Урок "Прості енергетичні рішення проти змін клімату"

Кондрацька Оксана Анатоліївна,

вчитель біології Острозького НВК

«Школа І-ІІІ ступенів-гімназія»

Тема уроку: Прості енергетичні рішення проти змін клімату

Мета: дати уявлення про парниковий ефект та причини зміни клімату, про основні типи електростанцій України, ознайомити з використанням традиційних і нових способів одержання енергії, розкрити екологічні проблеми електроенергетики та споживання енергії, зокрема в м. Острозі, навчити обґрунтовувати власну думку під час обговорення, виховувати бережливе ставлення до природних ресурсів, любов до рідного краю.

Обладнання: картки кольорові «Закінчи речення», додаткова інформація «Відновлювальні джерела енергії вітру», «Відновлювальні джерела енергії сонця», «Геотермальні відновлювальні джерела енергії», «Відновлювальні джерела енергії біомаси», «Недоліки відновлювальних джерел енергії», аркуші паперу із словами для гри «Обєднайтесь в групи».

Хід уроку

І.Організаційний момент.

ІІ. Актуалізація опорних знань учнів. Мотивація навчальної діяльності.

Рефлексія настрою.

-Виберіть та покажіть смайлики, які відповідають вашому настрою.

Практично щодня телеканали телебачення, Інтернет-ресурси інформують нас про зміни клімату, катастрофи, екологічні лиха, що виникають в різних частинах світу. Що ж є причиною зміни клімату у світі? Що ми знаємо про ці причини, що ми знаємо про масштаби господарської діяльності людини?

Я вам пропоную тест, над яким кожен особисто працює завдяки системі „Допомога”:

„+” — якщо прочитане підтверджує те, що ви знаєте або думаєте.

„-„ — якщо прочитане несе нову для вас інформацію.

„?” – якщо інформація вас бентежить, чи ви хочете знати про це ще більше.

• Тільки 10% енергії електричної лампи використовується для освітлення. Інша енергія йде на виділення тепла. З іншого боку, компактні флуоресцентні лампочки використовують на 80% менше електроенергії і служать в 12 разів довше.
• Енергія не може бути знищена або створена - вона може бути тільки трансформована.
• Згідно всесвітньої Книзі Фактів запасів нафти вистачить до 2052 року, а резервів газу - до 2065 року.
• Очікується, що з 2008 по 2030 рік світове споживання енергії збільшиться більш, ніж на 55%.
• «Ват» - це одиниця потужності, що використовується для вимірювання обсягів виробленої або використаної енергії. Ця назва походить від прізвища шотландського інженера Джеймса Уатта (1736-1819), який розробив модифікований паровий двигун. Уатт виміряв потужність свого двигуна в кінських силах. Одна кінська сила  дорівнює 746 ват.
• В останні 50 років кількість вуглекислого газу в атмосфері збільшилася до безпрецедентної величини за останні 400 тисяч років. Основний викид газу CO2 в атмосферу відбувається від згоряння викопних видів палива.
• Вугілля є однією з найбільших загроз для цивілізації і всього життя на планеті. В Америці згоряне вугілля викидає в атмосферу більше газу CO2, ніж всі автомобілі з двигунами внутрішнього згоряння, взяті разом.
• Ураган вивільняє від 5*10^-13 до 20*10^-13 Ватт теплової енергії. Стільки енергії може вивільнятися, якщо бомбу в 10 Мегатонн будуть підривати кожні 20 хвилин.

Порахуйте, будь ласка, якого знаку у вас більше «+», «-», «?».

• Якого знаку у вас виявилося найбільше?
• Отож, сьогодні на уроці ви дізнаєтеся більше про причини зміни клімату, його наслідки та спробуємо з вами визначити, які шляхи вирішення даної глобальної проблеми.

ІІІ. Сприйняття нового матеріалу.

Вчитель. Найкраще, що ми можемо сказати про стан довкілля, це те, що люди у всьому світі почали турбуватися про нього. Однак сьогодення тісно пов’язане з минулим, яке дало поштовх для розвитку науково-технічного прогресу, та майбутнім, адже ми залишаємо нащадкам наслідки екологічної кризи, поріг якої вже переступили.

