Урок Енергетика України

Електроенергетика України.

Значення електроенергетики. Типи електростанцій, основні чинники їх розміщення. Паливно-енергетичний баланс. Найбільші ТЕС, АЕС, ГЕС, ЛЕП. Використання відновлюваних джерел енергії.

Наскрізні  змістові  лінії.

Екологічна безпека та сталий розвиток  Аналізує  негативні наслідки впливу діяльності  різних типів електростанцій  на природне середовище.

Здоров’я і безпека Аналізує  негативні наслідки впливу діяльності  різних типів електростанцій  на здоров’я людей.

Підприємливість і фінансова грамотність Оцінює переваги використання альтернативних відновлюваних джерел енергії для потреб родини/громади.

 Мета уроку: поглибити і систематизувати знання учнів про джерела техногенного забруднення атмосфери, показати негативний вплив галузей  енергетики на природу, з’ясувати чинники розміщення, екологічні проблеми, перспективи їх розвитку; усвідомити значення електроенергії в побуті та народному господарстві. Сформувати почуття відповідальності за збереження енергоресурсів перед наступними поколіннями, усвідомити значущість кожної людини у вирішенні екологічних проблем всієї країни.

Розвивати почуття особистої відповідальності за охорону навколишнього середовища, своє бачення виходу з екологічної кризи.

Виховувати дбайливого господаря своєї держави.

Тип уроку: конференція.

Обладнання:

Плакати із зображенням різних типів електростанцій, дидактичний матеріал з інформацією про певний тип електростанції, карта «Геоекологічна ситуація в Україні»

Методичні поради: на дошці вислови про значення електроенергії, плакати із схематичним зображенням різних типів електростанцій, малюнки учнів, що відображають проблему забруднення атмосфери та зміни клімату..

Хід уроку

І. Організаційний момент.

Є різний клімат на цій землі широкій.

Один, щоб тіло наше лікувать,

А інші, щоб колоть морозом щоки

Чи спекою в пустелі допікать.

Є різний клімат, як і різні люди в світі,

У єдності начал: добра і зла.

Однаково уся Земля зігріта,

Однаково забруднена вона...

ІІ. Актуалізація опорних знань.

Людське суспільство, особливо за останнє століття, значно впливає на кліматичні умови Землі. Збільшуючи господарські викиди в атмосферу речовин-забруднювачів, людина змінює її газовий склад. Використовуючи велику кількість різних видів енергії в повітряному просторі, людина змінює теплову рівновагіу атмосфери. Особливу небезпеку становить енергетика.

Методичний прийом «Прогнозування за ілюстрацією»

1. Які види електростанцій тут зображені?
2. Що є джерелом енергетичних ресурсів для кожної з них?
3. Яку продукцію виробляють електростанції?
4. До якого виробництва належать ці підприємства?    (Електроенергетика)   
5. Що ви  знаєте про електроенергетику ? (Це вид промислової діяльності, яка охоплює виробництво електричної енергії, її передавання, розподіл і збут споживачам)
6. Яке значення електроенергетики?

Учитель географії: Які екологічні проблеми пов’язані з різними видами електростанцій?

Асоціативний кущ. Учні пропонують свої варіанти відповіді, які керівник записує на дошці.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

Учитель географії. Клімат Землі, що залежить переважно від стану її атмосфери, протягом геологічної історії періодично змінювався: чергувалися епохи значного похолодання й епохи потепління.

