Урок "Електроенергетика України"

Бінарний урок з географії та фізики у 10 класі за темою «Електроенергетика України»

Розробила: вчитель географії Ліпінська Тетяна Вікторівна

Мета: вивчити особливості та галузеву структуру електроенергетики України; розширити знання з теми паливно-енергетичний комплекс; з’ясувати переваги та недоліки різних типів електростанцій, фактори, які впливають на їх розміщення, проблеми, які постають перед електроенергетикою та шляхи їх вирішення; розвивати уміння опрацьовувати різноманітні джерела знань та робити висновки; розвивати критичне та логічне мислення, екологічне мислення, уміння працювати в групі, проводити дослідження та презентувати його результати, висловлювати і аргументувати свою думку; виховувати раціональне ставлення до ресурсів, стійку потребу у сталому розвитку суспільства.

Очікувані результати: визначати особливості сучасної електроенергетики України; називати основні типи електростанцій, наводити приклади та показувати їх на карті; порівнювати особливості виробництва електроенергії на ТЕС, ГЕС, АЕС; називати перспективи та проблеми розвитку енергетичної галузі; аналізувати секторні діаграми; аналізувати статистичні дані щодо виробництва електроенергії.

Тип уроку: комбінований

Методи:

•             за характером пізнавальної діяльності: пояснювально-ілюстративні, частково-пошукові, проблемного викладу, дослідницькі;
•             за рівнем активності учнів: активні (робота з підручником, картою, додатковою інформацією, презентація результатів дослідницької діяльності); пасивні (пояснення);
•             за дидактичною метою: методи використання знань, методи закріплення знань, умінь і навичок.

Обладнання: настінна карта України, атласи, матеріали дослідницької роботи, презентація до уроку, роздатковий матеріал, підручники.

Епіграф уроку:

«Ми не отримали землю у спадок від предків,

ми взяли її в борг у наших дітей»

Антуан Сент-Экзюпері

Хід уроку

І. Організаційний момент

Перевірка присутності учнів, їх підготовки до уроку, організація уваги учнів, психологічний настрій на роботу.

ІІ. Актуалізація опорних знань, умінь і навичок, їх коригування

1.          Відновіть схему галузевої структури енергетики.

Енергетика

З якої галузі ми почали вивчати господарство? Чому?

(Вивчення галузей господарства почали з паливної промисловості, бо вона є основою господарства країни, яка забезпечує енергоносіями сучасне виробництво, а електроенергетику – сировиною).

2.          Індивідуальні завдання:

1)Вправа деформований текст (завдання на картці): вставити пропущені слова в текст.

2)Вправа «Картограф»: учень прикріплює на настінну карту підписи районів та родовищ добування паливних корисних копалин.

3. «Географічний марафон» (питання на екрані)

•           Яка галузь паливної промисловості є провідною? Чому?  (Вугільна, бо вона має найбільші поклади ресурсів)
•           Скільки кам’яновугільних басейнів знаходиться  в Україні? (Два)
•           Який з кам’яновугільних басейнів головний? (Донецький, бо в ньому видобувають 92% всього вугілля на Україні)
•           На скільки відсотків сьогодні Україна забезпечує власні потреби в вугіллі? (На 56% за даними світової статистики на 2015 рік)
•           Назвіть найбільші сучасні проблеми  вугільної промисловості України (Аварійність шахт, виснаженість вугільних горизонтів, 69 із 150 шахт закриті, 7 зруйновані через військові дії)

3.          «Географічний крос» (питання на екрані)

•           Україна забезпечує власні потреби в нафті на … (21%, за даними світової статистики, 2015)
•           Вперше нафту почали видобувати  в  регіоні … (Прикарпаття)
•           Діючі нафтопереробні заводи України … (Кременчуцький, на 12% потужності, 2016)
•           Паливні мінеральні ресурси використовують для… (виробництва електроенергії, як паливо, як сировину для хімічної промисловості)
•           Україна забезпечує власні потреби в газі на … (65%, 2017 рік)
•           За запасами природного газу Україна займає  серед країн Європи …     місце (3)
•           Видобуток паливних мінеральних ресурсів на Україні в останні роки… (Скорочується)
•           Ця галузь промисловості є розвинутою на півночі країни, в умовах надмірної зволоженості … (Торфяна)
•           Найбільшим родовищем цієї галузі промисловості є Бовтиське родовище в Кіровоградській області. (Сланцева)

