генным мутациям и онкологическим заболеваниям.

Но так ли безвредно использование ветра, солнца и воды?

Учитель: При очень многих плюсов есть минусы. Зависимость ветроэлектростанций от погоды и создается шумовое загрязнение. Уходят животные, что нарушает экологический баланс в данной местности. Человек чувствует угнетенное состояние. И при всем этом мощность таких станций невелика. В Германии созданы ветровые парки на южном побережья Ютландского полуострова, и в близи посёлка Куликово Калининградской области. Геотермальная энергия- используется в Исландии, на Камчатке.. Но горячая вода обратно никуда не закачивается, это приведет к загрязнению почв и экологическим нарушениям. Солнечных электростанций пока очень мало. Это солнечные установки, которые улавливают и преобразуют энергию солнца. Но это зависимость от климатических условий и очень дорого. Такой вид энергии используется в Бразилии, Калифорнии на крышах многоэтажек.

Можно ли как то изменить ситуацию?

Учитель: Самое главное научится экономить энергию. Элементарно экономить электричество в наших квартирах, проводить теплоизоляцию окон для большего сохранения тепла. Эффективное использование энергетических ресурсов., соблюдения требований к охране природы чтобы не нарушался экологический баланс в природе, сократить расходование ресурсов. Установить средства регулирование потребление энергоресурсов (включатели и выключатели.)

V . Закрепление новых знаний и умений учащихся (рефлексия).

1.Первой группе составить правила техники безопасности, используя частицу НЕ, вторая группа составляет на основании правил безопасности 1 группы без использования частицы не, т. е. объясняет, как необходимо поступить в той или иной ситуации.

2.Разгадать кроссворд по теме «Электробытовые приборы»

1) Бытовой кухонный электроприбор.

2) Бытовой электроприбор для мытья полов

3) Бытовой электроприбор для уборки помещения

4) Электроприбор

5) Тепловой электроприбор

6) Бытовой электроприбор, используемый для обогрева помещений

7) Бытовой электроприбор

8) Кухонный электроприбор для получения сока

9) Внешняя оболочка электроприбора

10) Деталь, соединяющая электронагревательный прибор со шнуром

11) Устройство, автоматически поддерживающее температуру

12) Деталь терморегулятора имеющая отношение к прическе

13) .Важный узел холодильника

14) Жарочный шкаф с инфракрасным нагреванием

VI . Подведение итогов урока.

VII . Домашнее задание: рассчитать потребление электроэнергии в вашем доме за неделю.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1) http://boltishki.grodno.unibel.by/main.aspx?uid=872

2) Бушуев В.В. Троицкий А.А. Энергоэффективность и экономика России.// Энергия: техника, экономика, экология. 2004. № 5.

3) Лисиенко В.Г. Щелоков Я.М. Хрестоматия по энергосбережению. Справочное издание. В 2-х книгах.- М.: «Теплоэнергетик», 2002. - 688 с.

"ЭНЕРГЕТИКА И ЭКОЛОГИЯ"

Урок работы в базово-перекрестных группах

Я использую свои знания

и признаю их важность.

Я вкладываю свое понимание

И чувствую себя причастным.

На основе китайского пословица

Цель. Обобщить и систематизировать знания учащихся о различных типах электростанций, принцип их действия, энергетические преобразования; продолжить формировать умения анализировать, сравнивать, делать самостоятельно выводы, работать с научной литературой; воспитывать экономическое и экологическое мышление, умение работать в коллективе, толерантность, стремление к пополнению знаний.

Тип урока. Урок обобщения и систематизации знаний.

Оборудование. Магнитофон, электрический чайник, плакаты со схематическим изображением электростанций разных типов, таблицы для сравнительной характеристики различных типов электростанций, цветные маркеры, дидактический материал с информацией о определенный тип электростанции, атласы «Экономическая и социальная география мира», пронумерованные цветные карточки.

