Урок – конференція на тему: ЕЛЕКТРИЧНА ЕНЕРГІЯ: виробництво, використання, вплив на навколишнє середовище.

Урок – конференція на тему:

ЕЛЕКТРИЧНА ЕНЕРГІЯ: виробництво, використання,

        вплив на навколишнє середовище.

Мета:  узагальнити знання учнів про принципи виробництва електричної енергії та вплив процесу на навколишнє середовище;

          розширити кругозір учнів щодо оцінки наслідків діяльності людини, зокрема, на навколишнє середовище;

            продовжити виховання екологічного мислення у дітей.

Обладнання: виготовлені плакати та інша наочність.

Основні етапи уроку:

І. Організаційний (початок конференції)

ІІ. Основний (проведення конференції)

ІІІ. Заключний (підведення підсумків конференції).

Хід уроку

І.  Початок конференції

1. Вступне слово вчителя:

Сьогодні ми зібрались на наукову конференцію з питань електричної енергії. Серед присутніх на конференції є спеціалісти різних сфер діяльності – науковці-енергетики, інженери та керівники підприємств, екологи та спеціалісти з ОБЖ, бізнесмени та просто люди, яким цікаві питання , пов’язані з електричною енергією. Я надаю вступне слово молодому, але перспективному спеціалісту в галузі енерговиробництва.

2. Розкриття мети та завдань конференції:

На сучасному етапі розвитку людство не уявляє свого існування без енергетики. Та перше і вирішальне місце в енергетиці займає електрична енергія.

- Чому? Чи знаєте ви це, шановні слухачі?

(Тому що, вона має ряд суттєвих переваг перед іншими видами енергії)

- Які ж це переваги? Не підкажете?    

(Вона перетворюється, передається, розподіляється та накопичується)

Отже електрична енергія зручна і корисна, а значить потрібна! Тому різнобічне вивчення питань енергетики дуже актуальне та важливе.

- Які етапи проходить електрична енергія? Подумаємо разом.

(Етапи: генерування, трансформування, транспортування, використання).

Не секрет, що виробництво, транспортування та використання електричної енергії пов’язано з рядом проблем. На конференції ми обов’язково звернемо увагу на вплив енергетики на екологію. І не тільки покажемо цей вплив, але й спробуємо намітити шляхи розв’язку екологічних проблем. У цьому науковцям - енергетикам допоможуть екологи.

Отже, завдання цієї наукової конференції :

• ознайомитись із процесами генерування, використання, транспортування та трансформування електричної енергії;
• з екологічними проблемами пов’язаними з цим
• та намітити перспективи розв’язання питань охорони навколишнього середовища.

І спочатку розглянемо як виробляється електрична енергія.

Пристрої, що перетворюють будь-які види енергії в електричну отримали назву - джерел струму. Які ж вони бувають?

З цього питання виступить інженер-енергетик.

ІІ.  Проведення конференції

Виступи та доповіді:

1. Джерела струму (виступ №1).

2. Машина Ван-де-Граафа (виступ №2). 

3. ГЕС, ТЕЦ, АЕС (виступи №3,4).

4. Зауваження екологів:

Підсумки екологів (вплив енергетики на навколишнє середовище).

Шановні учасники конференції!

Ми всі прекрасно розуміємо, що електрична енергія в наш час займає центральне місце в житті кожної людини. І тому саме тому її вироблення, яке тісно пов’язане з споживанням, є пріоритетним питанням сьогодення!

Уявимо собі, що немає електричного струму. Заводи не працюють, транспорт зупинився, сільське господарство знову використовує коней та плуг. Яка сучасна людина погодиться жити без світла, сучасних технологій та всього того, що нам дає електрична енергія?!!

Але! Чи знаєте Ви, що наш найкращий друг є нашим найзапеклішим ворогом! Я маю на увазі наслідки виробництва електричної енергії.

Насамперед, це  паливні та гідроелектростанції. Покажемо в загальних рисах шкоду від них.

Найбільшу шкоду завдають ТЕС. Вони забруднюють атмосферу продуктами згорання. Крім того теплове забруднення в недалекому майбутньому і  навіть сьогодні дає про себе знати... Якщо ж врахувати те, що на долю ТЕС в Україні припадає 80% виробництва електричної енергії, то стає зрозумілою загроза не тільки в майбутньому, але й сьогодні для здоров’я  та життя українців.

І тому ми повинні на конференції обов’язково звернути увагу на цю проблему.

Неменшу шкоду приносить радіаційне забруднення. Це «невидимий ворог», який може постійно негативно впливати на здоров’я людини, загрожувати її життю.

Ще одною проблемою є захоронення ядерних відходів. Що робити з сміттям, якщо не виносити його з хати?...

Саме тому атомні електростанції, на наш погляд, є найнебезпечнішими на сьогодні!

