Возобновляемые источники энергии

Отдел образования администрации
Ленинского района
ГУО «Средняя школа № 31 г.Могилева»
Разработка факультативного занятия для учащихся
для учащихся 10 класса по курсу
«Энергоэффективность:
производственное и бытовое энергосбережение,
энергопользование и экология»
Классификация возобновляемых источников энергии:
солнечные, ветряные, водные, геотермальные, биомасса.
Подготовила:
Стрельцова Наталья Николаевна
учитель физики 2 категории
ГУО «Средняя школа № 31
г. Могилева»
Могилёв 2013
Возобновляемые источники энергии.
Классификация возобновляемых источников энергии: солнечные,
ветряные, водные, геотермальные, биомасса
Цели урока:

изучить возобновляемые источники энергии;

развитие познавательных интересов учащихся;
Структура урока.
1. Организационный момент.
2. Актуализация опорных знаний.
3. Изучение новой темы.
4. Закрепление.
5. Рефлексия.
Ход урока.
1. Организационный момент.
Рождение энергетики произошло несколько миллионов лет тому назад, когда
люди научились использовать огонь. Огонь давал им тепло и свет, был
источником вдохновения и оптимизма, оружием против врагов и диких зверей,
лечебным средством, помощником в земледелии, консервантом продуктов,
технологическим средством и т.д.
На протяжении многих лет огонь поддерживался путем сжигания растительных
энергоносителей (древесины, кустарников, камыша, травы, сухих водорослей и
т.п.), а затем была обнаружена возможность использовать для поддержания огня
ископаемые вещества: каменный уголь, нефть, сланцы, торф.
Человечеству нужна энергия, причем потребности в ней увеличиваются с
каждым годом. Вместе с тем запасы традиционных природных топлив (нефти,
угля, газа и др.) заканчиваются.
Возникает
необходимость
в
использовании
нетрадиционных
источников
энергии, поэтому целью этой научной работой является изучение альтернативных
источников энергии, их видов, а также способов их реализации.
2. Актуализация опорных знаний.
Мы живём в эру великих научных достижений, в эру прогресса техники и
технологии, в эру – ПОТРЕБИТЕЛЕЙ.
Земля, наша голубая планета, наш всеобщий дом, и не важно сколько вам лет,
ваше место проживания или раса, мы все живем и сосуществуем на одном
едином пространстве.
А кто скажите знает источники энергии, без которых не было бы городов, не
было бы нашего привычного уклада жизни.
Кто хоть раз из Вас задумывался над этим включая лампочку или открывая
холодильник, сидя за компьютером или телевизором, идя по улице под светом
фонарей.
Давайте
немного
приподнимем
занавес
и
окунемся
в
интереснейшее
путешествие по бескрайним просторам человеческой мысли.
На данный момент человечество классифицирует природные ресурсы с
эколого-экономической точки зрения по признакам:

Исчерпаемые (газ, нефть, уголь и т.д.)