Методические советы. Упражнения, которые учат детей формулировать и высказывать свои мысли, слушать других и принимать решения на основе рациональных размышлений, помогают в учебе демократического образа мышления. Исследования свидетельствуют, что введение методов групповой работы является эффективным для предотвращения отчужденности между учениками. Деление на группы целесообразно сделать на предыдущем уроке, а каждой группе дать домашнее задание найти и обработать материалы о определенный тип электростанции. На занятиях должна преобладать деятельность учащихся, они должны работать с приборами, справочниками, схемами, потому что именно такая деятельность связана с активным мышлением.

Используя новые педагогические методы наряду с традиционными, мы можем помочь ученикам в развитии мышления, одновременно обучая их уважать права других и работать вместе для достижения общей цели. «Знания только тогда знания, когда они добыты усилиями своего ума, а не памятью» (Л. Толстой).

Урок предполагает использование активных методов обучения, в частности, метод работы в базово-перекрестных группах и метод «дерево решений».

Метод базово-перекрестных групп. Учитель проводит разделение на базовые группы, в которых учащиеся прорабатывают материал определенного типа (каждая группа - другой). После этого учитель формирует новые перекрестные группы таким образом, чтобы в их состав входили представители из каждой предыдущей базовой группы. В этих группах ученики обучают друг друга, передавая им знания, полученные в базовых группах.

Деление на группы можно проводить различными способами. Например, раздать учащимся карточки разного цвета, на которых написаны цифры 1, 2, 3, 4, 5, 6. Базовые группы формируются по цветам карточек, перекрестные - за цифрами. Можно на небольших листах бумаги написать символы А1, А2, А3, А4, А5, А6, Б1, Б2,... и т.д. к Е6. Базовые группы формируются по буквам, перекрестные - за цифрами. Количество участников группы не должно превышать 6 человек.

Метод «дерево решений». Каждая группа получает для заполнения таблицы большого формата с нарисованным «деревом решений» проблемы, которая рассматривается) и фломастеры. Во время работы участники группы записывают недостатки и преимущества каждого варианта, а затем принимают решение о путях решения проблемы. После завершения работы представители каждой группы сообщают результаты работы своих групп.

Ход урока

I. Актуализация опорных знаний учащихся

(В классе тихо звучит музыка, на демонстрационном столе стоит электрический чайник, в котором греется вода, над классной доской горит лампа, ученические столы расставлены для работы в группах.)

Учитель. Дорогие друзья, начнем сегодня наш урок необычно. Сначала попьем чаю, а затем будем работать. Наш лаборант уже давно включил электрочайник, и вода вот-вот закипит. (Неожиданно гаснет свет, затихает музыка, выключается чайник. Лаборант подходит к учителю и тихо что-то ему говорит.)

Учитель. Что случилось?

Ученики. Нет тока в сети.

Учитель. Жаль... Не удастся нам сейчас попить чая. А скажите, пожалуйста, откуда берется ток в электрической сети нашего класса, наших квартир?

Ученики. Вырабатывается на электростанциях.

Учитель. Правильно. А какие вы знаете электростанции?

Ученики. ГЭС, ТЭС, АЭС, альтернативные (солнечные, ветряные, приливные, геотермальные, биогазовые).

(Когда ученики называют электростанцию определенного типа, учитель или ассистент вывешивает на доске плакаты со схематическим изображением электростанции этого типа.)

II. Мотивация учебной деятельности

Учитель. Энергия является основой жизни человеческого общества и его прогрессивное развитие связано с непосредственным ростом энергопотребления. Это потребление возросло в течение XX века. более чем в 100 раз, при этом органического топлива было сожжено во много раз больше, чем за все предыдущее время. Какие же перспективы ожидают нас в XXI веке?