Крім того, технологічні процеси, що супроводжують вироблення електрична енергії, негативно впливають на озоновий шар атмосфери, який є захистом від жорсткого рентгенівського проміння та інших небезпечних видів космічних променів.

Особливо небезпечними для ґрунтів та взагалі ландшафту  є, на перший погляд безпечні, але дуже шкідливі ГЕС.

Тому будь-яке виробництво електрична енергії пов’язане з негативним впливом на клімат , на фізичні умови на нашій планеті, на умови нашого існування.

Отже, енергетика є як найкращим другом, так і найзапеклішим ворогом!

Тому необхідною умовою існування людини на Землі є вирішення екологічних проблем енергетики!

Створення комісії для прийняття рішення конференції.

6. Альтернативні джерела енергії:

    вітрова, сонячна, геотермальна, приливна(виступи №5,6).

7. Енергетика Півдня України (виступ №7).

8. Геліосистема УГКМК(виступ №8).

9. Перспективи розвитку непаливної енергетики в Україні(виступ №9).

10. Альтернативні види палива (виступ №10).

11. Використання електричної енергії (виступи №11,12).

12. Транспортування енергії (виступ №13).

ІІІ.  Підведення підсумків конференції

1. Підсумкове слово ведучого.

2. Рішення комісії.

(Рішення конференції роздається кожному учаснику конференції).

3. Заключне слово вчителя.

Додатки:

Виступ №1.

Джерела струму

Є джерела струму, які відрізняються своєю автономністю: це гальванічні елементи та акумулятори, які перетворюють внутрішню енергію в електричну за рахунок хімічних реакцій.

Вони дешеві але малопотужні. Ці джерела є безпечними з погляду екології.

Інший вид автономних джерел є фізичні, які за рахунок фізичних явищ внутрішню енергію перетворюють на електричну. Якщо перетворюють теплову енергію, то це - термоелементи. Якщо ж світло, то - фотоелементи.

Вони прості дешеві вигідні, хоча мають порівняно невеликий коефіцієнт корисної дії, який постійно підвищується науковими фахівцями.

Представлені джерела струму не є поки що промисловими, хоч в перспективі є можливість широкого застосування сонячної енергії.

Питання слухачів: Що собою являє машина Ван-де-Граафа, як приклад електростатичних генераторів?

Виступ №2.

Машина Ван-де-Граафа

(Продовження виступу №1) До генераторів також відносяться індукційні генератори змінного струму. Саме вони привертають нашу особливу увагу!

Питання слухачів: Чому?

Відповідь: Тому що індукційні генератори змінного струму можуть створювати струм потрібної частоти, достатньо великої напруги і потужності, перетворюючи механічну енергію за рахунок явища електромагнітної індукції на електричну. І вони можуть це робити в промислових масштабах.

Усім відомо що генератор, великий чи малий, потужний чи не дуже, складається з двох обмоток, одна з яких створює магнітне поле і є електромагнітом, а в іншій утворюється струм в результаті явища електромагнітної індукції:

Одна обмотка-нерухома-статор, інша-рухома-ротор.

Що ж примушує рухатись обертально ротор?

Вид рушійної сили визначається типом електростанції. Про електростанції вам розповість наступний оповідач.

Виступ №3,4.

ГЕС, ТЕЦ, АЕС.

Електростанція - це комплекс обладнання або промислове підприємство, яке виробляє та перетворює електроенергію з різних форм первісної енергії.

На всіх електростанціях для утворення електроструму застосовують генератори. Які ж перетворення відбуваються з енергією до того як вона стане електричною?

Це залежить від типу електростанцій:ТЕС, ТЕС, та АЕС.

1) Гідроелектростанції будують на річках. Чим більша маса падаючої води та перепад висот, який утворюється, коли зводять плотину, тим більшу потенціальну енергію має вода. Падаючі потоки мають кінетичну енергію, яка при падінні води  на турбіну генератора обертає ротор.

На ГЕС припадає 10% вироблення електроенергії в Україні, а самою потужною з ГЕС є Дністровська 2,3 МВт.

2) Енергія палива ,що звільняється під час хімічної реакції горіння, нагріває воду, перетворюючи її в пару, яка під великим тиском віддає свою кінетичну енергію генератору.

Яке паливо використовується на ТЕС?

Використовують вугілля, нафта, торф, горючі сланці та газ.

Перевагою ТЕС є те, що її будують біля великих міст і гарячу воду, яка є продуктом технічного процесу, використовують на обігрів житла. Це підвищує ККД станції до 70 %.

ГЕС і ТЕС відрізняються насамперед тим, що теплова станція працює на паливі, яке згораючи забруднює атмосферу. Водяна станція з цього боку безпечна.

Паливні ресурси вичерпні. Гідроресурси ж практично необмежені. Ці ресурси використовують також на приливних станціях. Перетворення енергії палива на енергію пари, як на ТЕС, відбувається і на атомних станціях. Про них розповість моя колега.

............

