Енергетика:Майбутнє відновлюваних джерел

Заклад загальної освіти. Все для натхнення. Енергетика: Майбутнє відновлюваних джерел

Загальні риси темиІснує чудовий світ енергетики, в якому майбутнє нашої планети залежить від інновацій та використання відновлюваних джерел енергії. Сучасні виклики та глобальні проблеми застерігають нас від того, що невірний вибір може призвести до вичерпання природних ресурсів та забруднення довкілля.

Давайте розберемось з означеннями Означення: Енергетика – це галузь, яка вивчає виробництво, передачу та використання енергії. Відновлювані джерела: Використання природних ресурсів, які відновлюються природою: сонце, вітер, вода, біомаса та геотермальна енергія.

Проблемні питання. Знайдіть слова які пов'язані з нашої темою

Енергетичні проблеми: Залежність від вугілля та видобутку копалин: Багато країн все ще залежать від вугілля,нафти,газу та інших природних ресурсів, що веде до забруднення навколишнього середовища та збільшення викидів газів, які сприяють змінам клімату.

Енергетичні проблеми: Недостатність відновлюваних джерел: Багато країн стикаються із викликом впровадження відновлюваних джерел енергії на велику шкалу, оскільки це вимагає значних інвестицій та розвитку нових технологій.

Енергетичні проблеми: Енергетична бідність: У деяких регіонах світу існує проблема енергетичної бідності, коли люди не мають доступу до надійного та доступного джерела енергії для використання в побуті та промисловості.

Енергетичні проблеми: Нестійкість та несправедливість у постачанні енергії: Деякі регіони стикаються із проблемами нестабільного постачання енергії, а також нерівномірного розподілу енергоресурсів, що може призводити до конфліктів та нерівності.

Енергетичні проблеми: Технологічні виклики: Впровадження нових енергетичних технологій часто стикається з технічними та інноваційними викликами, включаючи зберігання енергії та розробку високоефективних систем.

Енергетичні проблеми: Залежність від імпортованих енергоресурсів: Багато країн мають значну залежність від імпортованих енергоресурсів, що може створювати проблеми в умовах геополітичної нестабільності та економічної неспроможності.

Давайте пограємо! Яке словосполучення заховано на картинці?

Поспіваємо?)

Сонячна енергія. Сонячна енергія!

Зародження квантової теоріїАбсолютно чорне тіло – це фізична модель тіла, яке повністю поглинає будь-яке випромінювання, що падає на нього (абсолютно чорне тіло може випромінювати світло при нагріванні)До випромінювання абсолютно чорного тіла близьке. Випромінювання багаття, нитки розжарення лампи

Зародження квантової теоріїСпектр випромінювання абсолютно чорного тіла залежить лише від його температури. «Ультрафіолетова» катастрофа – проблема, повязана з визначенням спектральної густини енергетичної світиності чорного тіла.«

Зародження квантової теорії𝑊λ λ, м Довжина хвилі0 300 600 900 1200 1500 7000 К 6000 К 5000 К 4000 К 3000 К  Розподіл енергії за спектром нерівномірний і залежить від температури. Зі збільшенням температури максимум енергії випромінювання припадає на все більш короткохвильову частину спектра. Залежність енергії 𝑾𝝀 електромагнітних хвиль, випромінюваних за 1 с з одиниці площі поверхні абсолютно чорного тіла, від довжини 𝛌 хвилі Всі спроби вчених одержати універсальну формулу цієї залежності зазнавали поразки

Зародження квантової теоріїМакс. Планк. Планк встановив формулу, яка повністю відповідала експериментальним кривим. Гіпотеза Планка: Випромінювання електромагнітних хвиль атомами і молекулами речовини відбувається не безперервно, а дискретно, тобто окремими порціями, енергія 𝑬 кожної з яких прямо пропорційна частоті 𝛎 випромінювання 𝐸=hν h=6,63∙10−34 Дж∙с 𝒉 – стала Планка Ідея Планка про квантову природу випромінювання поклала початок новому розділу науки – квантовій фізиці. Теоретична розробка і практичне використання цих ідей привили до створення сонячних батарей