Сьогодні на уроці у нас присутні представники різних історично-часових вимірів, які завітали до нас з метою описати екологічні проблеми, характерні для свого часу, і допомогти нам знайти причини їх виникнення та можливі шляхи запобігання цим проблемам.

• Шановні «люди минулого», «люди сьогодення», «люди майбутнього», опишіть ознаки світу природи, характерні для вашого часу.
• Чи завдаєте ви шкоди природі своїм способом життя? Як саме?
• Назвіть екологічні проблеми, характерні для вашого часу.

Виступ представника групи «люди минулого».

 Однією із найважливіших характеристик клімату є температура, від якої залежить існування життя на нашій планеті. На Землі підтримання певної температури атмосфери забезпечують випромінювання Сонця та парниковий ефект парниковий ефект існує на нашій планеті сотні мільйонів років з моменту появи атмосфери, підтримуючи на Землі температуру, придатну для існування життя. Енергія Сонця досягає Землі та обігріває її. Земля частково відбиває цю енергію, а частково перетворює її на інфрачервону – тепло. Саме через парникові гази в атмосфері, що огортає нашу планету, наче ковдра, частина відбитої енергії уловлюється та залишається на Землі. Тому Земля набагато тепліша, ніж планети, схожі на неї, на яких немає атмосфери. Однак слід розрізняти природний парниковий ефект і парниковий ефект, що виник у результаті діяльності людини, так званий антропогенний парниковий ефект.

 Ще у 1896 році шведський хімік Сванте Арреніус пророкував, що промислова діяльність, зрештою, матиме вплив на глобальний клімат. Відтоді численні лабораторні експерименти, а також атмосферні вимірювання, підтвердили це припущення.

До промислової революції, що розпочалася всередині 18 століття, економіка залежала здебільшого від невеличких господарств та комерційних підприємств, діяльність яких практично не впливала на баланс парникових газів у атмосфері. Згодом науково-технічний прогрес, будівництво великих заводів, масове виробництво та механізоване сільське господарство призвели до забруднення довкілля та викидів у атмосферу значної кількості парникових газів, наприклад, окисів вуглецю, метану, окисів азоту, озону, що вловлюють сонячну енергію і таким чином призводять до підвищення температури атмосфери Землі. Це явище називається «парниковий ефект».

Виступ представника групи «люди сьогодення».  «Перша жертва зміни клімату» (Eun Jung Cahill Che. Перша жертва клімату.//The Japan Times. – 26 серпня 2001) (Додаток 1).

Вчитель. «Люди сьогодення», як на вашу думку, чи винні люди минулого в екологічних проблемах вашого часу? Якщо так, які звинувачення ви їх висуваєте?

• «Люди минулого», чи погоджуєтесь ви із цими звинуваченнями? Чому?

Існує 6 основних парникових газів: діоксин карбону (CO₂), метан (CH₄), закис нітрогену (N₂O), гідрофторвуглеці(HFCs), перфторвуглеці (PFCs), гексафторид сульфуру (SF₆). Крім хлоро-фторо-вуглеців, всі гази зустрічаються у природі. В результаті діяльності людини концентрація цих газів збільшується, через що зростає парниковий ефект.

Давайте спробуємо визначити можливі наслідки зміни клімату в майбутньому в міні-групах. З кожною міні-групою працюватиме представник «люди майбутнього», разом з яким учасники групи розглядатимуть окремий аспект проблеми.

Робота з класом в  міні-групах «Можливі збитки внаслідок зміни клімату»

І група. Підвищення середньорічної температури.

ІІ група. Еколого-економічні збитки.

ІІІ група. Збитки для здоров’я.

ІV група. Збитки для сільського та лісового господарств.

Вчитель.  «Люди майбутнього», як ви вважаєте, чи винні нинішні люди в екологічних проблемах вашого часу? Чи можна ще запобігти деяким із них? Якщо так, яким чином?