Відповідь учня за завданням «деформований текст»

Відповідь учня-картографа біля дошки

ІІІ. З’ясування теми, мети уроку. Мотивація навчальної діяльності

Отже, ми знаємо, що паливна промисловість пов’язана з електроенергетикою, утворюючи таку галузь господарства як енергетика або паливно-енергетичний комплекс. Енергетика провідна галузь господарства адже вона забезпечує господарство енергією (тепловою і електричною).

•              Темою сьогоднішнього уроку є «Електроенергетика України».

Епіграф уроку: «Ми не отримали землю у спадок від предків, ми взяли її в борг у наших дітей». Це слова письменника Антуана де Сент-Экзюпері. Як ви їх розумієте?

•              Отже, на уроці ми вивчимо: що таке електроенергетика, які способи виробництва електроенергії існують, яка структура цієї галузі та особливості розміщення електростанцій; розвиватимемо уміння працювати з різними джерелами географічних знань і робити висновки; будемо вчитися вирішувати проблеми, зокрема енергозабезпечення та енергозбереження, проводити дискусію; вчитимемося цінувати ті блага, що маємо, пам’ятаючи про те, що після нас житимуть інші покоління.

ІV. Поглиблення і систематизація знань, оволодіння новою інформацією

1.Види енергії: евристична бесіда.

- Отже, ви вже знаєте, що паливні корисні копалини використовують як паливо для отримання енергії. Енергія є різна. Для того, шоб розібратись в цьому питанні, як перетворюється одна енергія в іншу нам потрібні знання з фізики передаю слово Сергію Григоровичу.

•              Що таке енергія? Теплова енергія? Електрична енергія? (чи електричний струм). Механічна, хімічна, світлова.
•              Які природні джерела енергії ви знаєте? (Паливні корисні копалини, енергія води, Сонця, вітру)  
•              Які з них належать до невичерпних? (Енергія Сонця та вітру)

2.Вправа «Коло ідей».

- Давайте з’ясуємо для чого потрібна електрична енергія. Які асоціації викликає у вас слово «електроенергетика»?

•              Підсумуємо: електроенергія потрібна:

•             для освітлення,
•             для роботи електроприладів і механізмів,
•             для роботи електричних видів транспорту,
•             для отримання тепла для обігріву,
•             для розплаву речовин (металів, скла…), розпарювання целюлози при виробництві паперу…,
•             протікання хімічних реакцій,
•             для роботи підприємств.

3.Що таке електроенергетика?

Електроенергетика - галузь енергетики, що включає в себе виробництво, передачу та збут електроенергії. (слайд)

В Україні ця галузь має особливе значення, адже на її території розташовано багато енергоємних підприємств (металургійних, машинобудівних, хімічних), електрифікованих залізниць та міського електротранспорту.

Електроенергетика є найбільш важливою галуззю енергетики, що пояснюється такими перевагами електроенергії перед енергією інших видів, як відносна легкість передачі на великі відстані, розподілу між споживачами, а також перетворення в інші види енергії (механічну, теплову, хімічну, світлову та ін.). Відмінною рисою електричної енергії є практична одночасність її виробництва і споживання, так як електричний струм поширюється по мережах зі швидкістю, близькою до швидкості світла. А тепер здійснимо подорож по способам виробництва електроенергії. Виробництво електроенергії – це процес перетворення різних видів енергії в електричну на промислових підприємствах, які називаються ектричними станціями.

Передається електроенергія по ЛЕП – лініям електропередач. Отже, електростанції з’єднуються між собою ЛЕП і утворюють Об’єднану енергосистему України (ОЕС). (слайд)

4. Історія розвитку електроенергетики: (випереджувальне завдання, презентація учнів)

- З електричною енергією людина знайома вже давно. Ще давні греки знали найпростіший спосіб її отримання. А хто з вас може продемонструвати зараз як у звичайних умовах отримати незначну, але все ж таки електроенергію? (Демонстрація).