Учень. Останнім часом вчені-метеорологи б’ють тривогу: схоже на те, що атмосфера Землі розігрівається значно швидше, ніж будь-коли в минулому. Це зумовлено діяльністю людини, яка, по-перше, підігріває атмосферу шляхом спалювання великої кількості вугілля, нафти, газу, унаслідок роботи атомних електростанцій; по-друге, спалювання органічного палива і знищення лісів призводить до накопичення в атмосфері великої кількості вуглекислого газу. За останні 120  років вміст цього газу в повітрі збільшився на  17%. У земній атмосфері вуглекислий газ діє як скло в теплиці чи парнику: він вільно пропускає до земної поверхні сонячні промені, але утримує тепло поверхні Землі, розігрітої Сонцем. Це викликає розігрівання атмосфери, відоме під назвою парникового ефекту. За підрахунками вчених, у найближчі десятиліття середньорічна температура на Землі за рахунок парникового ефекту може збільшитися на 1.5-2 градуси Цельсія. Парниковий ефект змінить такі важливі величини, як кількість опадів, шар хмар, океанічні течії, розміри полярних крижин тощо. Глобальне потепління викличе танення льодовиків Гренландії, Антарктиди, Арктики й гірських льодовиків; рівень Світового океану підвищиться на 6-10 м, при цьому буде затоплено близько 20% площі суходолу, де проживають сотні мільйонів людей, розташовані міста, ферми, сади і поля.

Учень. Окиси сірки і азоту, що викидаються в атмосферу внаслідок роботи теплових електростанцій, автомобільних двигунів, сполучаються з вологою і утворюють дрібні крапельки сірчаної та азотної кислот, які переносяться вітрами у вигляді кислотного туману і випадають на землю у вигляді кислотних дощів, що вкрай шкідливо діють на навколишнє середовище. Внаслідок нераціонального розміщення електростанцій, в Україні виникло найбільше у Європі джерело кислотних дощів. У місті Енергодарі (Запорізька область) , на березі Каховського водосховища, діють найбільші в країні ТЕС і АЕС. Відстань між ними  - менше ніж 1 км. Теплова електростанція викидає щороку в повітря велику кількість оксидів сульфуру та нітрогену, а атомна електростанція через ставок-охолоджувач випускає мільйони тонн пари. Сполучившись у повітрі, вони утворюють сірчану та азотну кислоти. Потоками повітря ці кислоти розносяться по Україні. На землю вони випадають у вигляді кислотних дощів, внаслідок чого знищуються рослини, гинуть ліси і риба, знижується урожайність сільськогосподарських культур.

Учень. Смог виникає в результаті складних фотохімічних реакцій у повітрі, забрудненому вуглеводнями, пилом, сажею й окислами.

Учитель географії. В Україні 52% всієї електроенергії виробляють на АЕС, 46% - на ТЕС, 2% - на ГЕС, Альтернативні електростанції виробляють приблизно 1% електроенергії. Але неефективне використання електричної енергії є головною причиною існуючих на Землі екологічних проблем.

Учень. Гідроелектростанції (ГЕС) виробляють електроенергію, що в п'ять разів дешевша, ніж на ТЕС, а кількість персоналу тут у 20 разів менша, ніж на АЕС. Коефіцієнт корисної дії ГЕС становить понад 80 % . Однак їхнє розміщення повністю залежать від річкового стоку, а виробництво електроенергії має сезонний характер, знижуючись у зимовий період. Основу галузі становить каскад гідроелектростанцій на Дніпрі: Київська, Канівська, Дніпродзержинська, Дніпрогес та ін. Через рівнинний характер течії Дніпра та застаріле обладнання вони недостатньо ефективні. У Закарпатській області споруджена Теребле-Ріцька ГЕС, на річці Дністрі - Дністровська. Проблемою для України є недостатня кількість акумулятивних потужностей. Гідроенергетика має негативний екологічний вплив на довкілля. Будівництво гідровузлів на Дніпрі призвело до затоплення великих територій країни. Водосховища підвищили рівень ґрунтових вод навколишньої місцевості, стали причиною інтенсивного руйнування крутих берегів. Під водою опинилося близько 700 тис. гектарів родючих земель. Приблизно 30 % площі водосховищ - це мілководдя з глибинами до 2 м. Зміна річкового режиму призвела до «цвітіння» води, накопичення в ній шкідливих відходів і радіонуклідів. Змінилися умови життя риб. Затоплено багаті пасовища. Сталися зміни в тектоніці і кліматі.