Человечество все больше осознает свою ответственность за сохранение окружающей среды, за чистоту нашей планеты. Научно-технический прогресс, повышение комфортности жизни и связанный с ним рост энергопотребления - объективные вещи. Но это не означает, что они должны достигаться любой ценой. Использование только традиционных источников энергии (нефти, газа, ядерного топлива) разрушает и загрязняет землю, водные ресурсы и воздух. Вместе с тем, более 1 кВт на каждый квадратный метр постоянно обеспечивает нам днем свет неисчерпаемого, экологически безупречного и общедоступного природного источника - Солнца. Достижения технологии уже сейчас дают возможность использовать его для выработки электроэнергии, стоимость которой приближается к традиционной. Рядом интенсивно развиваются во многих странах также ветроэнергетика и энергетика биомассы, которые родственны солнечной. Сегодня, несомненно, основной экономической проблемой в мире является энергетический кризис. Социально-экономическое развитие каждой страны, в частности Украины, зависит от состояния его энергетики.

Итак, существуют методы выработки электроэнергии из органического и ядерного топлива (угля, нефти, природного газа, урана) и использования возобновляемых источников энергии (гидравлической, солнечной, ветровой, приливной, геотермальной и других). Каким из них отдать предпочтение? Тема нашего урока - «Энергетика и экология».

III . Обобщение и систематизация знаний

На этом этапе урока мы будем работать таким образом. В предыдущем году мы с вами образовали группы, каждая из которых получила домашнее задание: подготовить сообщение об определенном типе электростанций. Итак, прошу сейчас сесть группами за столы (на столах стоят таблички разного цвета). К сообщениям, которые вы подготовили дома, вы получите еще дополнительную информацию (см. приложение). Ваша задача - обработать этот материал, обсудить его и ответить на следующие вопросы (вопросы написаны на доске или в виде плаката).

1. Какой принцип действия электростанции?

2. Какие энергетические преобразования происходят на данной ЭС?

3. Влияние данной ЭС на экологию?

4. В каких местах преимущественно расположены электростанции данного типа?

На выполнение этой работы отводится 8 минут.

(Пока ученики работают, учитель следит за их работой и при необходимости оказывает помощь.)

Учитель (через 8 мин). Прошу прекратить обсуждение. Дальнейшую нашу работу проводим следующим образом. На ваших цветных карточках написаны различные цифры. Итак, попрошу учеников посмотреть, какая цифра написана на карточке и сесть за стол с соответствующим номером.

Теперь вы должны рассказать друг другу о тот тип ЭС, который выучили в предыдущей группе. Затем заполнить таблицу, которую вы получите, и принять решение: какая из станций является наиболее экономичной и экологичной? На выполнение этого задания отводится 15 минут.

(Через 15 мин. группы вывешивают на доске свои таблицы с закрытым полоской бумаги решением.)

Учитель. Прошу кого-то из членов группы прокомментировать свою таблицу, не зачитывая решение.

(Группы по очереди представляют таблицы. Когда все группы отчитались, учитель открывает все решения и зачитывает их. На основе этих решений ученики делают обобщения, какая электростанция является наиболее экономичной и экологичной.)

Учитель. Следовательно, электрическая энергия - это следствие развития цивилизации. Она дает нам возможность просматривать телепередачи, слушать радио, пользоваться многими устройствами. Но скажите, о чем всегда следует помнить, пользуясь любым достижением цивилизации?

Ученики. О влиянии этих достижений на окружающую среду.

Учитель. Сейчас я хочу предложить один интересный эксперимент. Выясним, кто из вас может отказаться от благ цивилизации ради сохранения окружающей среды. Прошу всех закрыть глаза и поднять руку, кто готов это сделать. Спасибо.

(Учитель оценивает и комментирует работу учащихся, их умение работать с научным материалом, анализировать, делать выводы, отмечает активную работу на уроке, интересные и содержательные сообщения. Задает домашнее задание.)

Приложение

Гидроэлектростанция (ГЭС)

Энергетика - отрасль хозяйства, которая производит энергию - имеет важное Значение для развития экономики, науки и культуры страны. Сейчас значительный удельный вес по выработке электроэнергии имеют механические источники энергии - ГЭС. Впервые человек использовала энергию воды с помощью водяного колеса. В современной ГЭС вода со значительной скоростью устремляется на лопатки турбин. Вода через защитную сетку и регулирующий затвор течет стальным трубопроводом к турбине, над которой установлен генератор. Механическая энергия воды посредством турбины передается генераторам, в которых преобразуется электрическую. После выполнения работы (вращения турбины) вода вытекает в реку тоннелем, постепенно расширяется.