Ви також отримали випереджувальне завдання знайти в Інтернет-джерелах:

1.          Як і хто вперше на Україні почав використовувати електроенергію?
2.          Коли і де було збудовано першу електростанцію на Україні?

Повідомлення учнів

5. Як виробляється електроенергія? Принцип дії турбіни. Пояснення. Повідомлення з демонстрацією.

Турбіна – двигун з неперервним робочим процесом і обертальними рухами робочого органу, що перетворює кінетичну енергію (або внутрішню енергію робочого тіла: пари, газу, води) в механічну роботу. Струмінь робочого тіла діє на лопаті, що закріплені по колу і призводить їх до руху. Застосовується в якості приводу електричного генератора на електростанціях, транспорті.

Отже, крутити турбіну можна різними способами, від цього залежить тип електростанції.

Найпоширенішими в Україні є електростанції, які перетворюють теплову енергію палива на електроенергію – ТЕС (Чому?). Є також АЕС, ГЕС та нетрадиційні (альтернативні) ЕС, які використовують відновлювальні джерела електроенергії: ВЕС, СЕС.

Пояснення вчителя фізики про роботу турбін на електростанціях різних типів

6. Структура виробництва електроенергії та її особливості.

Практична робота №5.

Завдання 1. Проаналізуйте дані секторної діаграми виробництва електроенергії різними типами електростанцій в Україні (с.102 підручника) і зясуйте, електростанції якого типу виробляють найбільше електроенергії? Яка частка електростанцій інших типів?

Отже, більше половини (53%) електроенергії України виробляють АЕС. Значну частку виробляють ТЕС (41%), а колись більше половини.

Завдання 2. Визначте зміну структури виробництва електроенергії в Україні в період 2013-2018 років: робота з додатковими джерелами (таблиця з Вікіпедії). Демонстрація на екрані.

Виробництво електроенергії за типом електростанції

Запитання:

•           В якому році частка електроенергії, яку виробляють АЕС стала більшою? (в 2014 р.)
•           Як ви думаєте, чому? Прийом «Мозковий штурм»

Отже, до недавнього часу найбільшу кількість електроенергії виробляли ТЕС. Із 70-х років вироблення електроенергії на ТЕС зменшилось у зв’язку з уведенням у дію п’яти АЕС. Значення ГЕС також почало падати в загальному виробництві електроенергії. Однак останнім часом на фоні загального падіння обсягів виробництва електроенергії частка АЕС виросла. В 2014 році ця ситуація ще більше змінилася в сторону зростання частки електроенергії, виробленої АЕС, в зв’язку з окупацією Криму та військовими діями на Сході країни, де зосереджена значна кількість ТЕС.

7. Динаміка виробництва електроенергії.

Розповідь учителя. Сучасне електроенергетичне господарство України за потужністю не поступається, а за багатьма показниками навіть перевищує електроенергетичні господарства розвинених країн Європи. Україна водночас є імпортером та експортером електроенергії.

Робота зі стовпчиковою діаграмою «Виробництво електроенергії» (слайд.)

Протягом багатьох десятиліть виробництво електроенергії різними типами електростанцій змінювалося. У 1980 р. в Україні було вироблено 298,6 млрд. кВт • год. В Україні галузь набула високого рівня, проте від початку 90-х рр. XX ст. виробництво електроенергії почало скорочуватись. До 2000 р. обсяг виробництва скоротився до 171,4 млрд. кВт • год,

В останні роки ситуація періодично змінювалась. У 2001р. обсяг виробництва електроенергії виріс до 173 млрд. кВт год.

Щоб побачити ці зміни в період незалежності України, звернемося до таблиці виробництва електроенергії.

Виробництво електроенергії в Україні

Отже, ми прийшли до висновку, що після періоду певної стабілізації виробництва електроенергії в 2002-2007 роках та 2010-1012 роках, в зв’язку з нестабільністю економіки країни, зумовленої військовою агресією РФ, в Україні почався черговий період спаду виробництва електроенергії.