Учень. При розміщенні теплоелектростанцій (ТЕС) найбільше значення мають два чинники: наявність паливних ресурсів і споживачів електроенергії. Основою сучасної теплоенергетики країни є електростанції потужністю понад 1 млн. кВт. Найбільші з них розміщені в межах Донецького кам'яновугільного басейну: Вуглегірська (потужність 3,6 млн. кВт), Луганська, Старобешівська, Миронівська, Зуївська, Слов'янська. Потужні ТЕС працюють у Придніпров'ї: Запорізька (3,6 млн. кВт), Криворізька (3 млн. кВт), Придніпровська; у Харківській та Київській областях: Зміївська та Трипільська. На заході розташовані Бурштинська (2,4 млн. кВт), Ладижинська та Добротвірська ТЕС. Для забезпечення міст теплом, гарячою водою й електроенергією працюють теплоелектроцентралі (ТЕЦ). Коефіцієнт корисної дії ТЕЦ становить майже 70 %, тоді як ТЕС - тільки 30-35 %. Найбільш потужні теплоелектроцентралі: Київська ТЕЦ-5 (700 тис. кВт), Харківська ТЕЦ 5, Київська ТЕЦ-6, Одеська. Великі теплові електростанції використовують мільйони тонн вугілля щорічно. Так, ТЕС потужністю 2-4 млн. кВт спалює за добу 20 тис. тонн вугілля. Україна за кількістю „технічного бруду” на душу населення посідає перше місце в Європі. Зони екологічної біди займають понад 15 % території нашої держави. Ці електростанції є причиною збільшення температури на планеті, підвищення рівня вуглекислого газу в атмосфері, утворення кислотних дощів та спричинення теплового забруднення довкілля.

Учень. Одне з провідних місць в економіці України заслужено посідає атомна енергетика. Упродовж останніх років на атомних електростанціях (АЕС) виробляють 45-48 % електроенергії країни, хоча вони мають лише чверть від усіх потужностей. Атомні електростанції використовують незначну кількість палива, тому орієнтовані винятково на споживачів. Оскільки вони є дуже водомісткими, враховується наявність водних джерел. В Україні працює чотири АЕС - Запорізька, Хмельницька, Південно-Українська та Рівненська АЕС. Запорізька АЕС (ЗАЕС) розташована на березі Каховського водосховища. Вона є найбільшим постачальником електроенергії в Україні. Це найбільша атомна електростанція в Європі. Тяжкі наслідки спричинила аварія на Чорнобильській АЕС. Одним із них було припинення будівництва атомних станцій і атомних теплоелектроцентралей, наприклад, в Одесі й Криму. Чорнобиль – символ недбалого ставлення людини до досягнень технічного прогресу, що спричинив радіаційне забруднення атмосфери та грунтів третини України.

Учитель географії. В умовах постійного зростання цін на традиційні енергоносії перед Україною постає відповідальне і дуже складне завдання - забезпечити якнайширше залучення нетрадиційних і відновлювальних джерел енергії (НДВЕ) до паливно-енергетичного балансу України. Сьогодні ми розглянемо основні сучасні розвитку ВДЕ в Україні. Ця стратегія, розроблена Національною академією наук і міністерством палива та енергетики України, базується на проекті «Енергетична стратегія України» на період до 2030 р

Презентація проєктів

І група. Сонячні електростанції (СЕС).

Сонячна енергія - найбільш грандіозне, дешеве, але і найменш використовуєме людиною джерело енергії. Досить стійкими показниками потенціалу сонячної енергії відрізняються райони: Південний берег Криму, Причорноморської і Приазовської низовин, Донецької і Придніпровської височин та Закарпатської низовини. Південний берег Криму найкраще забезпечений ресурсами сонячної енергії. З 1988 року тут працює Кримська сонячна електростанція. Ії потужність всього 5 МВт, та вона працює без будь-яких викидів в навколишнє середовище, що дуже важливо, особливо в курортній зоні. Станція працює 2000 годин на рік і виробляє 6 млн. кВт електроенергії.

