Урок "Виробництво та передача електричної енергії. Проблеми сучасної енергетики."

 

 

 

 

 

 

 

Бінарний урок

 

 

 

 

 

 

 

 

Фізика, географія

 

11 клас

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сушинська І.Т., вчитель фізики;

Вовщук Л.В., вчитель географії,

КЗ ЛОР «Підгірцівська спеціальна загальноосвітня школа-інтернат І-ІІІ ст.»,

Стрийський р-н, Львівська обл..

 

 

 

 

 

 

 

Тема: Виробництво та передача електричної енергії. Проблеми сучасної енергетики.

Мета: Ознайомити учнів з одним з основних напрямків науково-технічного прогресу – розвитком енергетики в нашій країні та світі, показати основні проблеми сучасної енергетики та можливі шляхи її вирішення.

Корекційна мета: розвиток мисленнєвих операцій – розрізнення наочності і функціональних ознак; розвиток розумових дій – встановлення причинно-наслідкових зв’язків.

Тип уроку: бінарний урок (фізика, географія).

Метод: комбінований.

Обладнання: трансформатор, діюча модель електропередачі з використанням підвищувального та понижувального трансформаторів, додатки (у вигляді роздаткового матеріалу або з використанням мультимедійного пристрою), цитати видатних людей, фізична карта України та світу.

Структура і план уроку.

1. Організаційний момент.
2. Мотивація уроку.
   1. Вступне слово вчителя фізики.
   2. Оголошення теми уроку.
3. Актуалізація опорних знань.
   1. Типи трансформаторів.
   2. Розв’язок задачі.
4. Вивчення нового матеріалу.

1. Виробництво та проблеми електроенергії.
   1. Типи електростанцій. Позитивні та негативні сторони.
   2. Альтернативні джерела енергії. Плюси і мінуси.
      2. Передача електричної енергії до споживачів.

5. Закріплення матеріалу.
   1.  Анкетування. Соціологічне опитування учнів.  
   2.  Кросворд.
6. Домашнє завдання.

 

 

 

 

 

 

Хід уроку

 

1. Організаційний момент.
   1. Перевірка готовності до уроку.
2. Мотивація уроку.

 

Чи хтось із присутніх може собі уявити відсутність лампочки, яка освітлювала б вечірню кімнату, чи неможливість подивитися улюблену телепередачу. А можливо для вас було б звично відсутність таких предметів побуту, як холодильник, пральна машинка, комп’ютер та багато інших. Але самі по собі ці пристрої нічого не варті, якщо вони не працюють. А для цього їм потрібна …? (відповідь учнів - електроенергія).

Та як отримати цю енергію? З попередніх уроків ми з вами знаємо, що для отримання електроенергії необхідні певні джерела. Назвіть їх будь-ласка. (відповідь учнів – батарейка, генератор, акумулятор і т.д.). Отже, для використання портативного радіоприймача чи навіть ноутбука достатньо – батарейки, щоб запустити двигун автомобіля – акумулятор. Та от для роботи тих пристроїв,  про які ми згадували раніше, потрібно більше енергії, більшої потужності. У цьому нам може допомогти генератор змінного струму. Нажаль придбати його та обслуговувати кожна сім’я не може та й у цьому немає необхідності. Це  робиться на державному рівні.

Таким чином ми підійшли до головного, що буде нас цікавити: де виробляють електроенергію, як її передають до споживачів та які при цьому виникають проблеми.

 

3. Актуалізація опорних знань.

Для того, щоб нам було легше зрозуміти новий матеріал, ми повторимо попередню тему, тому що вона тісно пов’язана із сьогоднішньою.

1. Що таке трансформатор? (трансформатор – це пристрій для перетворення напруги).
2. Які типи трансформаторів ви знаєте? ( понижувальні, підвищувальні).
3. Що таке коефіцієнт трансформації? ( величина, яка показує, у скільки разів трансформатор збільшує або зменшує напругу).
4. За якою формулою можна його визначити? ()

 

А тепер розв’яжемо задачу.