Виступи №5,6

       АЛЬТЕРНАТИВНІ ДЖЕРЕЛА

                 ЕНЕРГІЇ                ПАЛИВА

                           ВІТРУ                               СМІТТЯ

                           СОНЯЧНА                     БІОПАЛИВО

                           ПРИПЛИВИ,                 КОМПОСТНІ ЯМИ

                           ВІДПЛИВИ          

                           ГЕОТЕРМАЛЬНА

Альтернативні джерела енергії:

вітрова, сонячна, геотермальна, приливна.

У сучасній енергетиці більша частка виробництва електричної енергії припадає на традиційні способи: ТЕС,ГЕС і АЕС. Але

• по-перше: вугілля,нафта,мазут скоро закінчаться. По самим оптимістичним прогнозам цих продуктів залишилось на 50 - 70 років.
• по-друге: станції на річках побудовані вже в усіх можливих місцях. Тому задовольнити збільшення попиту на електроенергію ГЕС уже не в змозі.
• по-третє: атомна енергія, по відомим причинам, найдорожча.

Тому дуже актуальним є пошук нових джерел енергії, нетрадиційних. До таких відносяться: вітрова, сонячна, приливна, хвильова та геотермальна.

Перевага цих видів енергії в тому що вони є екологічно чистими, енергія в них безпосередньо перетворюється на електричну, не використовуючи парову турбіну.

Кінетична енергія рухомих повітряних мас використовується для обертання ротора генератора змінного струму, але ВЕС ( як підказують екологи ) займають велику площу, здіймають великий шум, будуються тільки в певних місцях, де вітер дме переважно в одному напрямі. Потужність таких електростанцій не дуже велика.

Перспективним є використання сонячної енергії. Сонячні батареї, безпосередньо, за рахунок явища внутрішнього фотоефекту можуть перетворювати енергію світила на електричну. Ця енергія практично невичерпною.

ЕНЕРГІЯ ПРИПЛИВІВ

У припливах і відпливах, що змінюють один одного двічі на день, також зосереджена величезна енергія. Припливи - це результат гравітаційного притягання великих мас води океанів з боку Місяця і, у меншому ступені, Сонця. При обертанні Землі частина води океану піднімається і якийсь час утримується в цьому положенні гравітаційним притяганням. Коли «горб» підйому води досягає суші, як це повинно відбуватися внаслідок обертання Землі, настає приплив. Подальше обертання Землі послабляє вплив Місяця на цю частину океану, і приплив спадає. Припливи і відпливи повторюються двічі на добу, хоча їхній точний час змінюється в залежності від сезону і положення Місяця.

Біологічні і фізичні наслідки будівництва приливних електростанцій.

Фізичні наслідки. Коли ми дивимося на припливи з їх загрозливою енергією, нам варто подумати про вплив на навколишнє середовище припливних басейнів. Зосередимося на фізичних змінах, що можуть відбутися з морської сторони припливної електростанції.

Амплітуда припливу може збільшуватися усього лише на 30 см, але навіть така невелика зміна загрожує серйозними наслідками. Припливні води, що надходять, можуть піднятися на 15 см, а це здатне привести до вторгнення морської води в прибережні колодязі і створити загрозу для будівель, розташованих поблизу верхньої відмітки припливу. Можливе прискорення берегової ерозії, а низинні ділянки, включаючи дороги, будуть затоплятися, коли шторми і припливи, що збільшилися, об'єднають зусилля. Берегова смуга буде практично непридатна для використання через більш високі припливи. Оцінки площі берегової смуги, що може бути загублена через приливне затоплення, коливаються від 17 до 40 квадратних кілометрів. Звичайно, місцеві втрати залежать від крутизни схилу і характеру берега. Відплив, що може виявитися нижче на 15 см, здатний утруднити доступ до човнів і до води з причалів. Збільшена висота припливу може викликати надходження більш солоної води в устя річок і цим змінити співвідношення водних організмів, що живуть там. Зі збільшенням амплітуди припливів виникнуть посилені припливні плини, на 5-10% більш швидкі, що може привести до розмивання і переносу піщаних відмілин і до заповнення піском існуючих судноплавних рукавів, а в результаті до необхідності складання нових навігаційних карт. Але в цьому випадку судна незабаром почнуть застрявати, у міру того як проходи будуть змінюватися через переміщення піску.

ЕНЕРГІЯ ВІТРУ

У пошуках альтернативних джерел енергії в багатьох країнах чимало уваги приділяють вітроенергетиці. Вітер служив людству протягом тисячоліть, забезпечуючи енергію для вітрильних суден, для розмелу зерна і перекачування води. В даний час головне місце займає виробництво електроенергії. Уже сьогодні в Данії вітроенергетика покриває близько 2% потреб країни в електроенергії. У США на декількох станціях працює близько 17 тисяч вітроагрегатів загальною потужністю до 1500 Мвт. Вітроенергетичні пристрої випускаються не тільки в США і Данії, але і Великій Британії, Канаді, Японії і деяких інших країнах.