Затраты на строительство ГЭС нешуточные, но они компенсируются тем, что не ведет себя платить (по крайней мере, в явной форме) за источник энергии - воду. Мощность современных ГЭС превышает 100 МВт, а КПД составляет 95%. Такая мощность достигается за незначительных скоростей вращения ротора, поэтому современные гидротурбины поражают своими размерами. Турбина - энергетически очень выгодная машина, поскольку вода легко и просто меняет поступательное движение на вращательное.

Строительство плотины на реке дает возможность создать значительную разницу уровней воды низших и высших от ГЭС вдоль течения реки, то есть между верхним и нижнем бьефах. Иногда эта разница уровней достигает более 100 м. Вода верхнего бьефа падает со значительной высоты на лопасти гидротурбины, вращает ее, а вместе с ней вращает генератор электроэнергии, который соединен с турбиной. Мощность любой ГЭС зависит от разности уровней воды верхнего и нижнего бьефов и от! количества кубометров воды, проходящей за 1 с через лопасти турбин станции: чем она больше, тем мощнее ГЭС.

Одним из принципов гідроелектробудування является максимальное использование И гидроэнергии рек. Согласно этому принципу, на реках строятся не отдельные ГЭС, а каскады таких станций и создаются водохранилища для регулирования годового стока вод. Сток большинства рек неравномерен в течение года. Так, в Днепре в период весеннего паводка, то есть примерно в течение одного месяца, И в море стекала половина всех водных запасов реки, в летние месяцы уровень воды резко снижался. Вследствие этого ГЭС летом работала с половинной мощностью. Создание большого водохранилища возле ГЭС резко изменило положение. Теперь весенние воды Днепра уже не стекают без всякой пользы в море, а сохраняются в водохранилище, а затем планомерно используются в течение года гидростанциями. Это позволило не только увеличить выработку электроэнергии, но и снимать пиковые нагрузки в энергосистеме района размещения ГЭС. Современные ГЭС строят с таким расчетом, чтобы с их помощью комплексно решались задачи выработки электроэнергии, орошения земель, водоснабжения и тому подобное.

Отметим, что ГЭС имеют по крайней мере два преимущества перед ТЭС и АЭС:

1. отсутствие во время работы затрат на топливо, вследствие чего их электроэнергия в 4-8 раз дешевле электроэнергии, производимой на ТЭС и АЭС;

2. гидроэнергия рек, что используется на ГЭС, воспроизводится естественно, а ископаемые энергоресурсы не воспроизводятся.

Гидроэнергетические технологии имеют немало преимуществ, но есть и значительные недостатки. Например, низкие водные ресурсы во время засухи могут серьезно влиять на количество произведенной энергии. Это может стать значительной проблемой там, где гидроэнергия составляет значительную часть в энергетическом комплексе страны; строительство плотин является причиной многих проблем: переселение жителей, заиления водохранилищ, водных споров между соседними странами, значительной стоимости этих проектов. Строительство ГЭС на равнинных реках приводит к затоплению больших территорий. Значительная часть площади водоемов, образующихся, - мелководье. В летнее время за счет солнечной радиации в них активно развивается водная растительность, происходит так называемое «цветение» воды.

Плотины препятствуют миграции рыб. Багатокаскадні ГЭС превращают реки на ряд озер, где возникают болота. В этих реках гибнет рыба, а вокруг них меняется микроклимат, еще больше разрушая природные экосистемы.

Теплоэлектростанция (ТЭС)

Энергия человека издавна была направлена на поиски средств облегчения выполнения необходимых для ее существования работ. Для этого использовались всевозможные инструменты и механизмы, прирученные животные, но только тепловая машина резко расширила возможности человека, ускорила технический прогресс.

Тепловая машина - это система, которая позволяет преобразовать тепловую энергию в другие формы энергии - механическую, электрическую.