В Україні річне надходження сонячного випромінювання складає в середньому 3500-5200МДж/ м². Звісно, в деяких районах такі показники значно вищі, а саме 4,99 ГДж/м² у Сімферополі. 4,88 ГДж/м² у Одесі, 4,44 ГДж/м² у Донецьку, 4,12 ГДж/м² у Києві, 3,89 ГДж/м² у Сумах. Продовжується вивчення більш широкого використання геліоустановок. У Сімферополі успішно працює геліоустановка, яка в неопалювальний сезон тривалістю 7 місяців повністю забезпечує гарячою водою готель «Спортивний».

ІІ група. Вітрові електростанції (ВЕС).

Вітроенергетика є одним з важливих напрямів, який уже набув в Україні істотного розвитку, чому сприяє розроблена Національна енергетична програма. Вітроенергетика потребує спеціального опрацювання кліматологічної інформації характеристик вітру. Розподіл вітру на території України зумовлюється циркуляцією атмосфери та рельєфом. Для вибору найраціональнішого місця розташування вітроенергетичних об'єктів та визначення вітрового потенціалу проводяться короткотермінові спостереження за швидкістю вітру. В Україні є багато місць, де можна використовувати вітрові електростанції. Найбільш удалими територіями для вітроенергії вважається затока Азовського моря, Сиваш, де можна розмістити близько 135 МВт загальної потужності вітрових електростанцій, майже вся площа Азовського моря. Лише на Одеській банці можна розмістити енергоблоки потужністю 20 МВт. Сприятливими для вітроенергетики є також Донбас, де швидкість вітру сягає 5 і більше метрів за секунду. Вітрові енергоблоки можна розміщувати й у горах Карпат. Проте сильна турбулентність обмежує можливості поширення вітроенергетики у таких районах.

ІІІ група. Геотермальна енергія.

Україна має значні джерела геотермальної енергії. Районами її знаходження є Крим, Закарпаття, Прикарпаття, Донецька, Запорізька, Луганська, Полтавська, Херсонська, Чернігівська та інші області. На свердловинах до 7 кілометрів завглибшки можна поставити геотермальні електростанції (ГТЕС) загальною потужністю до 250 млн.кВт. А на свердловинах до 4 кілометрів завглибшки можна також розмістити системи теплопостачання загальною потужністю до 1,2-1,5 млрд. кВт. Геотермальна енергетика використовує високі температури глибоко в надрах земної кори для виробництва теплової енергії. В деяких місцях світу, особливо на краю тектонічних плит, теплота виходить на поверхню у вигляді гарячих джерел - гейзерів і вулканів. В інших областях підводні джерела протікають крізь гарячі підземні пласти, і цю теплоту можна забрати через системи теплообміну. Ісландія є прикладом країн, де широко використовується геотермальна енергія.

ІV група. Енергія біомаси.

Відходи рослинної біомаси в Україні складають щорічно 40 млн. тонн, що є еквівалентним 25-30 млрд м³ газу на рік. Щорічні відходи тваринництва і птахівництва у нашій країні сягають 32 млн. тонн сухих відходів. Зараз розроблені сучасні технології, які дозволяють отримувати горючі гази з біологічної сировини в результаті хімічної реакції розпаду високомолекулярних сполук на низькомолекулярні за рахунок діяльності особливих бактерій, (які беруть участь у реакції без доступу кисню з повітря). Схема реакції: Біомаса + бактері→горючі гази + інші гази + добрива. Біомаса - це відходи сільськогосподарського виробництва (тваринництва, переробної промисловості). Основною сировиною для виробництва біогазу є гній, який доставляють на біогазову станцію. Головним продуктом біогазової станції є суміш горючих газів (90% у суміші є газ метан). Цю суміш постачають на установки для виробництва теплоти, електростанції. В Україні у перспективі біомаса здатна забезпечити майже 50 % відновлювальних енергетичних ресурсів. Приклад отримання енергії за рахунок біомаси неодноразово демонструвався на виставках досягнення у Львові, Києві, Ужгороді спеціалістами НЛУ України.