Внутрішній фотоефект приводить:до зміни концентрації носіїв у зоні провідності (зміни провідності); виникнення фото ЄРСФотон – це мінімальна порція (квант) світлової енергії, яка локалізована в частинціЕнергія фотона: 𝑬=𝒉𝛎 У разі поглинання світла речовиною фотон передає всю енергію частинкам речовини. Фотони випромінюються під час переходів частинок речовини зі збудженого стану в стан з меншою енергією. Фотон – це мінімальна порція (квант) світлової енергії, яка локалізована в частинці

Фотоефект. Фотоефект – це явище взаємодії світла з речовиною, яке супроводжується випромінюванням (емісією) електронів. Зовнішній фотоефект Внутрішній фотоефект(електрони, «вирвані» світлом із молекул і атомів, залишаються всередині тіла)Фотопровідність – явище збільшення електропровідності речовин під дією світла. −−−−−−−−−

Створення та емісія електронів. Фотоелектричний ефект виникає, коли фотони (частинки світла) вдаряються в атоми напівпровідника. Це призводить до емісії електронів з атомів. Окремим випадком внутрішнього фотоефекту є вентильний фотоефект - явище виникнення під дією світла електрорушійної сили в контакті двох різних напівпровідників або напівпровідника і металу.

Поглинання світла. Сонячні панелі складаються з сотень або тисяч сонячних клітин, які зазвичай виготовлені із напівпровідникових матеріалів, таких як кристалічний кремній. Спеціальне покриття сонячних клітин допомагає поглиблювати та концентрувати світло.

Створення та емісія електронів. Сонячна батарея – це безліч напівпровідникових елементів, кожен з яких має два шари з різною провідністю. На кордоні між шарами утворюється потенціальний бар’єр, який можуть долати електрони, вибиті з атомів світлом. В результаті на кінцях елемента з’являється різниця потенціалів між верхньою і нижньою частинами батареї. Кожен елемент дає напругу порядка десятих часток вольта. Для отримання високих напруг і потужностей безліч елементів зв’язуються в послідовно-паралельні батареї

Збір та перетворення енергії: Цей створений електричний струм може використовуватися для живлення електричних пристроїв або накопичуватися в акумуляторах для подальшого використання. Загалом, сонячні панелі перетворюють світлову енергію на електричну, створюючи сталий та екологічно чистий джерело енергії.

Використання сонячної енергії

Відагайте. Яке словосполучення заховано на картинці?

Поспіваємо?)

Вітрова енергія. Вітрова енергія!

Принцип роботи вітрових електростанцій Принцип роботи вітрових електростанцій ґрунтується на перетворенні кінетичної енергії вітру в механічну роботу, яка потім конвертується в електроенергію за допомогою генераторів. Основні етапи принципу роботи вітрових електростанцій ви бачите на картинці

Обертання вітрової турбіни. Кінетична енергія вітру призводить до обертання лопатей турбіни навколо їх вісі. Великі турбіни можуть бути спроектовані з ротором горизонтального або вертикального типу вісі. Вітрові електростанції є важливим джерелом сталої та екологічно чистої енергії, використовуючи відновлювані ресурси вітру для виробництва електроенергії.

Захоплення енергії вітру. Великі вітрові турбіни мають лопаті, які розташовані вздовж вертикального або горизонтального обертового вала. Вітер, рухаючись над поверхнею землі, надає кінетичну енергію лопатям турбіни.

Робота вітрогенератора Кінетична енергія вітру призводить до обертання лопатей турбіни навколо їх вісі. Великі турбіни можуть бути спроектовані з ротором горизонтального або вертикального типу вісі.

Механічна робота. Обертання лопатей призводить до створення механічної роботи, яка передається через обертовий вал турбіни. Генератор перетворює механічну енергію, отриману від обертання вала, в електричну енергію. Згенерований електричний струм потім використовується для виробництва електроенергії, яку можна направити до електромережі для подальшого використання.

Генерація електроенергіїОбертальний вал пов'язаний з генератором, що перетворює механічну роботу в електричний струм. В процесі генерації електроенергії використовуються магнітні поля та котушки індуктивності, виготовлені з певним чином намотаних проводів.