На тепловых ЭС энергия, которая выделяется во время сгорания разлых видов топлива - угля, газа, нефти, торфа, горючих сланцев с помощью электрогенераторов, приводимых во вращение паровыми и газовыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания, преобразуется в электрическую энергию. Большинство современных мощных ТЭС является паротурбінними. В паровой турбине нагретая (до 500-560°С) и сжатая (до 2,4·107 Па) пара выходит из сопла, расширяется. Объем пара возрастает, а давление соответственно падает, при этом потенциальная энергия сжатой пара превращается в кинетическую. Пар выходит из сопла со значительной скоростью, ударяется в лопатки диска турбины, закрепленной на валу, и быстро вращает их, при этом кинетическая энергия пара передается ротору турбины. Вал турбины жестко связан с валом электрогенератора, и поэтому турбина приводит во вращение ротор генератора, вследствие чего и производится электрическая энергия.

Большая часть энергии топлива теряется вместе с горячим (отработанной) парой. Эту отработанную на турбинах горячую пароводяну смесь используют для отопления жилых помещений и производственных нужд, что повышает коэффициент полезного действия тепловых электроцентралей, (ТЭЦ). Следует заметить, что на ТЭЦ 80% энергии сгорания топлива используют эффективно.

Во время сгорания топлива в тепловых двигателях выделяются вредные вещества карбон (IV) оксид, соединения Азота, соединения Свинца, а также выделяется в атмосферу значительное количество теплоты. Кроме того, применение паровых турбин на ТЭС требует отвода больших площадей под пруды, в которых охлаждается отработанный пар. Ежегодно в мире сжигается 5 млрд. тонн угля 13,2 млрд. тонн нефти, это сопровождается выбросом в атмосферу 2·1010 Дж. теплоты. Запасы органического топлива на Земле распределены крайне неравномерно, и при теперешних темпах потребления угля хватит на 150-200 лет, нефти - на 40-50 лет, а газа - примерно на 60 лет. Весь цикл работ, связанных с добычей, транспортировкой и сжиганием органического Топлива (главным образом угля), а также образованием отходов, сопровождается выделением значительного количества химических загрязнителей. Добыча угля связан с значительным засолением водных резервуаров, куда сбрасываются воды из шахт. Кроме этого, в воде, откачиваемой, содержатся изотопы Радия и Радон. ТЭС, хотя и имеет современные системы очистки продуктов сжигания угля, выбрасывает за год в атмосферу по разным оценкам от 10 до 120 тыс. тонн оксидов серы, 2-20 тыс. тонн оксидов Азота. Кроме того, образуется более 300 тыс. тонн золы, которая содержит около 400 т токсичных металлов (мышьяка, кадмия, свинца).

Можно отметить, что ТЭС, работающая на угле, выбрасывает в атмосферу больше радиоактивных веществ, чем АЭС такой же мощности. Это связано с выбросом различных радиоактивных элементов, содержащихся в угле в виде вкраплений (радий, торий, полоний и др). Для количественной оценки воздействия радиации вводится понятие «коллективная доза», т. е. произведение значения дозы на количество населения, которое подверглось воздействию радиации (он выражается в человеко-зівертах). Оказалось, что в начале 90-х годов прошлого века ежегодная коллективная доза облучения населения Украины за счет тепловой энергетики составляла 767 чел зв. и за счет атомной - 188 чел зв.

В наше время в атмосферу ежегодно выбрасывается 20-30 млрд. тонн оксида Углерода. Прогнозы свидетельствуют, что при сохранении таких темпов в будущем к середине века средняя температура на Земле может повыситься на несколько градусов, что приведет к непредвиденным глобальных климатических изменений.

Сравнивая экологическую действие различных энергоисточников, необходимо учесть их влияние на здоровье человека. Высокий риск для работников в случае использования угля связан с его добычей в шахтах, транспортировкой и с экологическим воздействием продуктов его сжигания. Последние две причины касаются нефти и газа и влияют на все население. Установлено, что глобальное влияние выбросов от сжигания угля и нефти на здоровье людей действует примерно так же, как авария типа Чернобыльской, что повторяется раз в год. Это - «тихий Чернобыль», последствия которого непосредственно невидимые, но постоянно влияют на экологию. Концентрация токсичных примесей в химических отходах стабильная, и в конце концов все они перейдут в экосферу.