8. Основні типи електростанцій та їх розміщення.

•           Отже, в залежності від джерела енергії розрізняють теплові (працюють на твердому, рідкому й газоподібному паливі), атомні (використовують збагачений уран ( або інші радіоактивні елементи)), гідравлічні (використовують енергію водяного потоку), сонячні, вітрові електростанції. Розрізняють традиційну та альтернативну (відновлювальну) енергетику

Практична робота №5. (продовження)

Завдання 3. Дати характеристику різних галузей електроенергетики. Заповнити таблицю. (Робота в групах)

Кожна з чотирьох груп має картки, де вказано, на які питання відповідає група, та джерела інформації. Для роботи в групах дається 5 хвилин, для представлення – 2 хвилини.

Опрацюйте в групах матеріал підручника с.98-100, 103-106 та додаткові матеріали (додатки) і дайте відповіді на запитання:

•           Яка частка виробленої електроенергії цим типом ЕС була у 2015 році? (за секторною діаграмою с. 102 підручника).
•           Яке паливо для виробництва електроенергії використовують? (с. 98-100).

•           Які з електростанцій цього типу найпотужніші? (с. 103-106).

•           Які принципи розміщення ЕС цього типу (с. 103-106)

Теми для виконання завдання

Група 1. Характеристика теплової електроенергетики (ТЕС)

Група 2. Характеристика атомної енергетики (АЕС)

Група 3. Характеристика гідроенергетики (ГЕС)

Група 4. Характеристика альтернативних електростанцій: відновлювані джерела електроенергії: (СЕС і ВЕС)

Заповніть таблицю:

Представники від груп повідомляють результати роботи за таблицею та відповідають на запитання. Паралельно учні працюють з картою атласу, відшукуючи на ній електростанції, названі керівниками груп і показаних учителем на настінній карті.

Робота з зошитом. Існують також:

ТЕЦ – теплоелектроцентралі, електростанції, які виробляють одночасно електричну і теплову енергію (гарячу воду або пару), яку спрямовують трубами для обігріву житлових будинків та підприємств.

ГАЕС – гідроакумулюючі станції, що накопичують воду у верхньому басейні та віддають її під час «пікових» навантажень, чим збільшують виробництво електроенергії.

9. Перспективи розвитку галузі. Брифінг.

Вчитель. Незважаючи на падіння виробництва електроенергії, проблеми в галузі енергетики, Україна має можливість не тільки забезпечувати власні потреби в електроенергії, а й поставляти її в сусідні країни.

Ми вас запрошуємо на брифінг, який присвячений визначенням перспектив розвитку електроенергетики України.

Бр́ифінг (англ. briefing) — короткий публічний виступ, на якому учасники певних подій або заходів надають інформацію про поточний перебіг справ, позиції сторін, повідомляють раніше невідомі деталі та відповідають на питання журналістів.

В нашому брифінгу приймуть участь представник Міністерства енергетики та вугільної промисловості України (Міненерговугілля України), представник Міністерства фінансів України та представник Міністерства екології та природних ресурсів України.

І так, шановні представники міністерств, хотілось б почути вашу думку про те, який із видів ЕС має найбільше перспектив та які напрямки подальшого розвитку електроенергетики України ви бачите.

Представник Міненерговугілля України. На мою думку, необхідно будувати нові АЕС: вони не потребують великої кількості палива (1 кг уранової руди виділяє стільки ж тепла, скільки одержують від спалювання 2,5 тис. т вугі лля), до того ж собівартість виробленої електроенергії на 30% нижча ніж виробленої ТЕС.

Представник Мінфіна України. Я не згоден. Будівництво АЕС та її обладнання дуже дорого коштує. Такі кошти не передбачені в бюджеті країни.

Представник Мінекології. Так до будівництва та експлуатації АЕС повинні ставитися найсуворіші вимоги. На перший погляд вони майже не забруднюють навколишнє середовище, але вони можуть бути дуже небезпечними, про що свідчить аварія на Чорнобильській АЕС. Також велику проблему являє собою процес захоронення ядерних відходів.

Представник Міненерговугілля України. Ну, тоді пропоную будівництво нових ГЕС, вони не викидають в навколишнє середовище шкідливих відходів.