Задача. В первинну обмотку знижувального трансформатора з коефіцієнтом трансформації κ = 8 ввімкнено в мережу з напругою U₁ = 160В. Опір вторинної обмотки  r = 1,5 Ом, струм І₂ = 4 А. Визначити опір R навантаження і напругу U₂ на затискачах другої обмотки.

 

Дано:

κ = 8 U1 = 160В r = 1,5 Ом І2 = 4 А

  ;    

  ;                     

    R - ? U₂ - ?                 
                                    

 

Відповідь: U₂ =14 B, R = 3,5 Ом.

 

Вправи для очей.

 

4. Вивчення нового матеріалу.

Таким чином, ми зрозуміли, що електроенергія дуже необхідна у нашому житті. Зараз ми попробуємо з’ясувати де виробляється ця енергія і яким чином потрапляє до наших домівок, магазинів, підприємств.

Вчитель географії.

Основою розвитку світового господарства є енергетика. Вона забезпечує технологічні процеси в промисловості, дає людям тепло і світло. До складу енергетики входять паливна промисловість та електроенергетика з їх підприємствами, комунікаціями, системами управління, науково-дослідною базою.

Здавна люди використовували силу м’язів, деревину, енергію сонця. Сьогодні основними енергоносіями стали вуглеводневі сполуки та ядерне паливо.

Енергоспоживання у світі за рік становить 12 млрд. тон умовного палива у вугільному еквіваленті. Найбільшими енергоспоживачами є США (25%), Росія (10%), Китай (9%), Японія (5,5%), ФРН (7,3%). В Україні цей показник близько 2%, що спів розмірно з показниками Великобританії, Франції, Канади.

Невелика кількість країн повністю забезпечена енергоресурсами: США, Росія, Китай, Великобританія, Канада, Австралія. Малі промислово розвинені країни, а також Японія, Італія, Швеція, Корея практично не мають своїх енергоресурсів.

А тепер дамо характеристику виробництва та споживання електроенергії у світі та нашій країні.

 

Учень 1. Середньорічне світове виробництво електроенергії сягає 12 млрд. кВт·год. Більша частина цієї енергії виробляється на ТЕС (2/3), по 1/6 припадає на ГЕС та АЕС.

Розглянемо цікаві факти про ТЕС.

Для будівництва ТЕС потрібно витратити порівняно менше коштів, ніж на інші станції. Найпотужнішими електростанціями цього типу Екібастузька, Сургутська В Росії, Бурштинська в Україні, Косіма в Японії.

На теплових станціях як паливо використовують переважно вугілля і мазут, тому що нафта і газ є більш цінними енергоносіями та сировиною для хімічної промисловості. Теплові електростанції споруджують у регіонах видобування вугілля, нафти, газу або поблизу трубопроводів. Слід зазначити, що ТЕС – основні забруднювачі атмосфери і спричиняють парниковий ефект, кислотні дощі.

Розглянемо основні види палива, що використовуються у роботі ТЕС.

 

ВУГІЛЛЯ

Вугільна промисловість – найстаріша серед паливних галузей.

Вугілля посідає основне місце серед видів палива. Гадають, що його поклади найбільші і що їх вистачить принаймні на 1000 років. У всьому світі електростанції, котрі працюють на вугіллі, виробляють 40 % електроенергії. Найбільшим експортером вугілля вважається Австралія, яка постачає на світовий ринок майже третину потрібного людям вугілля.