Для того, щоб будівництво вітроелектростанції виявилося економічно виправданим, необхідно, щоб середньорічна швидкість вітру в даному районі складала не менш 6 метрів за секунду. У нашій країні вітряки можна будувати на узбережжях Чорного і Азовського морів, у степових районах, а також у горах Криму і Карпат. У нинішню епоху високих цін на паливо можна вважати, що вітродвигуни виявляться конкурентоздатними по вартості і зможуть брати участь у задоволенні енергетичних потреб країни.

Потужність залежить від швидкості вітру. Саме тому інженери схиляються на користь великих вітродвигунів і прагнуть перехопити вітер на великій висоті.

Вітродвигуни не слід розраховувати на перехоплення штормових вітрів. Навіть якщо такий вітер забезпечує одержання набагато більше енергії, ніж слабкі вітри, він робить настільки сильний тиск на крила, що вся машина може бути зруйнована. Крім того, тривалість часу, коли дмуть штормові вітри, настільки мала, що внесок штормових вітрів у сумарне виробництво енергії незначний, і це робить подібний ризик безглуздим. Щоб усунути проблему штормових вітрів, крила вітродвигунів згинають так, щоб вони були злегка повернені в одну сторону для зменшення напору вітру; завдяки цьому повні удари сильних поривів не ушкоджують пропелер. Ця стара практика відома як «оперення». Щоб запобігти поломці крил, застосовують також нові матеріали, здатні протистояти великим навантаженням.  Але є перебої у виробництві вітрової електроенергії...

СОНЯЧНА ЕНЕРГІЯ

Сонячна енергія - це кінетична енергія випромінювання (в основному світла), що утворюється в результаті реакцій у надрах Сонця. Оскільки її запаси практично невичерпні (астрономи підрахували, що Сонце буде «горіти» ще кілька мільйонів років), її відносять до поновлюваних енергоресурсів.

Сонячна енергія падає на всю поверхню Землі, ніде не досягаючи особливої інтенсивності. Тому її потрібно вловити на порівняно великій площі, сконцентрувати і перетворити в таку форму, яку можна використовувати для промислових, побутових і транспортних потреб. Крім того, треба вміти запасати сонячну енергію, щоб підтримувати енергопостачання і вночі, і в похмурі дні. Перераховані труднощі і витрати, необхідні для подолання, наводять на думку про непрактичність цього енергоресурсу, принаймні сьогодні. Однак у багатьох випадках проблема перебільшується.

Головне - використовувати сонячну енергію так, щоб її вартість була мінімальна або взагалі дорівнювала нулю. В міру вдосконалювання технологій і подорожчання традиційних енергоресурсів ця енергія буде знаходити все нові і нові області застосування.

Світлове випромінювання можна вловлювати безпосередньо, коли воно досягає Землі. Це називається прямим використанням сонячної енергії. Крім того, вона забезпечує кругообіг води, циркуляцію повітря і нагромадження органічної речовини в біосфері. Виходить, звертаючи до цих енергоресурсів, ми по суті справи займаємося непрямим використанням сонячної енергії.

ПЕРСПЕКТИВИ СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ

Використання сонячної енергії може бути корисно в декількох аспектах.

По-перше, при заміні нею викопного палива зменшується забруднення повітря і води.

По-друге, заміна викопного палива означає скорочення імпорту палива, особливо нафти.

По-третє, заміняючи атомне паливо, ми знижуємо погрозу поширення атомної зброї.

Нарешті, сонячні джерела можуть забезпечити нам деякий захист, зменшуючи нашу залежність від безперебійного постачання паливом.

3 погляду навколишнього середовища і стійкого розвитку альтернативні джерела електрики цілком надійні. На жаль, вони ніяк не вирішують проблему скорочення запасів сирої нафти, що, як і раніше, необхідна для транспорту.

На конференції присутній заступник голови асоціації «Південь світло», який повідомить вам про стан справ альтернативної енергетики на півдні України.

Виступ №7

Енергетика Півдня України

Проблеми і перспективи енергозбереження в електроенергетиці.

Основними виробниками електричної енергії в Україні є 14 потужних ТЕС, 8 ГЕС і 4АЕС.

Загальна електрогенеруюча потужність становить понад 53 мільйона кіловат, з яких потужність ТЕС та ТЕЦ складає близько 58%, АЕС -26%, ГЕС та ГАЕС - майже 10%, а інших джерел - 6% (в тому числі альтернативних 0,5% ) . До 2030 року обсяг генеруючих потужностей має зрости до 73 мільйонів кіловат. В регіонах розробляються заходи щодо зменшення обсягів споживання електричної енергії. В Херсоні у 2004 році була створена асоціація <Південь - Світло > , яка мала за мету об'єднати спеціалістів в сфері світло - електротехніки в регіональну професійну асоціацію. Асоціація є потужною ланкою між виробниками та користувачами світло-електротехнічної продукції, джерелом ознайомлення з новими українськими та світовими розробками, вимогами сучасної стандартизації та нормативною базою в сфері використання світло-електротехніки.