Без них неможливо уявити сучасну енергетику. Електромеханічний генератор

Передача та розподіл електроенергіїЕлектричну енергію можна передавати на великі відстаніВироблена електроенергія подається через систему передачі та розподілу електроенергії для подальшого використання в мережах живлення.

Відагайте. Яке словосполучення заховано на картинці?

Поспіваємо?)

Відгадайте. Гідроенергетика

«Захоплення» потенційної енергії води. Вода збирається у великому водосховищі або витікає з високо розташованих гірських озер. Висота розташування води вище рівня нижчого водосховища чи річки створює потенційну енергію води mgh

Випуск води та створення кінетичної енергії: Вода випускається через спеціальні водоводи або тунелі, що з'єднані із водосховищем. При цьому створюється потік води, який набуває кінетичну енергію. Коли вода випускається через спеціальні водоводи або тунелі з водосховища, вона набуває кінетичну енергію через рух. Цей потік води, що має значну швидкість, може використовуватися для виробництва електроенергії на гідроелектростанції.

Обертання турбіни. Потік води направляється на лопаті турбіни, що призводить до її обертання. Турбіна може бути різних типів, таких як Пелтон, Каплан або Френсіс, залежно від умов і проекту станції.

Механічна робота. Обертання турбіни припускається внаслідок потоку води або іншого робочого середовища, що надходить на турбіну. Це обертання створює механічну роботу, яка передається через вал турбіни. Цей вал може бути пов'язаний з генератором електроенергії, і тому механічна робота турбіни в концентрації генерує електричну енергію.

Генерація електроенергіїМеханічна робота турбіни пов'язана з генератором, який перетворює механічну енергію в електричний струм за принципом електромагнітного індукційного явища.𝐸𝑘=𝑚𝑣22 

Передача та розподіл електроенергіїВироблена електроенергія передається через трансформатори та систему електропередачі для подальшого розподілу в електромережі. Гідроелектростанції є ефективним та сталим джерелом енергії, використовуючи потенційну та кінетичну енергію води для виробництва електроенергії.

Вікторина×100100100100500300300200200200

Питання 100 балів. Що таке енергетика?А) галузь, яка винаходить енергію. Б) сукупність галузей, що вивичають як добути світло. В) галузь, яка вивчає виробництво та використання енергіїГ) галузі, які вивчають світло

Питання 100 балів. Де можна частіше бачити використання сонячних панелей на побутовому рівні?А) АвтомобіліБ) Тепловідсотки. В) Сонячні панелі на дахах будинків

Питання 100 балів. Яке джерело енергії використовується для обертання турбін вітроенергетичних установок А) Сонце Б) Вода В) Вітер Г) Нафта

Питання 100 балів. Яка одиниця вимірювання енергії в системі SI? А) Ват-година Б) Джоуль В) Кіловат Г) Ампер

Питання 100 балів. Як називається процес перетворення сонячної енергії на електричну енергію в сонячних батареях? А) Фотосинтез Б) Фотовольтаіка В) Фотоелектрогенерація Г) Фотоватгенерація

Питання 200 балів. Перечисліть від яких корисних копалин залежать країни(хоча б три корисні копалини)

Питання 200 балів. Які енергії утворюються в створенні гідроенергетики?

Питання 300 балів. Який принцип роботи вітрових електростанцій? А) на перетворенні кінетичної енергії вітру в механічну роботу Б) на перетворенні потенціальної енергії вітру в механічну роботу В) на перетворенні потенціальної енергії вітру в кінетичну енергію роботи Г) на перетворенні кінетичної енергії вітру в потенціальну енергію роботи

Питання 300 балів. До якого типу енергїї відноситься процес що зображений на малюнку?А)Сонячна енергія. Б)Атомна енергія. В)Гідроенергетика. Г)Вітрова енергія

А)Б)В)Г)Питання 500 балів𝐸=3𝑘𝑇2 Назвіть формулу фотоефекту:𝐸𝑘=𝑚𝑣22 𝐸=h𝜈 h𝜈=𝐴+𝑚𝑣22