Представник Мінекології. Однак розміщення ГЕС повністю залежить від річкового стоку, створення водосховищ спричиняє затоплення значних площ родючих земель, «цвітіння води» та загибель риби, а виробництво електроенергії має сезонний характер, знижуючись у зимовий період.

Представник Мінфіна України. Хоча собівартість електроенергії виробленої ГЕС найнижча, в 4-5 рази дешевша, ніж на ТЕС, а кількість персоналу тут у 20 разів менша, ніж на АЕС, але будівництво ГЕС теж дороге, а коштів, як уже я сказав, немає. Теплові електростанції будуються набагато швидше і вони дешевші, ніж ГЕС, але для їхньої експлуатації потрібно набагато більше людей і постійний видобуток та транспортування палива.

Представник Міненерговугілля України. У нас достатня кількість ТЕС, але не вистачає палива: багато вугільних шахт закрито, 60% шахт знаходиться на окупованій території. 4 ТЕС також знаходиться на окупованій території, інші використовуються на незначну потужність, тому будівництво нових недоцільне.

Представник Мінекології. Так, ТЕС найбільше забруднюють повітря.

Вчитель. Отже ви вважаєте недоцільним будівництво нових електростанцій, тоді, що ж робити?

Представник Мінекології. Головним напрямком в забезпеченні України електроенергією повинна стати політика енергозбереження, тобто запровадження сучасних енергоефективних технологій та обладнання; переважаючий розвиток галузей із низькою енергоємністю (точне машинобудування, легка, харчова промисловість).

Представник Міненерговугілля України. Першочерговим також є завдання реконструкції й технічного переоснащення діючих електростанцій з одночасним нарощуванням генеруючих потужностей; зниження втрат палива (60% палива використовують невеликі та застарілі котельні), збільшення власного видобутку енергоносіїв.

Представник Мінфіна. Реконструювати також потрібно блоки діючих АЕС, добудовувати ГАЕС, відповідні кошти уже закладені в держбюджеті на найближчі роки.

Вчитель. Ну, що ж шляхи подальшого розвитку електроенергетики визначені. Просимо учасників брифінгу пройти на свої місця.

6. Енергозбереження

Вчитель. Ми почули, що найкращий шлях розвитку енергетики – це енергозбереження.

Україна є одним із найбільших споживачів електроенергії у Європі. Зокрема, йдеться про те, що на кожен долар ВВП Україна споживає удвічі більше енергії, ніж Німеччина. Енергоємність українського виробництва у 2,5-3 рази вища порівняно з іншими країнами. Ми маємо надзвичайно неефективну, енергоємну й матеріаломістку промисловість. Наприклад, для отримання 1 т цементу ми витрачаємо 274 кг умовного палива, а японці – 142 кг. Питомі затрати енергії в чорній металургії в Японії на 20-30 % нижчі, ніж у нас, за рахунок впровадження передових технологій, таких, як безперервна розливка сталі, сухе гасіння коксу, утилізація тепла газів доменних печей. Ці технології були розроблені в нас. Японці придбали ліцензії на їх застосування і мають із цього неабияку вигоду, а у вітчизняній металургії вони майже не впроваджені. Нераціональне споживання електроенергії — одна з найважливіших проблем українського господарства, яка потребує термінового вирішення.

Енергозбереження – впровадження нових технологій, що потребують менших затрат енергії.

Досвід розвинених країн і власний досвід України вказує на необхідність державного регулювання процесів енергозбереження та проведення цілеспрямованої державної політики. Завдяки цьому:

•             знизяться обсяги необхідного імпорту енергоносіїв (це особливо важливо, бо при зростанні економіки потреби в енергоносіях зростатимуть);
•             завдяки економії коштів на імпорті енергоносіїв з’явиться можливість оновлення підприємств та впровадження нових технологій, що в свою чергу сприятиме зменшенню обсягів шкідливих викидів у навколишнє середовище (в умовах сучасної екологічної ситуації в країні це взагалі є дуже важливим, окрім того, за відповідного розвитку подій може з’явитися можливість торгівлі квотами);
•             підвищиться конкурентоспроможність вітчизняних товарів, бо зменшиться частка енергії в собівартості продукції;
•             відбудеться відстрочення термінів вичерпання вітчизняних невідновлювальних енергоносіїв;
•             з’являться також інші переваги, що пов’язані із соціальними стандартами, з поліпшенням міжнародного іміджу країни.