Возобновляемые (энергия солнца, ветра, воды и т.д.)
По последним подсчётам ученых количество исчерпаемых природных ресурсов
на всем земном шаре значительно снижается.
На данный момент запасы стратегически важных природных ресурсов равны:
Доказанные мировые запасы нефти составляют около 140 млрд. т, что
приблизительно хватит на 20-30 лет, с учётом эксплуатации и рекультивации
нарушенных угодий.
Запасы природного газа. В Сибири, на Аляске и на Ближнем Востоке должно
хватить на 20 лет дольше, чем мировых запасов нефти. Но хотя природный газ
чище, чем нефть, это все равно органическое топливо, загрязняющее атмосферу.
Уголь. Согласно оценкам, в мире остается 909 миллиардов тонн разведанных
запасов угля, которых хватит, как минимум, на 155 лет. Но уголь — это
органическое топливо и «грязный» источник энергии, который лишь усугубляет
ситуацию с глобальным потеплением.
А значит необходимо искать альтернативные источники энергии.
3.Изучение новой темы.
Альтернативная
перспективных
энергетика
способов
получения
—
совокупность
энергии,
которые
распространены не так широко, как традиционные, однако
представляют интерес из-за выгодности их использования при
низком риске причинения вреда экологии на локальном,
местном, а так же глобальных уровнях.
К ним относятся возобновляемые источники энергии: солнечные, ветряные,
водные, геотермальные, биомасса.
 Энергия Солнца. (гелиоэнергетика)
Для древних народов Солнце было богом. В Верхнем
Египте,
культура
которого
восходит
к
четвертому
тысячелетию до н.э., верили, что род фараонов ведет свое
происхождение от Ра – бога Солнца. Надпись на одной из
пирамид представляет фараона как наместника Солнца на
Земле, “который исцеляет нас своей заботой, когда выйдет,
подобно Солнцу, что дает зелень землям. Каждый взор устрашится, когда увидит
его в образе Ра, что встает над горизонтом”.
Согласно легенде Архимед, находясь на берегу, уничтожил неприятельский
римский флот под Сиракузами. Как? При помощи зажигательных зеркал.
Известно, что подобные зеркала делались также в VI веке. А в середине XVIII
столетия французский естествоиспытатель Ж. Бюффон производил опыты с
большим вогнутым зеркалом, состоящим из множества маленьких плоских. Они
были подвижными и фокусировали в одну точку отраженные солнечные лучи.
В конце XIX века на Всемирной выставке в Париже изобретатель О. Мушо
демонстрировал инсолятор – в сущности, первое устройство, превращавшее
солнечную энергию в механическую. Но принцип был тем же: большое вогнутое
зеркало фокусировало солнечные лучи на паровом котле, который приводил в
движение печатную машину, делавшую по 500 оттисков газеты в час. Через
несколько лет в Калифорнии построили действующий по такому же принципу
конический рефлектор в паре с паровой машиной мощностью 15 л. с.
Итак, в разные времена человек использовал энергию солнца с различной
эффективностью, но промышленное применение
она получила только в
последние десятилетия.
Солнечный коллектор - устройство, которое использует
солнечное тепло для нагрева теплоносителя.
Современны коллектор использует солнечное тепло
значительно эффективнее и в любое время года, что
позволяет успешно использовать коллектора для горячего
водоснабжения и отопления зданий и органично "вписать" их
в инженерный комплекс коттеджа или многоэтажного здания.
Почти во всех странах Евросоюза, Юго-Восточной Азии, Америки, а так же США
ведутся целенаправленные разработки на широкое внедрение гелиоэнергетики.
В Канаде одно из приоритетных направлений в альтернативной энергетике это гелиоэнергетика.
 Энергия ветра (ветроэнергетика)
Ветроэнергетика —
отрасль
энергетики,
специализирующаяся на преобразовании кинетической
энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую,
механическую, тепловую или в любую другую форму
энергии,
удобную
для
использования
в
народном
хозяйстве
Мы живем на дне воздушного океана, в мире ветров.
Люди давно это поняли, они постоянно ощущали на себе
воздействие ветра, хотя долгое время не могли объяснить
многие явления. Наблюдением за ветрами занимались еще
в Древней Греции. Уже в III в. до н. э. было известно, что ветер
приносит ту или иную погоду. Правда, греки определяли только
направление ветра. В Афинах около 100 лет до н. э. построили,
так называемую «Башню ветров» с укрепленной на ней “розой
ветров” (башня существует по сей день, нет только “розы”). В
Японии и Китае также были известны розы ветров: изготовленные в виде
драконов, они указывали направление ветра. Но главное назначение их было
иное: отпугивать злых духов – чужие ветры.
Огромна энергия движущихся воздушных масс. Запасы энергии ветра более
чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты.
По оценкам различных авторов, общий ветроэнергетический потенциал Земли
равен 1200 ТВт, однако возможности использования этого вида энергии в
различных
районах
Земли
неодинаковы.
Ветроэнергетическая
установка,
расположенная на площадке, где среднегодовая удельная мощность воздушного
потока составляет около 500 Вт/м2 (скорость воздушного потока при этом равна 7
