Главная / Физика / конспект урока по естествознанию на " Электроэнергетика: за или против?"( 11 класс)

конспект урока по естествознанию на " Электроэнергетика: за или против?"( 11 класс)

Тема: Энергетика и экология.


Цель:


1. Выявить преимущества и недостатки различных способов

получения энергии.


2. Ознакомиться с основными современными тенденциями

развития мировой энергетики.


  1. Определить способы экономии энергии.

  2. Сравнить принципы работы различных типов электростанций,способствовать развитию логического мышления,памяти;

  3. Учить делать выводы;

  4. Создать условия для развития внимания и формирования собственной точки зрения.


План конференции:


1. Потребности человечества в энергии.

2. Основные виды электростанций и их экологическое воздействие

на окружающую среду:



• ТЭС


• ГЭС


• АЭС




3. Нетрадиционные источники получения электрической энергии.



• Утилизация солнечной энергии.


• Энергия ветра.


• Энергия приливов.


• Геотермальная энергия.


4. Энергосбережение.

5. Энергетика Курской области

6.Подведение итогов..



Ход конференции

1.Орг. Момент

2.Мотивационный момент

Представить сегодня нашу жизнь без электрической энергии невозможно. Электроэнергетика вторглась во все сферы деятельности человека: промышленность и сельское хозяйство, науку и космос. Немыслим без электроэнергии и наш быт. Столь широкое применение электроэнергии объясняется ее преимуществами перед другими видами энергии. Так, электроэнергию можно получать за счет других разнообразных видов энергии (воды, ветра, солнца и т.д.), легко превращать в другие виды энергии, без больших потерь передавать на большие расстояния, достаточно просто и с высоким кпд преобразовывать, дробить на порции любой величины.

В промышленности электрическая энергия применяется для приведения в действие различных механизмов и непосредственно в технологических процессах. Работа современных средств связи (телеграфа, телефона, радио, телевидения) основана на применении электроэнергии. Без нее не возможно было бы развитие вычислительной техники, космической отрасли.

Огромную роль электроэнергия играет в транспортной промышленности. Электротранспорт не загрязняет окружающую среду. Большое количество электроэнергии потребляет электрифицированный железнодорожный транспорт, что позволяет повышать пропускную способность дорог за счет увеличения скорости движения поездов.

Электроэнергия в быту является основным фактором обеспечения комфортабельной жизни людей. Уровень развития электроэнергетики отражает уровень развития производительных сил общества и возможности научно-технического прогресса.


Электроэнергия была и остается главной составляющей жизни человека Главные вопросы – сколько энергии нужно человечеству? Какой будет энергетика ХХІ века? Чтобы дать ответы на эти вопросы необходимо знать основные способы получения электроэнергии, изучить проблемы и перспективы современного производства электроэнергии не только в России.


Преобразования энергии различных видов в электрическую энергию происходит на электростанциях (слайд №1). В зависимости от вида преобразуемой энергии электростанции могут быть разделены на следующие основные типы:

Электростанции промышленной энергетики: ГЭС, ТЭС, АЭС

Электростанции альтернативной энергетики: ПЭС, СЭС, ВЭС, ГеоТЭС


Рассмотрим физические основы производства электроэнергии на электростанциях.

1.: Гидроэлектростанции

Гидроэлектростанция представляет собой комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию (слайд№2).Впервые была построена в Центральной России, а именно на Алтае, в затерянном на окраине Российской империи глухом уголке, сложное и передовое по тем временам сооружение Березовская ГЭС, 1892 г.

На ГЭС электроэнергию получают, используя энергию воды, перетекающей с высшего уровня к низшему уровню и вращающей при этом турбину. Плотина – самый важный и самый дорогостоящий элемент ГЭС. Вода перетекает с верхнего бьефа в нижний бьеф по специальным трубопроводам, либо по выполненным в теле плотины каналам и приобретает большую скорость. Струя воды поступает на лопасти гидротурбины. Ротор гидротурбины приводится во вращение под действием центробежной силы струи воды. Вал турбины соединяется с валом электрического генератора, и при вращении ротора генератора механическая энергия ротора преобразуется в электрическую энергию.

Важнейшая особенность гидроэнергетических ресурсов по сравнению с топливно-энергетическими ресурсами – их непрерывная возобновляемость. Отсутствие потребности в топливе для ГЭС определяет низкую себестоимость вырабатываемой на ГЭС электроэнергии

Учитель: Однако гидроэнергетика не безвредна для окружающей среды (слайд №3). При постройке плотины образуется водохранилище. Вода, залившая огромные площади, необратимо изменяет окружающую среду. Подъем уровня реки плотиной может вызвать заболоченность, засоленность, изменения прибрежной растительности и микроклимата.Все гидроэлектростанции  наносят колоссальный ущерб рыбному промыслу. Ранее  события шли в постоянной эволюционной последовательности: весеннее половодье, ход  рыбы на нерест, скатывание молоди в море. А в настоящее время гидроэлектростанции этот порядок нарушают. Половодье, называемое попуском воды, происходит среди зимы, к весне ледяной слой оседает на затопленные острова, придавливает зимующую рыбу в зимовальных ямах,  нарушая биологические сроки созревания икры. А это значит, что пройдёт два года прежде чем незрелая икра рассосётся и заложится новая.