Питання. Як ми можемо економити енергію? (Відповіді учнів)

Вчитель. Ми маємо величезні резерви для економії. Так, у більшості країн світу на освітлення витрачається 13 % виробленої електроенергії. А в Україні в півтора раза більше. Причина в тому, що в нас переважають дуже неекономні джерела світла – лампи розжарення, які перетворюють на світло лише 5-8 % енергії. У розвинених країнах переважають люмінесцентні лампи, корисна віддача яких – 20-30 %.

Надзвичайно багато енергії споживає наша побутова техніка. Якби вітчизняні телевізори, пральні машини, пилососи тощо мали такі самі показники, як найкращі зразки світової побутової техніки, економія електроенергії була б така, що Україна змогла б відмовитися від АЕС на своїй території.

Інший аспект проблеми – морально-етичний. Наше марнотратне ставлення до енергетичних і матеріальних ресурсів багато в чому викликане ставленням до природи та її багатств як до чогось такого, що призначене задовольняти наші потреби й примхи. Багато хто весь сенс свого життя вбачає в гонитві на новими “благами”.

Пам’ятайте! Жодна економія ресурсів і енергії не допоможе, якщо людина не усвідомить необхідність самообмеження матеріальних потреб і задоволення натомість потреб духовних.

Розв’язування задачі на енергозбереження. Виробіть програму енергозбереження для своєї родини. Обчисліть, скільки коштів зекономить родинний бюджет. З’ясуйте, як ми використовуємо електроенергію.

Лампочка потужністю 100 Вт працює 5 год, а в разі її вимикання на 3 год, якою буде економія сімейного бюджету за 30 днів місяця? Вартість електроенергії – 1,68 грн. за 1 кВт. год.

А, якщо таких лампочок 2 чи 3, то яка економія.

V. Закріплення, корекція, використання знань

Географічний крос

1.          Традиційними типами електростанцій в Україні є ….. (Теплові, атомні, гідравлічні)
2.          Найдешевша електроенергія виробляється електростанціями типу …. (ГЕС)
3.          Найбільшим виробником електроенергії в Україні сьогодні є електростанції типу …. (АЕС)
4.          Найпотужнішою атомною електростанцією в Україні та Європі є …. (Запорізька)
5.          Типами електростанцій, які працюють на відновлювальних джерелах електроенергії в Україні є ….. (Вітрові та сонячні ЕС)
6.          Вуглегірська електростанція належить до ….. (Теплових)
7.          Кременчуцька ГЕС побудована на річці …… (Дніпро)
8.          Найбільша кількість ТЕС розташована у …. (Донбасі)
9.          Найзабезпеченішим електроенергією містом України є ….. (Запоріжжя)
10.     Теплові електроцентралі (ТЕЦ), крім електроенергії забезпечують населення ….. (Теплом та гарячою водою)

VІ. Підсумки уроку. Оцінювання

Мікрофон

Поділіться своїми здобутками на уроці, почавши словами «Сьогодні на уроці я… ».

Очікувані результати:

1.          Визначати особливості сучасної електроенергетики України.
2.          Називати основні типи електростанцій, наводити приклади та показувати їх на карті.
3.          Порівнювати особливості виробництва електроенергії на ТЕС, ГЕС, АЕС.
4.          Називати перспективи та проблеми розвитку енергетичної галузі.
5.          Аналізувати секторні та стовпчикові діаграми.
6.          Аналізувати статистичні дані щодо виробництва електроенергії.

Виставлення оцінок з аргументацією.

VІІ. Домашнє завдання

Опрацювати §21-22 сторінки в підручнику 98-106. Закінчити заповнювати порівняльну таблицю «Електроенергетика України». Позначити на контурній карті найбільші ТЕС, АЕС, ГЕС.