м/с), может преобразовать в электроэнергию около 175 из этих 500 Вт/м2.
Сейчас
созданы
самые
разнообразные
прототипы
ветроэлектрических генераторов (точнее, ветродвигателей с
электрогенераторами). Одни из них похожи на обычную
детскую вертушку, другие – на велосипедное колесо с
алюминиевыми
лопастями
вместо
спиц.
Существуют
агрегаты в виде карусели или же в виде мачты с системой подвешенных друг над
другом круговых ветроуловителей, с горизонтальной или вертикальной осью
вращения, с двумя или пятьюдесятью лопастями.
По использованию энергии ветра в мире лидирует США, в Европе Германия,
Англия, Дания, Нидерланды. Германия получает от ветра десятую часть своей
электроэнергии, а всей Западной Европе ветроустановки дают 2500 МВт
электроэнергии. По мере того как ветряные электростанции окупаются, а их
конструкции совершенствуются, цена «воздушного» электричества падает. Так, в
1993 году во Франции себестоимость 1 кВт/ч электроэнергии, полученной на
ветростанции, равнялась 10 центам, а к 2006 году она снизилась в 1,7 раз.
 Энергия воды (гидроэнергетика)
Гидроэнергетика -
использование энергии естественного движения, т.е.
течения, водных масс в русловых водотоках и приливных движениях.
Многие тысячелетия верно служит человеку энергия,
заключенная в текущей воде. Запасы ее на Земле
колоссальны. Недаром некоторые ученые считают, что
нашу планету правильнее было бы называть не Земля, а
Вода – ведь около трех четвертей поверхности планеты
покрыты водой. Огромным аккумулятором
энергии
служит Мировой океан, поглощающий большую ее часть, поступающую от
Солнца. Здесь плещут волны, происходят приливы и отливы, возникают могучие
океанские течения. Рождаются могучие реки, несущие огромные массы воды в
моря и океаны. Понятно, что человечество в поисках энергии не могло пройти
мимо столь гигантских ее запасов. Раньше всего люди научились использовать
энергию рек.
Прили́вная электроста́нция (ПЭС) — особый вид
гидроэлектростанции, использующий энергию приливов,
а фактически кинетическую энергию вращения Земли.
Приливные электростанции строят на берегах морей,
где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды.
Колебания уровня воды у берега могут достигать 13 метров.
Принцип
работы
волновой
электростанции
заключается в том, что проходящие через нее волны
толчками
заполняют
водой
специальную
камеру,
вытесняя содержащийся в этой камере воздух. Сжатый
воздух под давлением проходит через турбину, вращая
ее лопасти. В результате вырабатывается электричество.
Крупнейшая в мире приливная электростанция находится в Ля Ранс во
Франция.
Крупнейшая в мире волновая электростанция Oceanlinx
расположилась
в
акватории
города
Порт-Кембла
в
Австралии.
Волновые электростанции качаются на волнах в пяти
километрах от северного побережья Португалии.
 Геотермальная энергетика
Геотермальная энергетика — направление энергетики,
основанное на производстве электрической и тепловой
энергии за счёт тепловой энергии, содержащейся в недрах
земли, на геотермальных границах.
Геотермальная
электростанция
—
(ГеоТЭС)
вид
электростанций, которые вырабатывают электрическую из тепловой энергии
подземных источников (например, гейзеров).
Страны где используется данный вид энергетики: США, Филлипины,
Мексика, Италия, Исландия, Кения, Израиль, Россия.
 Биомасса как источник энергии
Биомасса – это все возобновляемые за короткое
время органические материалы.
Биомассу обычно делят на две категории:
 Древесная
биомасса.
Эта
категория
включает
лесоматериалы: необработанные, а также те которые
остались от переработки дерево- и пиломатериалов;
молодые деревья, которые быстро растут и посаженные
специально для вырубки (ива, тополь).
 Не древесная биомасса. Это муниципальные и промышленные отходы, также
продукты жизнедеятельности, которые остались после выращивания с/х
животных, кроме того сюда относятся с/х, водные растения, зерновые, с
которых остается много растительной части, которая пригодна для сжигания
(кукуруза, свекла, рапс).
Может возникнуть вопрос, зачем, например, перерабатывать в топливо древесные
отходы, когда они и так являются топливом? Ответ состоит в том, мы получаем
жидкое или газообразное топливо, которое:

горит более чисто, с меньшим выделением вредных веществ;

позволяет легче осуществить автоматизацию процессов горения;

можно использовать в двигателях или электрохимических генераторах с
получением не только тепла, но и электроэнергии.
4.Закрепление.
Предложить учащимся ответить на вопросы.
1.
Перечислите ВИЭ, о которых вы узнали сегодня на уроке.
2.
Какие из рассмотренных выше ВИЭ являются перспективными для
использования на территории РБ? Почему?
5. Рефлексия
Использовать прием незаконченного предложения. Ребята по очереди
высказываются одним предложением, выбирая начало фразы из рефлексивного
экрана на доске: 1. сегодня я узнал…, 2. было интересно…, 3. было трудно…, 4,
я понял, что…, 5. было скучно …, 6. я приобрел…, 7. я научился…, 8. у меня
получилось …, 9. я смог…, 10. меня удивило…, 11. урок дал мне для жизни…,
12.мне захотелось…. Или можно предложить свой вариант.