Атомная электростанция (АЭС)

Основа атомной энергетики - атомные электростанции, преобразующие ядерную энергию в электрическую. АЭС используют теплоту, выделяющееся в ядерном реакторе в результате цепной реакции деления ядер тяжелых элементов, преимущественно 235U , 238U , 239Pb . Затем, как и на обычных ТЭС, тепловая энергия превращается в электрическую. При конечном делении 1 г изотопа урана или плутония высвобождается примерно 22,5 МВт час. энергии, что равноценно энергии 2,8 т условного топлива.

Принцип работы АЭС такой: ядерный реактор, защищенный бетоном, содержит цилиндры (стержни), внутри которых находится уран. Урановые стержни-блоки находятся в воде, которая одновременно является и замедлителем, и теплоносителем. Вода находится под большим давлением и поэтому может быть нагрета до очень высокой температуры (около 300°С). Такая горячая вода из верхней части активной зоны реактора поступает по трубопроводам в парогенератор (который также наполнен водой, которая испаряется), охлаждается и возвращается по трубопроводу в реактор. Насыщенный пар из парогенератора через трубопровод поступает в паровую турбину и после отработки возвращается обратно другим трубопроводом. Турбина вращает электрический генератор, ток от которого поступает в распределительное устройство, а затем - во внешнюю электрическую цепь. Ход цепной реакции регулируется стержнями из веществ, которые хорошо поглощают нейтроны.

От ввода в действие первой АЭС прошло более 45 лет. За это время в технике АЭС произошли серьезные изменения: резко возросли мощности ядерных реакторов, повысились технико-экономические показатели АЭС. Сейчас для районов, удаленных от ресурсов химического топлива, себестоимость 1 кВт час. для АЭС меньше, чем для тепловых электростанций. Поэтому, несмотря на несколько более высокую стоимость оборудования для АЭС, их общие экономические показатели в этих условиях, лучше, чем для тепловых электростанций. Запасов ядерного топлива в энергетическом эквиваленте в сотни раз больше, чем органического. АЭС практически не выделяют в атмосферу химических загрязнителей. Если за их нормальной работой понимать такой режим эксплуатации, при котором дополнительная доза облучения от станции не превышает значений флуктуаций естественного фона, то, как правило, это условие соблюдается. В целом реальный радиационное воздействие АЭС на природную среду значительно (в 10 и более раз) меньше допустимого. Если учесть экологическую действие различных энергоисточников на здоровье людей, то среди не возобновляемых источников энергии риск от АЭС, которые нормально работают, минимальный как для работников, деятельность которых связана с различными этапами ядерного топливного цикла, так и для населения. Глобальный радиационный вклад атомной энергетики на всех этапах ядерного топливного цикла в настоящее время составляет около 0,1% естественного фона и не превысит 1% даже за интенсивного ее развития в будущем.

Добыча и переработка урановых руд также связаны с неблагоприятной экологической действием. Но главной проблемой остается захоронение высокоактивных отходов. Объем особо опасных радиоактивных отходов составляет около одной стотысячной части общего количества отходов, среди которых высокотоксичные химические элементы и их устойчивые соединения. Разрабатываются методы их концентрации, надежного связывания и размещения в устойчивых геологических формациях, где по расчетам специалистов, они могут удерживаться на протяжении тысячелетий.

Серьезным недостатком атомной энергетики является радиоактивность используемого топлива и продуктов его деления. Это требует создания защиты от различного типа радиоактивного излучения, что значительно повышает стоимость энергии, которую вырабатывают АЭС. Кроме этого, еще одним недостатком АЭС является тепловое загрязнение воды, то есть ее нагрева.

Интересно отметить, что, по данным группы английских медиков, лица, которые работали в течение 1946-1988 гг. на предприятиях британской ядерной промышленности, живут в среднем дольше, а уровень смертности среди них от всех причин, включая рак, значительно ниже. Если учитывать реальные уровни радиации и Концентрации химических веществ в атмосфере, то можно утверждать, что влияние последних на флору в целом достаточно значительный по сравнению с воздействием радиации.