Проте в недавньому прес-релізі Інституту всесвітнього спостереження говорилось: «З усіх корисних копалин найбільший вміст вуглецю власне у вугіллі: в перерахунку на одиницю енергії — на 29 % більше, ніж у нафті, і на 80 % більше, ніж у природному газі. Щороку внаслі­док спалювання вугілля в атмосферу землі потрапляє 2,7 мільярда тонн окислів вуглецю, що складає 43 % загальної кількості викидів цих сполук». А як широке використання вугілля впливає на організм люди­ни? Для прикладу наводимо цитату з недавньої публікації ООН «Всесвіт­ня екологічна перспектива». У ній сказано: «Кожного року у великих містах Китаю дим і кіпоть, які утворюються в процесі горіння, призво­дять до 50 000 передчасних смертей і  400 000 випадків захворювань на хро­нічний бронхіт». Китай посідає перше місце за видобутком вугілля. Основні запаси цього палива є в Австралії, США, Китаї, Росії, Німеччині.

 

НАФТА               1 барель = 160 літрів

Провідною галуззю енергетики є нафтова промисловість. Ера дешевої нафти минула, коли в 1960 році країни-експортери нафти утворили ОПЕК, контролюють ціни на світовому ринку. Найбільше нафти видобувається в країнах Близького Сходу (Саудівська Аравія – 400 млн. тон; Іран – 200 млн. тон; Ірак, Кувейт). На країни Пн. Америки припадає 20% видобутку ( США, Канада, Мексика ). Серед країн СНД 90% припадає на Росію.

Нині кожного дня світ споживає 75 мільйонів баре­лей нафти. Вважають, що колись загальні запаси наф­ти на нашій планеті складали 2 трильйони барелей. До сьогодні людство використало приблизно 900 мільяр­дів барелей. Якщо теперішні темпи видобутку не зни­зяться, то підземних запасів нафти вистачить ще на 40 років.

Однак геологи Колін Кампбелл і Жан Ляерер, фахів­ці нафтовидобувної промисловості, 1998 року заявля­ли: «Наступного десятиліття темпи видобутку нафти вже не задовольнятимуть вимог споживачів». Вони попереджають: «Люди помилково гадають, ніби наф­ту можна буде видобувати такими ж темпами, як нині, аж до повного виснаження родовищ. Обсяг видо­бутку нафти — чи то а окремої свердловини, чи по ці­лій країні — спочатку зростає до максимуму, аж поки половина підземних запасів не вичерпається. Після цього видобуток поступово скорочується майже до ну­льової відмітки. Для світової економіки важливо не те, коли вичерпаються всі запаси нафти, а те, коли почнеться скорочення видобутку».

Отож, коли має початись таке скорочення? Геолог-нафтовик Джозеф Ріва каже: «За підрахунками Між­народного енергетичного агентства, в 2010 роді плано­ване зростання видобутку нафти... і на половину не забезпечить потреб світового ринку». А часопис «Нью саентист» попереджає: «Якщо видобуток спадатиме, а попит підніматиметься, ціни на нафту різко зростуть або будуть дуже нестабільними. Це може призвести до економічного хаосу, проблем з перевезенням продук­тів та інших товарів і навіть війн між країнами за не­великі родовища нафти».

Деякі аналітики вважають, що скорочення запа­сів нафти — це реальна проблема. Інші, навпаки, пе­реконані: людство ще довго буде користуватись нафтою. А втім, Джеремая Крідон у статті, надру­кованій часописом «Утне рідер», пише: «Вичерпання запасів нафти — це найгірша пробле­ма. У результаті спалювання наф­топродуктів в атмосферу потрапляє велика кількість вуглекислого газу. Власне цей газ є однією з основ­них причин глобального потепління. Проте, обговорюючи проблеми еконо­мічного характеру чи охорони довкіл­ля, мало хто пов'язуй їх з нафтою». Кажучи про залежність від нафти лише однієї країни, Австралійський комітет телерадіо мовлення зазначив: «У Великобританії третина всіх вики­дів вуглекислого газу припадає на ав­томобільний транспорт. Тут загальна кількість машин сягає 26 мільйонів. Слід зазначити, що в цій країні ви­хлопні гази, від яких щороку помирає приблизно 10 000 людей, становлять третину атмосферного забруднення».