Учитель географії. Ми отримали відповідь на питання: " Які існують види електростанцій? " Заповніть, будь ласка, таблицю, де вказані переваги та недоліки того чи іншого способу виробництва електроенергії.  В якому напрямку повинна розвиватися енергетика України?"

Сучасні проблеми енергетикиУкраїни:

1. В зв’язку з економічною кризою та агресією Росії  сумарне виробництво і споживання первинних джерел енергії скоротилося.

2. У структурі споживання первинних джерел енергії  переважає атомна енергія.

1. На непідконтрольній Україні території залишились вугільні шахти та ТЕС.
2. У Криму та на морському шельфі залишились перспективні  території розробки газу.
3. Постачальником природного газу стала Європа (замість Росії).
4. Зменшені закупівлі урану  в Росії  для атомних електростанцій.

Учитель географії. За різними оцінками до 40% усіх енергоносіїв, що використовуються в країні, витрачається нераціонально. Збільшення енергоспоживання породжує багато проблем, з-поміж яких можна виокремити такі:

• обмеженість ресурсів традиційних джерел енергії та загострення проблеми енергозабезпечення України і світу;
• збільшення забрудненості навколишнього середовища, що, безумовно, негативно впливає на стан здоров'я людей;
• розвиток ядерної енергетики створює небезпеку виникнення нештатних ситуацій на АЕС та ймовірність ядерних катастроф, особливо із загрозою світового тероризму;
• серйозну небезпеку становлять АЕС, які уже відпрацювали свій ресурс і потребують або реконструкції, або демонтажу, тобто робіт, що вимагають значних капіталовкладень;
• актуальною залишається проблема переробки та знищення радіоактивних відходів;
• неоднозначним є ставлення вчених і до будівництва ГЕС. Незважаючи на їх, економічну бездоганність, досвід експлуатації свідчить про те, що тут також виникає низка проблем.

«Економна» задача№1 (біоенергетична)

Кількість побутових відходів, які накопичувалися на місцевому сміттєзвалищі

м. Новгорода-Сіверського  становить 2 млн. тонн. Отримання біогазу економічно виправдано при переробці постійного потоку відходів. Економічність заключається в тому, що немає потреби в попередньому зборі відходів, в організації та управлінні їх подачею; при цьому відомо, скільки і коли буде отримано відходів.

Розрахуємо кількість енергії, яку можна дістати, переробивши ці відходи на біогаз.

    З 1 тони відходів приблизно отримують 200-250 м³ біогазу.

    (Якщо взяти до уваги, що для переробки використати тільки 50% сміття.) Теплота згоряння біогазу 25 МДж / м³.

Дано:

Задача №2 (шкільна)

В Україні на кожний квадратний метр  поверхні за рік надходить близько 1000кВт сонячної енергії, скільки газу можна зекономити за цей час, якщо використовувати сонячну енергію , що могли отримати від сонячних батарей, що покривали б дах нашої  школи.

Дано:

 «Економна» задача №3 (шкільна)

  Для горіння лампочки «150 Вт, 220 В» протягом 15 хв витрачається 0,0135 кг камяного вугілля. Скільки кам’яного вугілля можна зекономити, якщо на перервах вимикати світло в усіх класах нашої школи протягом одного робочого дня? ( В школі 70 лампочок)

Дано:

Прийом « Творча лабораторія»

В середньому на освітлення використовується 65 кВт·год щомісяця.

Лампа. Одна лампа розжарювання, увімкнена лише 3 години на добу, за місяць може «накрутити» близько 9 кВт∙год. А коли таких лампочок багато, то середні енерговитрати оселі тільки на освітлення можуть сягнути 65 кВт∙год на місяць. Тому краще швидше замінити старі лампи розжарювання на LED-лампи, які споживають електроенергії до десяти разів менше.

Холодильник. На 720 годин його роботи за місяць можна використати 31 кВт∙год електроенергії.