Приведенные данные свидетельствуют, что при нормальной работы энергетических установок экологическое воздействие атомной энергетики в десятки раз ниже, чем тепловой.

Неисправимым бедствием для Украины остается Чернобыльская трагедия. Но она больше касается того социального строя, который ее породил, чем атомной энергетики.

Альтернативные электростанции

Рост масштабов использования электрической энергии, обострение проблем охраны окружающей среды значительно активизировали поиски экологически чистых способов выработки электроэнергии. Интенсивно разрабатываются способы использования топливной возобновляемой энергии - солнечной, ветряной, геотермальной, энергии волн, приливов и отливов, энергии биогаза и тому подобное. Источники этих видов энергии - неисчерпаемы, но нужно разумно оцени, смогут ли они удовлетворить все потребности человечества.

Ветровые электростанции (ВЭС)

По оценкам различных авторов, общий ветроэнергетический потенциал Земли составляет 1200 ТВт, однако возможности использования этого вида энергии в различных районах Земли неодинаковы. Новейшие исследования направлены преимущественно на выработку электрической энергии за счет энергии ветра. Строятся ВЭС преимущественно постоянного тока. Ветряное колесо приводит в движение динамо-машину - генератор электрического тока, который одновременно заряжает параллельно соединенные аккумуляторы.

Сегодня ветроэлектрические агрегаты надежно снабжают током нефтяников; они успешно работают в труднодоступных районах, на дальних островах, в Арктике, на тысячах сельскохозяйственных ферм, где нет поблизости крупных населенных пунктов и электростанций. Широкому применению ветроэлектрических агрегатов в обычных условиях пока препятствует их высокая себестоимость. При использовании ветра возникает серьезная проблема:

избыток энергии в ветреную погоду и недостаток ее в период безветрия. Использование энергии ветра осложняется тем, что ветер имеет малую плотность энергии, а также изменяется его сила и направление. Ветроустановки, как правило, используют в тех местах, где хороший ветровой режим. Для создания ветроустановок большой мощности необходимо, чтобы ветродвигатель имел большие размеры, кроме того, воздушный винт нужно поднять на достаточную высоту, поскольку на большей высоте ветер более устойчивый и имеет большую скорость. Только одна электростанция, работающая на органическом топливе, может заменить (по количеству произведенной энергии тысячи ветряных турбин. В Украине лучшие условия для сооружения ВЭС есть в Крыму.

Энергия приливов и отливов

Веками люди размышляли над причиной морских приливов и отливов. Сегодня мы достоверно знаем, что могучее природное явление - ритмичное движение морских вод вызывают силы притяжения Луны и Солнца. Энергия приливов огромна, ее суммарная мощность на Земле составляет около 1 млрд. кВт, что больше суммарной мощности всех рек мира.

Принцип действия приливных электростанций очень простой. Во время прилива вода, вращая ротор гидротурбины, заполняет водоем, а после отлива она из водоема выходит в океан, снова вращая ротор турбины. Главное - найти удобное место для установки плотины, в котором высота прилива была бы значительной. Строительство и эксплуатация электростанций на море - сложная задача. Морская вода вызывает коррозию большинства металлов, детали установок обрастают водорослями. В Украине условий для использования энергии приливов и отливов нет.

Энергия Солнца

Тепловой поток солнечного излучения, которое достигает Земли, очень большой. Он более чем в тысячи раз превышает суммарное использование всех видов топливно-энергетических ресурсов в мире.

Среди преимуществ солнечной энергии - исключительная экологическая чистота. Солнечная энергия поступает на всю поверхность Земли, только полярные районы планеты страдают от ее недостатка. То есть практически на всем земном шаре только облака и ночь мешают пользоваться ею постоянно. Такая общедоступность делает этот вид энергии невозможным для монополизации, в отличие от нефти и газа. Конечно, стоимость 1 кВт час. солнечной энергии значительно выше, чем полученная традиционным методом. Лишь пятая часть солнечного света преобразуется в электрический ток, но эта доля все растет благодаря усилиям ученых и инженеров.