 

ПРИРОДНИЙ ГАЗ

У другій половині ХХ століття в енергобалансі світу зросло значення природного газу. Середньорічний видобуток досяг 2,2 трлн. м³. 36% видобутку дають країни СНД (Росія, Туркменістан). Серед інших виділяють США, Канаду, Індонезію, країни Перської затоки, Алжир, Нідерланди, Великобританію.

Припускають, що в наступні 20 років «природний газ стане по ціло­му світі головним джерелом енергії», говорилось у звіті «Перспективи міжнародної енергетики — 2003». Використання природного газу виливає на довкілля менш згубно, ніж використання інших паливних копалин. До того як вважається, що в земних надрах є ще величезні запаси цієї сировини.

Проте, як повідомила вашингтонська Асоціація постачальників природного газу, «нині кожен фахівець оцінює кількість запасів природного газу на основі різних припущень. Тож поки не закінчаться запаси цього газу, ніхто точно не знатиме, скільки його міститься в надрах землі... Тому важко точно визначити реальні запаси природного газу».

Головна складова природного газу —метан. Згадана вище Асоціація цін інформує: «Метан дуже посилює парниковий ефект. Він поглинає тепло в 21 раз ліпше, ніж вуглекислий газ». У цьому ж джерелі пові­домлялось про масштабні дослідження, які провело Агентство охоро­ни навколишнього середовища спільно з Науково-дослідним інститутом газу. Ось їхній висновок: «Коли ми захочемо зменшити шкідливі Викиди за рахунок ширшого використання природного газу, то в ре­зультаті матимемо збільшення викидів метану в атмосферу».

 

Теплові електростанції В Україні виробляють половину електроенергії (див. додаток 1 - діаграму). Вони споживають переважно вугілля Донецького та Львівсько-Волинського басейнів, мазут. Найбільшими ТЕС в Україні є Бурштинська, Добротвірська, Трипільська, Ладижинська, Запорізька, Зміївська, Криворізька. Здебільшого ТЕС виробляють ще й тепло для опалення міст – це теплоенергоцентралі.

Але крім позитивних моментів ми повинні зазначити і негативні, які виникають при використанні ТЕС.

70 років тому, розвива­ючи вітчизняну індустрію, ставку зробили на великі ТЕС. Однак тоді мало хто задумувався про наслідки впливу ТЕС на природу, про екологічні проблеми, що виникають у зв'язку з роботою ТЕС, тому що першорядним завданням було одержати електроенергію і тепло.

1)  сильне хімічне, теплове, шумове, електромагнітне забруднення навколишнього природного середовища;

2) створення умов для виникнення кислотних дощів і, як наслідок, скорочення видового різноманіття рослин­ності і тваринного світу.

Рекомендації зі зменшення шкідливого впливу:

1) удосконалення процесів обробки сировини;

2) реконструкція устаткування;

3) зменшення кількості підприємств у місті, їх розта­шування з урахуванням рельєфу місцевості й «рози вітрів»;

4)  установлення санітарно-захисних зон навколо підприємств;

5)  раціональне планування міської забудови із забез­печенням оптимальних екологічних умов для життя лю­дини.

 

Вчитель географії.

В Україні ГЕС виробляють 5% електроенергії (див. діаграму; додаток 2). До великих ГЕС відносять каскад електростанцій на Дніпрі, Дніпровську, Теребле-Руську (Закарпаття). Побудова ряду ГЕС на Дніпрі викликала затоплення величезної площі сільськогосподарських земель.

Учень 2.

Гідроелектростанції.

17 % світового виробництва електроенергії припадає на ГЕС. Будівництво ГЕС дороге, але вони дають дешеву енергію. Великими виробниками гідроелектроенергії є такі країни, як Бразилія, Канада, США. Найбільші ГЕС – це Брянська і Саяно-Шушенська в Росії, Нурецька в Таджикистані, Гранд-Кулі в США, Ла-Гранд 2 в Канаді.