Підвищити рівень енергозбереження можливо за умов зменшення енергоємності виробництва, збільшення виробництва електроенергії за рахунок АЕС, реконструкції українських НПЗ з метою поглиблення ступеню переробки нафти.

На Херсонському НПЗ, після завершення першого  етапу реконструкції у 2009 році, глибина переробки нафти збільшиться з 47% до 92% ,а вихід світлих нафтопродуктів складе 54,66% райони ,де отримання електроенергії від вітрових є доцільним, складають майже 20% площі України. Вітряки експериментально встановлені на території фермерських господарств у Балтійському, Комінтернівському і Біляевському районах Одеської області. Для широкого впровадження нетрадиційних методів виробництв енергії потрібна державна програма. У Німеччині прийнято закон, за яким до 40% енергоресурсів мають вироблятися за рахунок джерел, у Данії-60%. Близькі до цих показників Швеція й Норвегія. В Україні ступінь вирішення цієї проблеми вичерпується 0,3-0,5%. Цього навіть не вистачить забезпечити енергією Одеської області. Пріоритетним є розвиток вітроенергетики у Присівашші. Введена до дії перша черга Присівашської вітрової електростанції у Чаплинському районі. Повна реалізація проекту(дешева електроенергія за ціною 0,09 долара за 1 кіловат) дасть змогу Херсонській області привернути інвесторів.

Сонячно енергетика. До 2030 року планується встановити сонячні теплові установки потужністю 15,94 ГВт, що дасть змогу замінити майже 1млн.т у.п традиційних енергоносіїв. Середньо річна сумарна сонячна радіація, що поступає 1 м поверхні, на території м. Одеси перевищує 1100 год/кв.м. Потенціал сонячної енергії є достатньо високим для широкого впровадження як геліоенергетичного, так і фото енергетичного обладнання. Термін ефективної експлуатації геліоенергетичного обладнання в Одесі - 7 місяців, а фото енергетичного обладнання може достатньо ефективно експлуатуватися протягом всього року.

Одним із перспективних напрямків є біоенергетика. На сьогодні використання біомаси як паливна в Україні дорівнює 988тис. ту. п. за рік, що становить 0,5% споживання первинних енергоресурсів. При цьому значна кількість біомаси, приданої для виробництва енергії, знищується або вивозиться на звалища.

В Україні вже давно назріла проблема створення енергетичних плантації, наприклад кукурудзи, яка є одним з найбільш ефективних накопичувачів сонячної енергії у вигляді біомаси та дозволяє отримати в енергетичному еквіваленті приблизно 15т у.п/рік з 1 га. Можуть також використовуватись посіви рапсу та інші . З 1 тонни рапсу можна отримати близько 300 кг (30%) рапсового масла, а з нього 270 кг біодизельного пального. У 2005 році рапсом було засіяно 234 тис. га. Південь України - саме той район , де кукурудза і рапс дають найкращі врожаї.

Підприємство ВАТ «Чумак» (м Каховка) завершило впровадження реконструйованих під спалювання лушпиння соняшникового насіння (відходи від виробництва соняшникової олії) котлів. Проектна потужність - 100000 Гкал\рік. За рівнем споживання газу у 2003 році це складає біля 5,0млн.м, що в грошовому еквіваленті дорівнює 1630 тис. грн /рік.

Виступ №8

Геліосистема УГКМК

На  Каховському гідро магістральному каналі працюють чотири сонячні електростанції на гідротехнічних спорудах:

• насосних станціях,
• перегороджуючих спорудах,
• дамбах,
• плотинах.

Ці сонячні електростанції розташовані в місцях з екологічно невигідними умовами, де неможливе використання ліній електропередач, в місцях віддалених від населених пунктів.

СЕС (СА1Б-500) призначена для:

• перетворення сонячної енергії в електричну постійного струму,
• накопичення перетвореної енергії в акумуляторній батареї (АБ) і
• подальшого використання її як за наявності, так і за відсутності сонячної енергії (нічний час, похмурі дні):

• для живлення постійним струмом (потужністю до 200 Вт) радіостанції,
• енергозбережних світильників,
• зарядки мобільних телефонів (МТ),
• а також для перетворення електричної енергії постійного струму АБ в змінний струм 50Гц, напругою 220 В для живлення електроосвітлювачів і телерадіоапаратури загальною потужністю 500 Вт.

СЕС, окрім перерахованого,

• забезпечує автоматичну підтримку оптимальних режимів заряду і розряду, продовження терміну служби АБ.
• Контроль напруги і подача попереджува­льного звукового сигналу тривоги при розряді АБ близькому до критичного (11,2В);
• Автоматичне відключення споживачів в режимі розряду АБ до критичного рівня;
• Можливість заряду АБ від промислової мережі або від дизель - генератора.