Вчитель. Справді, причинами змін клімату є не лише знищення лісів, спалювання органічного добрива, які призводять до накопичення в атмосфері вуглекислого газу, а й підігріванням атмосфери шляхом спалювання великої кількості вугілля, нафти, газу, а також роботи атомних електростанцій.

Виступ представника «люди сьогодення».  «Основні способи одержання енергії в Україні» (додаток 2).

Виступ представника «люди майбутнього». «У чому полягає негативний вплив на довкілля різних видів діяльності, пов’язаних з виробленням енергії» (додаток 3).

Виступ представника «люди минулого». «Що ми знаємо про аварію на ЧАЕС?» (додаток 4).

Вчитель. До проблем енергосистеми України належать:

• застаріла техніка спалювання вугілля, мазуту, газу, що призводить до перевитрат палива і величезних викидів шкідливих речовин в атмосферу;
• основна частина електроенергії використовується для промислових потреб, де великі витрати електроенергії внаслідок безгосподарності і неефективних технологій виробництва.

•            Які ж найефективніші шляхи вирішення енергетичної проблеми в Україні? Які є способи зниження загрози глобального потепління та зміни клімату?

Учень. Найефективнішим шляхом вирішення енергетичної проблеми в Україні є масштабне використання джерел відновлювальної енергії. Це вітер, енергія морів та океанів, електроенергія із сміття.

Вчитель.

• Чи є в Україні можливість для застосування альтернативних джерел енергії та у близькому майбутньому вирішити проблеми енергосистеми? Висловіть свою думку на розданих картках.

Так	Ні	Інше

 

Дискусія «Перспективність використання в Україні відновлювальних джерел енергії, в тому числі на Рівненщині» («люди сьогодення» та «люди минулого» представлятимуть «уряд», а «люди майбутнього» захищатимуть позиції «природоохоронних організацій» і вони отримують інформацію «Деякі недоліки відновлювальних джерел енергії», решта учнів класу розділяються на 4 міні-групи, кожна з яких отримує інформацію про один з чотирьох відновлювальних енергетичних ресурсів: енергію вітру, сонця, термальних вод та біомаси).

Завдання кожної групи: переконати уряд та громадськість у тому, що в енергетичній стратегії країни основну роль необхідно віднести саме запропонованому їх групою джерелу енергії і вказати на якій території України з якими географічними і кліматичними умовами доцільно використовувати даний вид відновлювальних енергетичних ресурсів.

Учень-соціолог: нами було проведено соціологічне дослідження «Економне споживання електроенергії мешканцями м.Острога», під час якого було опитано 162 жителі міста Острога, в тому числі учнів нашого закладу. За результати дослідження серед опитуваних 83% економить електроенергію, з них 70% використовує енергозберігаючі лампи. 14% жителів міста не економить електроенергію, а 3% - економить електроенергію частково. Показники РЕМу доводять, що 85-86% мешканців м.Острога бережуть світло.

ІV. Узагальнення й систематизація вивченого.

 «Щоти можеш зробити, щоб запобігти зміні клімату»

 Учні отримують кольорові картки. Спочатку кожен має закінчити речення, написані на різнокольорових картках, а потім учні об’єднуються у групи за кольором карток і мають у групах виробити повний перелік можливих варіантів закінчення речення.

Ми можемо зберігати тепло у класі, якщо…

Щоб зменшити витрати електроенергії, моя родина…

Щоб витрачати менше електроенергії в школі, можна…

Коли на вулиці вдень горять ліхтарі, мені спадає на думку…

 

Гра «Об’єднайтеся в групи».

Вчитель. Кожен з вас отримав слово або словосполучення слів, тихо спілкуючись один з одним об’єднайтеся у групи і поясніть за якими критеріями ви об’єдналися в одну групу.

Слова: вітряк, сонячна батарея, біогаз, припливно-відпливна електростанція, геотермальна електростанція, , діоксин карбону (CO₂), метан (CH₄), закис нітрогену (N₂O), гідрофторвуглеці(HFCs), перфторвуглеці (PFCs), гексафторид сульфуру (SF₆) теплова електростанція, гідроелектростанція, атомна електростанція.