Ноутбук. При користуванні ноутбуком 4 години на день, за місяць може витратитись близько 13 кВт∙год електроенергії. А стаціонарні комп’ютери споживають втричі більше.

Телевізор. Сучасний телевізор споживає майже так само, як лампа розжарювання. Передивляючись його 100 годин на місяць, можна витратити також близько 9 кВт∙год.

Пральна машина. Якщо займатись пранням по три години один раз на тиждень, то місячний рахунок за електроенергію може збільшитись приблизно на 8 кВт∙год.

Електрочайник. Сукупні три години його роботи в місяць призводять до потенційних витрат 6,6 кВт∙год електроенергії.

Учитель географії.  Будь ласка, уважно прочитайте заходи щодо збереження електроенергії та позначте ті, яких можете дотримуватись.

Міні-моніторинг

0. Користуватися природним світлом, якщо це можливо.

•                  Вимикати світло, коли останнім виходиш із кімнати.
•                  Не залишати увімкненими радіоприймач, магнітофон, телевізор, комп’ютер, коли ними не користуєшся.
•                  У холодну пору року добре утеплювати вікна та балконні двері, а у приватних будинках ставити на вікна подвійні рами.
•                  Відчиняти холодильник тільки в разі необхідності.
•                  Не використовувати кухонну плиту для нагрівання приміщення.
•                  Старанно закривати кран, коли скористався водою.
•                  Приймайте душ замість ванни.

•                  Замініть неощадливі лампи розжарювання на енергоефективні LED-лампи YASNO Smart, що споживають на 80% менше електроенергії.
•                  Потужний комп’ютер, що працює 3-4 години на день, за місяць «з’їсть» близько 45 кВт·год. Ноутбуки більш економні й зазвичай споживають майже втричі менше електроенергії за той самий час роботи.
•                  Не залишайте техніку у «сплячому» режимі, щоб не витрачати енергію марно.
•                  Відстань від холодильника до стіни має бути щонайменше 5 см – інакше перевитрата енергії сягне 30%. 
•                  Користуйтеся функцією «Відкладений старт» пральної машинки і періть за нічним тарифом. Нічний тариф діє для власників двозонних лічильників. З ним ви сплачуєте удвічі менше за електроенергію, спожиту з 23:00 до 7:00. 

IV. Підведення підсумків урока.

Учитель географії. Чому концентрація парникових газів так швидко зростає? Причина цьому – людська діяльність. Протягом останнього століття спалювання викопних палив підвищило концентрацію вуглекислого газу в атмосфері. Вугілля, нафта і природний газ при їх спалюванні вивільняють в атмосферу вуглекислий газ, але природні причини не мають настільки великого ефекту на процеси зміни клімату, як діяльність людини. Викопне паливо – це по суті рештки померлих рослин, які тисячі років лежали під значним тиском, утримуючи накопичений вуглець. Однак, через втручання людини у природний процес, цей баланс порушився. Ще одним важливим чинником підняття температури є не лише підвищення концентрації вуглекислого газу в атмосфері, а й знищення тих організмів, які мали б цей вуглець поглинати. Коли ми вирубуємо ліси, ми позбавляємося свого найкращого союзника у поглинанні великих об’ємів парникових газів. Вирубка лісу спричиняє 10% усіх викидів парникових газів у світі. Решту спричиняє енергетика та транспорт, а також будівлі, промисловість, сільське господарство, відходи та землекористування. Саме тому ефективна протидія зміні клімату потребує впершу чергу змінити  підходи до цих сфер життя. Необхідно, щоб усі викиди парникових газів поглиналися екосистемами – океаном, болотами, лісом тощо.

.  

Додаток 1

Додаток 2

Додаток 3

Додаток 4

Танення льодовиків Гренландії

Додаток 5

Додаток 6

Додаток 7

Характеристика вітрових електростанцій за регіонами

Додаток 8

Сумарні потенційні вітроенергоресурси (Вт/м²) на різній висоті. За рік.