У звіті «Пер­спективи міжнародної енергетики — 2003» ска­зано, що впродовж двох наступних десятиліть «будуть дедалі ширше використовувати віднов­лювані джерела енергії, наприклад, за рахунок побудови гідроелектростанцій у країнах,  які розвиваються, особливо в країнах Азії». Проте часопис «Біонауки» попереджає: «Через ство­рення водосховищ назавжди втрачаються вели­чезні площі сільськогосподарських угідь. Опріч того, спорудження гребель негативно впливає на життєдіяльність рослин, тварин та мікроор­ганізмів у місцевих екосистемах».

Екологічні проблеми, пов'язані з будівниц­твом ГЕС.

1) затоплення земель (заливних високопродуктивних луків, лісових масивів, населених пунктів;

2)  зменшення вмісту кисню у воді, що протікає через греблю;

3) зниження швидкості течії річок, що призводить до уповільнення процесів водообміну і самоочищення;  цвітіння води;                                                                

4)  підвищення сейсмічної активності території в місцях ч водосховищ унаслідок зміни величини тиску на літосферу;  

5)  зміна мікроклімату прилеглої території;                  

6)  заболочування, розмивання берегів, виникнення зсувів;                                                                          

7)  зменшення кількості промислових риб;                

8)  зміна місцеперебувань багатьох видів тварин, рос­лин та ін.

 

 

 Атомні електростанції.

Неперервно зростає роль атомних електростанцій, частка яких у світовому у світовому виробництві електроенергії досягла 1/6. У світі працює 430 реакторів загальною потужністю 400 млн. кВт. Попереду США (30% потужностей), Франція (17%), Японія (10%).

У звіті «Перспективи міжнародної енергетики — 2003» сказано, що, за даними на лютий  2003 року, по цілому світі будуєть­ся 35 реакторів, і 17 з них — в економічно розвинених країнах Азії».

Нині атомна енергетика і далі залишається перспектив­ною попри те, що вряди-годи стаються аварії, як, наприклад, у Чорнобилі 1986 року. Часопис «Нью саєнтист» повідомляв, що «американські реактори мають чимало серйозних тріщин, до того ж вони уражені корозією». У березні 2002 року реактор Дейвіс-Бізз (штат Огайо) через корозію «мало не зазнав ка­тастрофічного розплавлення».

Виробництво урану для АЕС ведеться у невеликій групі країн: Канада, ПАР, Австралія, Росія, США, Україна. Здавалося, що після Чорнобильської катастрофи на ядерній енергетиці поставлять хрест. Але світ пережив шок і перемогли все ж атомні реалії. Багато людей здригаються лише від одної згадки про атомну енергію, деякі країни відмовилися від неї. Це Філіппіни, Швеція, Данія, Австрія. Інші ж нарощують потужності, як, наприклад, Франція, Японія, США. В Україні АЕС виробляють 45% енергії (див. діаграму). Працюють 5 АЕС: Південно-Українська, Запорізька, Хмельницька, Рівенська.

Проблеми виробництва та експлуатації АЕС:

1. проблема утилізації ядерних відходів;   
2. демонтаж АЕС;
3. загроза вибуху, спустошливого за своїми наслідка­ми, та ін.

Шляхи вирішення цих проблем:

1. скорочення кількості відходів за рахунок удоскона­лення технології обробки сировини;
2. вторинна переробка сировини;           
3. удосконалення технології утилізації відходів на всіх стадіях технологічного процесу;
4. розміщення реактора всередині скельних порід.

 

Вчитель географії.

В умовах постійного зростання цін на традиційні енергоносії та виснаження корисних копалин перед країнами світу і зокрема Україною постає відповідальне і дуже складне завдання – використання нетрадиційних відновлювальних джерел енергії. Ця стратегія, розроблена Національною академією наук і міністерством палива та енергетики України, базується на проекті «Енергетична стратегія України на період до 2030 року».