V. Підсумок уроку. Домашнє завдання.

«Займи позицію» (за висловами відомих людей Конфуція, Мольєра, Сократа, Арістотеля)

Вчитель. Діти, хочу звернути вашу увагу на вислови відомих людей, які знаходяться в різних частинах класу, а саме….

Я знаю, що я нічого не знаю (Сократ)

Як приємно знати, що ти щось дізнався (Мольєр)

Пізнання починається із здивування (Арістотель).

Скажи мені – я забуду, допоможи мені – я запам’ятаю, задій мене – я навчуся (Конфуцій).

 

• Виберіть, будь ласка,  той, який найкраще, найповніше відображає вашу роботу на уроці, тихенько підійдіть до нього і обґрунтуйте ваш вибір.

 

Вчитель. Поведінка кожного з нас впливає на вирішення або поглиблення багатьох екологічних проблем. Важливо вміти прогнозувати конкретні екологічні ситуації та їх наслідки для здоров’я людини. Дуже важливим в наш час є формування екологічної культури та екологічної етики.

 

 

 

 

 

 

 

Додаток 1

«Перша жертва зміни клімату»

(Eun Jung Cahill Che. Перша жертва клімату.//The Japan Times. – 26 серпня 2001)

 Вже занадто пізно для Тувалу, невеличкої острівної країни в тихому океані. Десять тисяч людей, все населення Тувалу, пакують свої сумки, тому що їхні домівки на дев’яти низьких атолах незабаром поглине океан. Це реальні життєві факти. Земля нагрівається, рівень моря підіймається і Тувалу повільно зникає з поверхні Землі.

Острови Тувалу – тільки перші жертви зміни клімату. Міжурядова комісія зі змін клімату прогнозує підвищення рівня води у наступному столітті до 50 см – 1 м. за даними Рамкової конвенції ООН про зміну клімату, підвищення рівня води на один метр призведе до того, що 17,5% островів Бангладеш, 6% Нідерландів та 80% Атола Маюро Маршалових островів опиняться під водою. Низько розташовані території розвинутих країн та невеликі острови також можуть сильно постраждати.

Підвищення рівня моря є лише частиною проблем, що їх спричиняє зміна клімату. Збільшення температури на 1,4-5,8ºС викликає поширення повеней, зростання інтенсивності штормів та засух в Азії та Африці. Це також змінює розподілення дощів.

Зникнення Тувалу тягне за собою велику кількість інших проблем, що потребують оперативного розв’язання. Що відбудеться, коли ще більше цих острівних країн зникне, потенційно витісняючи сім мільйонів людей? Чи може існувати компенсація за втрату країни, її історії, культури, способу життя?

У той час, поки розвинуті країни вишукують недоліки Кіотського протоколу, острів Тувалу буквально втрачає свою рідну територію. Для Сполучених Штатів та інших розвинутих держав це питання справедливості. Вони приділяють багато уваги тому, як розподілити ношу реагування на загрозу. Розвинені держави побоюються, що країни, які розвиваються, наприклад Індія та Китай, найбільше сприятимуть утворенню парникових газів у наступному десятилітті. Для американської сторони будь-яка законодавча база, що не враховує цього, є несправедливою.

Зміна клімату не є проблемою майбутнього, вона є загрозою національній безпеці. Утворюється Діаспора… Важко зрозуміти, що це означає.

Тувалуанцям потрібно побудувати нове життя на новій землі. Австралія та Нова Зеландія вже приймають біженців від екологічної катастрофи, але вони мають пристосуватись до нової культури. Після життя у відносній ізоляції, складнощі неминучі.

Тувалуанці – маленька, загалом однорідна нація. Населення на 96% - полінезійці, з яких 97% належать Церкві Тувалу. Там немає мобільних телефонів, є одна радіостанція та один Інтернет-провайдер. Цікаво, що там немає звичайних військових сил. Країна настільки безпечна та маленька, що там не існує необхідності захищати свою територію.