Геліосистема перегороджуючої споруди №1 магістрального каналу і будівлі приміщення їдальні та готелю знаходиться на території управління. В управлінні встановлено 5 комплектів парковуличного освітлення, які є повністю автономними, на відміну від геліосистем, що використовуються для обігріву приміщень та забезпечення гарячою водою,процесор яких без живлення електроенергією не може керувати тими явищами, що лежать в основі даної технології.

Отже, місцевий приклад може продемонструвати вдале використання сонячної енергії в сільських місцевостях, розташованих в місцях з екологічно невигідними умовами, або де неможливе використання ліній електропередач, або в місцях віддалених від населених пунктів.

Виступ №9

Перспективи розвитку непаливної енергетики в Україні

В XXI столітті енергоспоживання на планеті, за оцінками вчених, зросте вдвічі. Виходячи з цього, проблема пошуку нових надійних джерел енергії, окрім існуючих (вугілля, нафти, газу), набуває великого значення.

Енергетична стратегія України, яка розроблена до 2030 року, передбачає, насамперед, розвиток ядерної енергетики як найбільш дешевого виду енергії. Альтернативні варіанти видобутку енергії (вітер, сонце, біомаса тощо) залишаються осторонь, незважаючи на їх безпеку і, по суті, невичерпаність. Достатньо сказати, що обсяг сонячної енергії, яка досягає Землі, в десятки тисяч разів перевищує нині існуюче світове енергоспоживання. А запаси енергії вітру в 100 разів перевищують запаси гідроенергії усіх річок планети. За даними аналізу, проведеного ООН, очікується, що до 2040-2050-х років виробництво енергії в світі на 50% базуватиметься на альтернативних і відновлювальних джерелах.

Однією з підгалузей енергетики в Україні є вітроенергетика, яка стала розвиватися на початку 90-х років минулого сторіччя і на сьогодні є найбільш перспективним напрямом у розвитку альтернативної енергетики. Враховуючи те, що Україна на 60% залежність від поставок органічного палива (середньоєвропейський показник енергозалежності - 51%), в державі була розроблена Комплексна програма будівництва вітрових електростанцій на 1997-2010 роки (затверджена постановою KM України від 03.02.97 № 137), метою якої є розробка головних напрямів державної політики щодо збільшення виробництва електроенергії за рахунок розвитку вітроенергетики. Програмою передбачалося, що в 2010 році буде досягнута потужність вітрових електростанцій в 1,9 тис. МВт. Але, за роки незалежності в Україні потужність вітрових електростанцій досягла лише 0,2 тис. МВт, тоді як, наприклад, в Німеччині - 20,6 тис. МВт і в США - 11,6 тис. МВт.

Позитивним є приклад розвитку вітроенергетики в Індії. Так, в цій країні з 1992 року діє Міністерство нетрадиційних джерел енергії, яке здійснює планування розвитку зазначеного напряму, розробку заходів економічного стимулювання для залучення інвестицій та кредитів, створення спільних підприємств. В умовах недостатності бюджетних коштів Індія спромоглася вже к 2000 року увійти до п'ятірки найбільш розвинених держав світу з виробництва вітроенергії, створити вигідні умови для приватних підприємців - власників нових ВЕС. До 2020 року Індія планує збільшити частку енергії від ВЕС до 10%.

Розрахунки іноземних фахівців свідчать про унікальні можливості будівництва ВЕС в Україні, особливо в причорноморському та приазовському регіонах. Тому цілком реально забезпечити за рахунок використання вітроенергетики покриття до 25% потреб країни в електроенергії.

Крим - це унікальний регіон України, який володіє найбільшим енергетичним потенціалом і можливостями для розвитку альтернативної енергетики. А враховуючи те, що він є, перш за все, курортно-туристичною Меккою, розвиток екологічно небезпечних видів енергетики є досить актуальним. Ще за радянських часів тут були побудовані перші в СРСР експериментальні електростанції: сонячна - в м. Щолкіно і вітрова - на плато гори Ай-Петрі. Однак, на жаль, на сьогодні альтернативна енергетика розвинута недостатньо: власні генеруючі станції виробляють не більше 10% необхідної півострову електроенергії, тому збільшення генеруючих потужностей в автономії набуває великого значення.

Відповідно до Державної програми будівництва вітрових електростанцій, АР Крим визначена територією пріоритетного розвитку вітроенергетики в Україні, оскільки володіє досить великим вітропотенціалом і вільними територіями для будівництва ВЕС. Так, на сьогодні на півострові виробляється 70% енергії від усіх вітроенергетичних потужностей України. І найбільш перспективними для створення об'єктів відновлювальної енергії в нашому регіоні визначені Керченський і Тарханкутський узбережжя.