 В Україні існує Всеукраїнська молодіжна громадська організація «Зелена енергетика майбутнього». Її мета – поширення досвіду Європейських екологічних організацій в Україні. Кожного року на узбережжі Криму проводиться науково-практична конференція «Відновлювальна енергія ХХ століття». Зараз іде робота над розгортанням «зелених шкіл», де розробляються програми щодо ВДЕ. Основні напрямки розвитку ВДЕ вбачаються у використанні енергії вітру, сонця, геотермальної енергії, припливів та відпливів та інші. На них припадає всього поки що 1% електроенергії в світі.

Слово надається спеціалістам з вивчення ВДЕ.

 

Учень 3.

Розглянемо деякі відомості щодо використання сонячної енергії.

У дослідженні міжнародної організації «Грінпіс» разом з Європейською асоціацією фотоелектричної промисловості говориться, що через 15 років мільярд людей зможуть використовувати електроенергію сонця. Сировинна база наземної фотоелектрики – полікристалічний кремній. Світовими лідерами виробництва фотоелектричних батарей є Німеччина, Японія, США, Китай.

Фотогальванічні елементи перетворюють сонячне світло на електрику (сонячні промені активізують електрони в молекулах). Щороку обсяг продажу сонячних батарей зростає на 30%. Але на виготовлення фотоелементів використовують токсичні речовини такі, як кадмію сульфід і гелію арсенід. Ці хімічні елементи не розкладаються в природному середовищі протягом сотень років.

 Про рівень і перспективи розвитку фотоенергетики можна судити з таблиць (аналіз таблиць; додаток 3).

Деякі приклади використання цього виду енергії. (показ по карті)

1. Німеччина – місто Фрайбург – столиця сонячної енергетики цієї країни. Тут розміщений інститут систем сонячної енергетики. Близько 20% дахів будинків міста оснащені сонячними батареями.
2. США – сонячна станція метро у Нью-Йорку. На станції метро «Стіллуел авеню» збудовано фотоелектричний дах площею 7060 м². Дах – джерело енергії для станції і захисту від негоди.
3. Китай – сонячні дахи для Шанхая.

Це приклади «будинків майбутнього». В Україні є також такі розробки.    Приміром «будинок нуль енергії» у Львові (перший в Україні). Презентація його відбулася 30 липня 2005 року. Поштовхом до впровадження цього проекту стала необхідність у заміні даху на одному із старовинних будинків у центрі Львова.

Сонячна електростанція в Україні побудована в м. Євпаторії в Криму.

Цей вид електростанцій потребує:

• величезних площ під установку дзеркал і батарей;
• викликає зміни в тепловому і радіаційному балансі планети.

 

Учень 4. Вітер.

Людина вже віддавна використовує силу вітру. Цей вид є одним із «старих» джерел енергії. Колись вітер напинав вітрила кораблів, крутив млинові жорна, помпував воду. У наші часи популярність вітрової енергії в цілому світі різко зросла. Вітряки найсучасніших конструкцій виробляють чисту, легкодоступну електроенергію, якою користуються 35 млн. людей. Так, в Данії вітрові електростанції виробляють 20% всієї електрики країни. У Німеччині, Іспанії, Індії розвивається швидкими темпами. До речі Індія займає 5 місце серед найперспективніших країн щодо використання вітрової енергії. Фахівці вважають, якщо у США використати всі місцевості, придатні для вітрових електростанцій, то можна задовольнити 20% потреб країни в електроенергії. 

Австралія має величезний вітровий потенціал. У 2004 році вона удвічі збільшила потужність вітростанцій (штат Вікторія, пд. Австралії).

В Україна також є сприятливі умови для використання енергії вітру: це Карпатський регіон та південь. Побудовано вітростанцію у Східниці та Сімферополі.

Негативними рисами цього виду енергії є:

• шумові забруднення території;
• загибелі великої кількості птахів;
• виведення з обороту земельних угідь.

 

Учень 5.  Геотермальна енергія.