Тувалуанці увійдуть до світу, що їм не належить вони нестимуть ношу своєї культури та релігії без наявності географічного осередку. З іншого боку, тувалуанцям потрібно буде зберегти своє минуле. Спільна пам'ять невеличкого суспільства буде розколота, бо люди змушені будуть шукати притулок на чужих землях. Та спогади – це все, що залишиться у тувалуанців від рідної землі. Їхні місця поховання, школи, домівки, церкви зникнуть в океані. Тувалуанці ніколи не зможуть повернутися додому.

Ми повинні зробити так, щоб Тувалу став лише єдиною жертвою. Зміна клімату та підняття рівня моря має змусити всіх нас визнати співучасть у знищенні культур та потребу взяти на себе відповідальність за збереження нації. Ми повинні відкривати фонди для тих, хто втратив свої домівки.

Настав час усвідомити: «Зміна клімату… ніщо інше, як форма повільної смерті».

Додаток 2

«Основні способи одержання енергії в Україні»

Україна має досить високий показник виробництва електроенергії на 1 мешканця (понад 4000 кВт · год). Виробництво електроенергії в Україні базується на спалюванні вугілля, мазуту, природного газу й використанні атомної енергії, енергії річок, сонця, вітру.

66% виробництва електроенергії припадає на теплові електростанції, 3% — на гідравлічні електростанції та 26%  електроенергії виробляють атомні електростанції (схема).

 

 

 

          

 

 

Більшу частину електроенергії виробляють теплові електростанції. Найпотужніші з них розташовані в Донбасі (Старобешівська, Курахівська, Слов’янська), Придніпров’ї (Придніпровська, Криворізька-2), у Харківській області (Зміївська), в Київській області (Трипільська), у Вінницькій області (Ладижинська), в Івано-Франківській області (Бурштинська), в містах Запоріжжі, Маріуполі, Одесі, Миколаєві, Львові (показ на карті „Енергетика України”). Більшість з цих теплових електростанцій поряд з електроенергією виробляють і тепло, за рахунок якого здійснюється опалення міст.

В Україні на Дніпрі та Дністрі збудовано великі гідроелектростанції. Найбільші з них: Дніпрогес, Каховська, Дніпродзержинська, Кременчуцька, Канівська, Київська, Дністровська (показ на карті „Енергетика України”). На гідроенергетику припадає 35 виробництва електроенергії.

 Звичайно, найкращі умови для будівництва ГЕС мають гірські річки або ж річки з високими берегами. Таких умов на рівнинних річках України майже немає.

В останні десятиліття швидкими темпами розвивалась атомна енергетика. Як правило, АЕС будуються в районах із дефіцитом паливних ресурсів. На території України працюють Рівненська, Хмельницька, Південно-Українська, Запорізька АЕС показ на карті „Енергетика України”). Вони виробляють 26% електроенергії країни. Одна з головних причин швидкого розвитку атомної енергетики полягає в можливості використання високої енергомісткості ядерного пального порівняно з іншими видами палива.

Додаток 3

«У чому полягає негативний вплив на довкілля різних видів діяльності, пов’язаних з виробленням енергії»

З роботою теплових електростанцій пов’язане значне забруднення навколишнього середовища продуктами згоряння. Навіть під час спалювання природного газу, що не містить шкідливих речовин, у продуктах згоряння є оксид нітрогену, який в атмосфері перетворюється на шкідливий діоксид нітрогену. Сучасні ТЕС обладнують дуже високими трубами (250-350 м) для розсіювання шкідливих домішок в атмосфері. Для золоуловлювання використовуються електрофільтри.

 При спалюванні в печах ТЕЦ вугілля та інших сірковмісних сполук утворюється двооксид сірки (сірчистий газ). Вступаючи у взаємодію з киснем, що є у повітрі, він переходить у сірчистий ангідрид, який у свою чергу, сполучаючись із водяною парою, перетворюється на сірчану кислоту. Навіть слабкі розчини цієї кислоти, що випадають на поверхню разом з атмосферними опадами, завдають великої шкоди рослинам, тваринам і людям. Зазнають різних „травм” також будівлі й металеві конструкції.