Поскольку энергия солнечного излучения распределена по большой площади (иными словами, имеет низкую плотность), любая установка для прямого использования солнечной энергии должна иметь а собирающий устройство с достаточной поверхностью. Простейшее устройство такого рода - плоский коллектор - черная плита, хорошо изолированная снизу.

Она прикрыта стеклом или пластмассой, которая пропускает свет, но не пропускает инфракрасное тепловое излучение. В пространстве между плитой и стеклом чаще всего размещают черные трубки, в которых течет вода, масло, воздух, оксид серы (IV) и тому подобное. Солнечные лучи, проникая через стекло или пластмассу в коллектор, поглощается черными трубками и плитой и нагревает рабочее вещество в трубках. Тепловое излучение не может выйти из коллектора, поэтому температура в нем значительно выше (на 200-3000С), чем температура окружающего воздуха. В этом проявляется так называемый парниковый эффект. Более сложным коллектором, стоимость которого значительно выше, есть вгнуте зеркало, которое сосредоточивает падающее излучение в малом объеме около определенной геометрической точки - фокуса. Благодаря специальным механизмам коллекторы такого типа постоянно повернуты к Солнцу. Это дает возможность собирать значительное количество солнечных лучей. Температура в рабочем пространстве зеркальных коллекторов достигает 3000°С и выше. Существуют электростанции несколько иного типа. По мнению специалистов, наиболее привлекательной идеей относительно преобразования солнечной энергии является использование фотоэлектрического эффекта в полупроводниках. Однако поверхность солнечных батарей для обеспечения достаточной мощности должна быть довольно значительной (для суточного выработки 500 МВ необходима поверхность площадью 500000 м2), что достаточно дорого. Солнечная энергетика относится к наиболее материалоемких видов производства энергии. Крупномасштабное использование солнечной энергии влечет за собой гигантское увеличение потребности в материалах, а, следовательно, в трудовых ресурсах для добычи сырья, получения материалов, изготовление гелиостатов, коллекторов, другой аппаратуры, их перевозки. Эффективность солнечных электростанций в районах, удаленных от экватора, довольно мала через неустойчивые атмосферные условия, относительно слабую интенсивность солнечной радиации, а также ее колебания, обусловленные чередованием дня и ночи.

Геотермальная энергия

Геотермальная энергетика использует высокие температуры недр земной коры для выработки тепловой энергии. В некоторых местах Земли, особенно на краю тектонических плит, теплота выходит на поверхность в виде горячих источников - гейзеров и вулканов. В других областях подводные горячие источники протекают сквозь подземные пласты, и эту теплоту можно использовать через системы теплообмена. Исландия является примером страны, где широко используется геотермальная энергия.

Биогаз. Биотехнология

Сейчас разработаны технологии, которые дают возможность добывать горючие газы из биологического сырья в результате химической реакции распада высокомолекулярных соединений на низкомолекулярные за счет деятельности особых бактерий (которые принимают участие в реакции без доступа кислорода из воздуха).

Схема реакции: биомасса + бактерии => горючие газы + другие газы + удобрения.

Биомасса - это отходы сельскохозяйственного производства (животноводства, перерабатывающей промышленности). Основным сырьем для производства биогаза является навоз, который доставляют на биогазовую станцию. Главным продуктом биогазовой станции является смесь горючих газов (90% в смеси составляет метан). Эту смесь поставляют на электростанции.

Возобновляемые источники (кроме энергии воды, что падает) имеют общий недостаток: их энергия очень слабо сконцентрирована, а это создает немалые трудности для практического использования. Стоимость возобновляемых источников (не считая ГЭС) значительно выше, чем традиционных. Как солнечная, так и ветровая и другие виды энергии, могут успешно использоваться для выработки электроэнергии в диапазоне мощностей от нескольких до десятков киловатт. Но эти виды энергии неперспективные для создания мощных промышленных энергоисточников.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+