Якщо б хтось захотів докопатись до земного ядра, температура якого становить +4000⁰С, то з кожним кілометром температура зростала б на 30⁰С. Для людей, що живуть поряд з термальними джерелами або вулканічними розщілинами, підземне тепло легкодоступне. Гаряча пара й вода, що піднімаються із земних надр, використовуються у 58 країнах світу для обігріву домів, виробництва електроенергії. В Голландії, енергія, отримана з геотермальних джерел, становить майже половину необхідної енергії. Цю країну називають країною вогню і льоду. Адже в Голландії, країні з суровим кліматом, де навіть дерева і кущі не ростуть, вирощують банани та інші субтропічні культури в теплицях, що обігріваються внутрішнім теплом Землі.

В інших державах, скажімо в Австралії, працюють над тим, щоб отримувати енергію з гарячих, сухих, скельних порід, які залягають на глибині лише кількох кілометрів від поверхні Землі. Можна запускати воду у гарячі пласти. Там вона, нагрівшись до високої температури, під великим тиском повертатиметься на поверхню Землі, де відразу подаватиметься на турбіни. Цим методом надовго можна отримувати електроенергію.

В Україні можна також використовувати геотермальну енергію, зокрема в Карпатах та Криму.

Проблеми ГЕО ТЕС.

• теплове забруднення навколишнього середовища;
• проблема утилізації використаних вод;
• концентрація сірководню в атмосфері.

 

Учень 6. Припливні електростанції.

Моря і океани займають 71% поверхні Землі і мають енергію таких видів:

• енергія хвиль і припливів;
• прихована енергія течій у різних частинах морів і океанів.

Такі величезні запаси та різноманітність її форм – запорука того, що в майбутньому людство не буде відчувати її нестачі.

Сконструйовано морські хвильові електростанції, що використовую енергію коливання морської води. Метрової висоти хвиля забезпечує від 25 до 30 кВт енергії, навіть хвиля висотою всього 35 см може обертати спеціальну турбіну і давати струм. Одна з перших хвильових електростанцій потужністю 350 кВт успішно діє уже 25 років поблизу норвезького міста Бергена, а також такі станції є у Франції, у Кольській затоці (Росія).

Першу у світі комерційну хвильову електростанцію, яка в майбутньому вироблятиме 20 МВт  й забезпечуватиме 13500 будинків відкрили недавно біля міста Повуа-ді-Варзин на півночі Португалії. (додаток 3)

Однак припливні електростанції мають свої недоліки:

• будівництво довгих ліній електропередач приведе до електромагнітного забруднення території;
• будівництво гребель у затоках викличе:
  1. вторгнення морської води в прісні прибережні колодязі,
  2. затоплення прибережних територій,
  3. посилення берегової ерозії,
  4. зміни видового розмаїття рослинного і тваринного світу,
  5. виникнення густіших туманів і сильних морських вітрів,
  6. зміни температури водних мас, їх переміщування.

 

Учень 7. Біоенергетика.

В умовах глобального потепління клімату та посилення викидів парникових газів зростає необхідність у заходах, спрямованих на запобігання зазначених процесів. Одним з них є використання біомаси. Базові умови виробництва біомаси існують там, де є вдосталь сонячного світла, а температура більша +5⁰С. Біомаса – чудовий енергоносій. Це було зазначено на ХІV Європейській конференції «Біомаса для енергетики та захист клімату». Енергетичні культури – ріпак, соя, соняшник прекрасно ростуть в Україні. Про великі перспективи розвитку біоенергетики можна судити з таблиць (аналіз).

Деякі приклади використання біомаси:

1. Швеція – поїзд на біогазі (21 червня 2005 р. – презентація поїзда, що працює винятково на біопаливі). Розрахований на 54 пасажири, долає відстань 80 км.
2. В Україні у перспективі біомаса здатна забезпечити майже 50% нетрадиційних джерел енергії.
3. Велика Британія – електростанція на біопаливі. Вартість 9,5 млн. євро. Як паливо – культура пеніссеум червоний.

 

Учень 8.  Електроенергія із сміття.