Виступ №10

Альтернативні види палива

ЕНЕРГОЗБЕРІГАЮЧІ ТЕХНОЛОГІЇ

Одним з найбільш ефективних заходів з енергозбе­реження в комунальному секторі є використання від­ходів (виробничих, побутових, сільськогосподарських і т. ін.), простіше кажучи, використання сміття як палива.

Сміттєспалювальні заводи (сміттєспалювальні станції)

Сміттєспалювальна станція, спалюючи сміття, виробляє теплову енергію, яка надалі викори­стовується для нагрівання води та виробництва водяної пари. Кінцевим продуктом роботи такої станції може бути або гаряча вода, або електроенергія, яка виро­бляється за звичайною схемою теплової електростанції.

Сміттєспалювальні станції "набули популярності" у 70-ті роки. їхнє спорудження вирішувало дві найголовні­ші проблеми Західної Європи тих років:

• знищення (утилізацію) сміття;
• залучення додаткового виду палива за умов енергетичної кризи 70-х років.

Суттєвою відмі­нністю теплової електростанції є те, що вона вико­ристовує одне й те саме паливо (до того ж однорідного складу) — подрібнене вугілля, нафтопродукти та газ. Ці умови є найбільш суттєвими для надійного горіння палива та роботи станції в цілому.

Сміття (відходи) не відповідає цим умовам із-за неоднорідного складу та непідготовленість до спалювання. Але після всебічного вивчення цієї проблеми розробники досягли певних успіхів у проектуванні таких станцій: для кожного виду відходів конструктори розробляють і вдосконалюють опалю­вальні пристрої.

Цікавим прикладом вироблення однорідного па­лива є досвід використання дрібних гілок, листя з дерев у лісопарках, міських парках та садибах. Їх збирає спеціальна машина й подрібнює на маленькі трісочки або навіть тирсу. Потім машина пресує таку тирсу в маленькі таблетки діаметром 10,..15 мм. Спалювати таке паливо значно ефективніше, ніж просто гілки або листя.

Біогазові заводи (станції)

Для того, щоб уникнути неоднорідності палива було запропоновано переробити сміття за допомогою хімічних та фізичних процесів на однорідне паливо (рідке чи газоподібне). Такі можливості існують. Деякі відходи (які мають органічну природу, тобто рослин­ного або тваринного походження) за певних умов можуть перетворюватися на газоподібну речовину (або біогаз), яка може горіти.

На сучасних біогазових заводах відходи сільсько­господарського (рослинного та тваринного) вироб­ництва збираються в спеціальних великих баках, де вони поступово перетворюються на газ (переважно метан), подібний до того, що використовується в побутових газових плитах.

Практика свід­чить, що гроші, вкладені в спорудження таких станцій, повер­таються приблизно через 4-5 років.

Підприємства такого типу є одними з най рентабельніших підприємств у цій галузі. Рентабельність — це і є спроможність підприємства давати прибуток.

Виступи №11,12

Використання електричної енергії

Використання електроенергії у сільському господарстві

Пряме споживання паливно-енергетичних ресурсів у сільському господарстві становить 138,7 млн т умовного палива, або 5,6 % у балансі первинної енергії. З цієї кількості 66 % припадає на рідке нафтове паливо. Більша частина енергії (28 %) використовується на теплові процеси, 21-перевезення вантажів, 14-польові роботи, 8 % - електропривод.

Сільське господарство споживає 9 %загальної кількості електроенергії, з якої тваринництво і птахівництво - 50-55 %, рослинництво - 30-35 % (в тому числі зрошування 15 %, підсобні господарства підприємств - 12-15 %).

Сільське господарство споживає на освітлення у виробництві та побуті біля 20 % електроенергії, використовуючи в основному лампи розжарювання. Часткова заміна цих ламп на КЛЛ дозволить зменшити витрати електроенергії на 10-12т КЛЛ.

Проблеми галузі

Людство дуже неекономно використовує майже всі види енергоресурсів. Тільки в сільському господарстві споживання електроенергії подвоюється.

Одним з найбільших споживачів енергії у сільському господарстві є сільськогосподарське виробництво. Так, агропромисловий комплекс України споживає 35 млн т умовного палива за рік, половина якого - у вигляді дефіцитного рідкого палива. Велика затрата електроенергії.

Шляхи енергозбереження

Значної економії енергії у сільському господарстві можна досягти за рахунок:

-    Впровадження нових конструктивних рішень при проектуванні сільськогосподарської техніки та енергетичного обладнання, які передбачають зниження питомих метало- та енергомісткості;

-    повного задоволення потреб сільського господарства типовими нафтосховищами, пересувними заправ очними станціями;

поліпшення якісних показників палива, підвищення надійності енергопостачання;

-    впровадження індустріальних технологій виробництва, безвідходних технологій і переробки сільськогосподарської продукції;

-    використання нетрадиційних та відновлювальних джерел енергії;

Побут

У побуті та сфері послуг на освітлення та силові процеси витрачається близько 80 % споживаної електроенергії, а 20 % йде на приготування їжі підприємствами громадського харчування.