Де ж вихід із цього становища? Він — у розумному спалюванні вугілля, як це робиться в багатьох країнах світу, наприклад у Франції. Ця країна не має власної сірки, але вона не тільки забезпечує себе цим ресурсом, вилучаючи його практично з диму теплових електростанцій, — вона цю сірку навіть експортує.

 Крім того, турбіни ТЕС і водяну пару, яка відпрацювала в паровій турбіні, треба охолоджувати проточною водою. З цієї причини ТЕС доводиться будувати неподалік від великих водойм. Спускання підігрітої води у водойми призводить до їх теплового забруднення, тобто нагрівання.

Екологічно паро-газова станція порівняно чиста, за винятком певної небезпеки викиду значної кількості оксидів азоту, і потребує для своєї роботи мало води.

Перед греблями всіх збудованих гідроелектростанцій виникли штучні моря, які затопили багато с/г угідь, а також населених пунктів (вони були перенесені в інші місця). Вода водосховищ, на відміну від річкової, застоюється, акумулює бруд та різні шкідливі відходи. Часто греблі стають на перешкоді розвитку рибного господарства. Все це значною мірою знижує економічну й екологічну доцільність ГЕС Дніпропетровського каскаду.

АЕС, на відміну від ТЕС, не спалює атмосферний кисень, майже не забруднює атмосферу. Проте необхідно пам’ятати про грізну силу, що міститься в атомному ядрі, про жахливі наслідки, до яких може призвести атом, якщо вийде з-під контролю людини. Це переконливо показала катастрофа, що відбулася в 1986 року на Чорнобильській АЕС. Крім того, все більшої гостроти набуває проблема захоронення відходів атомної енергетики. Ось чому громадськість нашої країни виступила за припинення будівництва АЕС і зупинку Чорнобильської АЕС в 2000 році, яка оснащена застарілим, небезпечним реактором.

Додаток 4

«Що ми знаємо про аварію на ЧАЕС?»

Вночі 26 квітня 1986 року о 1-й годині 23 хвилини Чорнобиль став місцем найжахливішої усвіті аварії на атомній електростанції. Оператори ставили один з реакторів на поточний ремонт, коли відбулося раптове підвищення температури в активній зоні, і реактор вибухнув. У результаті вибуху радіоактивні гази й частки були викинуті в атмосферу на висоту 4,8 км. Два оператори загинули одразу ж на місці, пізніше померло ще 29 осіб від променевої хвороби. Протягом декількох днів понад 120000 громадян, що проживали у радіусі 30 км від станції, були евакуйовані. У зв’язку з тим, що вогонь усередині реактора не вщухав, з вертольотів скидали туди тонни графіту, піску й інших мінералів. Незважаючи на ці спроби, вогонь вирував ще 10 днів після вибуху, продовжуючи викидати радіоактивні продукти горіння в повітря.

У результаті вибуху утворилася величезна хмара, що незабаром розділилася на дві частини. Одну частину віднесло на північний захід убік Польщі й Скандинавії, а потім на південний захід через Центральну Європу. Інша полетіла на схід через Азію, потім Японію та північну частину Тихого океану й, зрештою, досягла західної території Північної Америки. Вогонь не могли захасити протягом декількох днів, і реактор продовжував випускати радіацію, що поширювалася на південь і схід від станції.

 Аварія спричинила масштабні економічні і соціальні наслідки в Україні та за її межами. В деяких країнах знищували заражені продукти, молоко, худобу, а в інших країнах повідомляли про відсутність небезпеки. Спостерігалася загальна паніка.

Зруйнований реактор у Чорнобилі тепер перебуває в укритті з товстого шару залізобетону. Більшість наслідків Чорнобильської аварії пов’язані з можливістю потрапляння радіоактивних речовин у організм через дихальну й травну системи. Радіація, засвоєна в результаті обміну речовин, називається «внутрішнім опроміненням». Воно знижує захисні функції організму проти інфекцій і спричиняє зміни ферментних систем, виникнення пухлин, хромосомних порушень, та загибель.