Одним з нетрадиційних видів використання відходів є одержання електроенергії із сміття. Проблема міських смітників стала найбільш актуальна для сучасних мегаполісів. Але їх можна використовувати для виробництва електроенергії. Саме так вчинили в США, штат Пенсільванія. Коли побудована для спалювання сміття і одночасного виробництва електроенергії для 15000 будинків піч стала одержувати недостатньо палива, було вирішено заповнити її сміттям із уже закритих смітників. Вироблювана зі сміття енергія приносить округу близько 4000 доларів прибутку щотижня. Але головне – площа закритих смітників зменшилася на 78%.

Розкладаючись на смітниках, сміття виділяє газ, 50-55% якого припадає на метан, 45-50% - вуглекислий газ, 1% - інші сполуки. Якщо колись виділений газ отруював повітря, то тепер у США його використовують як пальне у двигунах внутрішнього згорання для виробництва електроенергії.

В англійському місті Піделхінтоні розробили технологію перетворення гною на електроенергію газ, що утворюється, використовують для одержання енергії, а перероблені бактеріями відходи – для добрива. Переробляючи 70 т гною щодня, можна отримати 40 кВт·год.

 

Вчитель географії.

Отже, ми можемо зробити тепер загальний висновок про виробництво електричної енергії і екологічні проблеми.

1. АЕС – електростанції екологічно чисті, але небезпечні.
2. ТЕС – електростанції, що спричиняють найбільше забруднення навколишнього середовища.
3. ГЕС – електростанції екологічно чисті, безпечні, але будівництво на рівнині пов’язане із змінами ландшафту.
4. Нетрадиційні джерела одержання енергії часто негативно впливають на навколишнє середовище.
5. Найбільш раціональний шлях – комбіноване використання джерел енергії.
6. При виборі типу електростанцій необхідні як оцінка природних умов, так і передбачення наслідків їх впливу на навколишнє середовище і здоров’я людей.

Завершити хочу словами Джорджа Драйфуца: «Якщо людина хоче жити на цій Землі – то їй доведеться виявити мудрість при виборі між тими нововведеннями, що вона здатна контролювати, і тими, котрими вона керувати не в змозі».

 

Вчитель фізики.

Таким чином, тільки що ми з вами пригадали і почули нове про виробництво електроенергії. Власне способи, за допомогою яких різні види енергії перетворюють саме в електричну. Метод перетворення ми з вами вивчали кілька уроків до цього, а саме використання генераторів змінного стуму. Принцип його роботи ви пам’ятаєте, тому зараз ми попробуємо розглянути спосіб передачі електроенергії від виробників до споживачів.

Спочатку я пропоную вам розглянути малюнки (додаток 4), за допомогою яких вам легше буде це зрозуміти.

Виготовлена електроенергія на генераторах передається по проводам на підвищувальні трансформатори, а з них по так званих високовольтних лініях, проходячи сотні і тисячі кілометрів, потрапляє на підстанції. Вони розташовані, здебільшого, поблизу споживачів. На цих підстанціях, використовуючи трансформатори,  відбувається зворотній процес, а саме зниження напруги стуму до 1000-6000 В. І знову ж за допомогою провідників струм передається до населених пунктів. Саме там відбувається остаточне зниження напруги струму до 220 В чи  360 В, в залежності від потреб споживача. Це добре видно з малюнка.

Але може виникнути запитання: навіщо стільки перетворювати електроенергію? Можна було б зразу отриманий струм передавати до споживачів і лише біля них знижувати до потрібної напруги. Виявляється це необхідно, щоб запобігти втратам енергії при передачі. Навіть застосовуючи розглянутий метод ККД ліній передач становить 90 %, а в іншому випадку затрати були б набагато більшими.

А тепер розглянемо найпростішу схему передачі електроенергії з подальшою демонстрацією (додаток 4):

 

5. Закріплення матеріалу.

     Закріпити вивчений матеріал ми пропонуємо вам за допомогою анкетування (додаток 5) та розгадування кросворду (додаток 6).

 

6. Домашнє завдання.