Найбільші витрати електроенергії в квартирі припадають на забезпечення роботи: електроплити, пральної машини, холодильника, електрочайника, праски і, як не дивно, стаціонарного комп'ютера. А отже, поради з економії електроенергії при використанні цих та інших домашніх приладів мають найважливіше значення в роботі по зниженню щомісячних витрат на комунальні послуги.

Значної економії електроенергії можна досягти за рахунок модернізації і грамотного використання джерел світла у вашій квартирі.

Наприклад:

- поступово змінить звичайні лампи розжарювання в квартирі на енергоефективні. Витрати електроенергії на освітлення знизяться щонайменше в три-п'ять разів;

Намагайтеся максимально використовувати природне освітлення у вашому помешканні. Для цього досить ввечері розсовувати штори і тюль, регулярно мити вікна і не загромаджувати ваше підвіконня та балкони.

Електроенергія в космосі

Отримання сонячної енергії у відкритому космосі є вкрай перспективним. Справа в тому, що в космосі сонячним батареям не заважає погана погода. Проте основною проблемою подібних проектів є висока вартість. Так, згідно з проведеним звітом

NASA 2001 року, окупність подібних проектів маловірогідна.

Для отримання електрики компанія Solaren планує використовувати супутники з надувними дзеркалами, які фокусуватимуть світло на відносно невеликих батареях. Це дозволить добитися високої продуктивності при відносно невеликих розмірах апаратів, тобто фактично вирішити проблему високої вартості доставки сонячних батарей. Проте на даний момент ніяких практичних напрацювань у Solaren немає.

Електроенергія Місяця

Енергією Місяця пронизане все живе на Землі. Вона бере участь в біологічних процесах всіх організмів. Місяць, схоже, може надати землянам ще одну неоціниму послугу - врятувати нас всіх від енергетичної кризи, що невблаганно насувається.

Батареї за межами Землі найбільш реальним вважається здобуття електроенергії за допомогою сонячних батарей і термоядерних реакторів, що працюють на ізотопі гелій-3. Краще всього розмістити ці батареї на Місяці.

Основною причиною, що заставляє створювати потужні сонячні батареї поза Землею, є, як це не парадоксально, їх небезпека для довкілля. Виробництво електроенергії за допомогою сонячних батарей екологічно безпечно, але само їх створення забруднює довкілля різними шкідливими речовинами. Тому професор Девід Крісвелл з Інституту космічних систем (Х'юстон, СІЛА) на засіданні американського Геофізичного союзу, де обговорювалися альтернативні екологічні джерела енергії, розповів про свої ідеї по створенню електростанцій на Місяці. Його місячні установки акумулюватимуть сонячну енергію і передаватимуть її на Землю у вигляді мікрохвильових променів. Винахідник стверджує, що цей спосіб екологічний, джерело енергії майже невичерпне, а видобуток її кінець кінцем не вимагає механічних зусиль і грошових витрат.

Виступ №13

Транспортування енергії

Основною перевагою змінного струму, є можливість транспортувати його на великі відстані з малими затратами коштів.

Проте при транспортуванні електроенергії ми стикаємося з проблемою: втрата енергії на нагрівання дротів тим більша чим більший їх опір і чим більша сила струму. А значить зменшити втрату енергії в проводах можна двома способами: зменшивши опір провідника, або ж зменшивши силу струму.

Щоб зменшити опір треба взяти товстіші проводи, проте це можливо тільки на малих відстанях, в іншому випадку на це піде занадто багато коштів.

Проте є й інший варіант: треба зменшити силу струму. Але тоді щоб дістати таку ж потужність, потрібно буде збільшити напругу, а потужність, в свою чергу, визначається взаємодією сили струму та напруги.   Одну й ту ж потужність, наприклад, 500 Вт, можна отримати можна отримати за допомогою сили струму в 50 А, при напрузі в 10 В, чи силою струму в 0,5 А при напрузі в 1000 В. В першому випадку ми користуємось сильним струмом низької напруги, а в другому отримуємо ту ж потужність користуючись слабким струмом високої напруги. Отже, для зменшення втрат при передачі електричної енергії, треба користуватися слабким струмом високої напруги.

Проте користуватись високою напругою в технічних чи побутових цілях незручно, а інколи й неможливо. Вона небезпечна для життя, та потрібна хороша ізоляція дротів, що дорого коштує, до того ж різноманітні прилади та машини, більш економічні при використанні низької напруги.

Тому при передачі електроенергії на великі відстані її доводиться піддавати трансформаціям: заміняти сильний струм низької напруги слабким струмом високої напруги і передавати його по високовольтним лініям  до споживачів, а на місцях споживання знову заміняти струм високої напруги струмом низької напруги.