Водохранилища повышают влажность воздуха, способствуют изменению ветрового режима в прибрежной зоне, атак же температурный и ледяной режим водостока. Это приводит к изменению природных условий, что сказывается на хозяйственной деятельности населения и жизни животных. Поэтому так важно создание и использование экологически безвредных гидротехнических сооружений.

( схема )

2: Теплоэлектростанции (тезисы)

Тепловая электростанция (ТЭС) – электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. В 1925 году первая отечественная турбина, выпущенная Ленинградским металлическим заводом, была смонтирована и пущена в эксплуатацию в г. Ростове-на-Дону на ГЭС-1 (Государственная Электрическая Станция), которая вырабатывала электрическую энергию для города.8 ноября 1933 года от ГЭС-1 была сдана в эксплуатацию первая очередь теплофикации города. Таким образом Ростов-на-Дону стал одним из первых городов СССР, где была построена теплофикация. После этого ГЭС-1 стала называться ТЭЦ-1.[

Основными видами топлива для ТЭС являются природные ресурсы – газ, уголь, торф, горючие сланцы, мазут (слайд №4). Тепловые электростанции разделяются на две группы: конденсационные и теплофикационные или теплоцентрали (ТЭЦ). Конденсационные станции снабжают потребителей только электрической энергией. Их сооружают вблизи залежей местного топлива с тем, чтобы не возить его на большие расстояния. Теплоцентрали снабжают потребителей не только электрической энергией, но и теплом – водяным паром или горячей водой, поэтому ТЭЦ сооружают поблизости от приемников теплоты, в центрах промышленных районов и крупных городов для уменьшения протяженности теплофикационных сетей. Топливо транспортируют на ТЭЦ из мест его добычи. В машинном зале ТЭС установлен котел с водой. За счет тепла, образующегося в результате сжигания топлива, вода в паровом котле нагревается, испаряется, а образовавшийся насыщенный пар доводится до температуры 550°С и под давлением 25 МПа поступает по паропроводу в паровую турбину, назначение которой превращать тепловую энергию пара в механическую энергию. Энергия движения паровой турбины преобразуется в электрическую энергию генератором, вал которого непосредственно соединен с валом турбины. После паровой турбины водяной пар, имея уже низкое давление и температуру около 25°С, поступает в конденсатор. Здесь пар с помощью охлаждающей воды превращается в воду, которая с помощью насоса снова подается в котел. Цикл начинается снова.


Учитель: ТЭС работают на органическом топливе, но это, к сожалению, невосполнимые природные ресурсы (слайд № 5).. К тому же, работа ТЭС сопровождается экологическими проблемами: при сгорании топлива происходит тепловое и химическое загрязнение среды, что оказывает губительное воздействие на живой мир водоемов и качество питьевой воды.

( схема)
Пожалуй, наибольшее отрицательное воздействие на окружающую среду в настоящее время оказывают ТЭС. Их воздействие заключается в загрязнении атмосферы мелкими твердыми частицами золы (Так как большинство ТЭС использует в качестве топлива мелкоизмельченный (в специальных мельницах) уголь, унос мелких частиц несгоревшего угля ничтожен; коэффициент избытка воздуха в топке всегда больше единицы (примерно на 20%). )и особенно выбросами с уходящими газами окислов серы (если, конечно, сера содержится в топливе, что бывает сплошь и рядом) и окислов азота.

Что касается выбросов мелких частиц золы, то для борьбы с этим злом налажен массовый выпуск фильтров с КПД 95 - 99%. Можно было бы считать этот вопрос решенным, если бы на многих электростанциях, работающих на угле, фильтры не находились бы в столь безобразном состоянии, что их КПД снижается до 80% и даже еще более. Но это уже вопрос порядка, дисциплины.

3: Атомные электростанции

Атомная электростанция (АЭС) – электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия преобразуется в электрическую энергию (слайд №6). О́бнинская АЭС — первая в мире атомная электростанция.

Запущена 26 июня 1954 года[ в посёлке Обнинское Калужской области (сейчас город Обнинск). Была оснащена одним уран-графитовым канальным реактором с водяным теплоносителем .Так как реактор был предназначен для транспортной установки, однако его размеры оказались слишком велики и было принято решение об использовании данного реактора для гражданской энергетики.

На сегодняшний день в нашей стране эксплуатируется 10 атомных электростанций (в общей сложности 32 энергоблока установленной мощностью 24,2 ГВт), которые вырабатывают около 16% всего производимого электричества. При этом в Европейской части России доля атомной энергетики достигает 30%, а на Северо-Западе — 37%.Атомные электростанции действуют по такому же принципу, что и тепловые электростанции, но используют для парообразования энергию, получающуюся при делении тяжелых атомных ядер (урана, плутония). В активной зоне реактора протекают ядерные реакции, сопровождающиеся выделением огромной энергии (слайд № 7). Вода, соприкасающаяся в активной зоне реактора с тепловыделяющими элементами, забирает у них тепло и передает это тепло в теплообменнике также воде, но уже не представляющей опасности радиоактивного излучения. Поскольку вода в теплообменнике превращается в пар, его называют парогенератором. Горячий пар поступает в турбину, преобразующую тепловую энергию пара в механическую энергию. Энергия движения паровой турбины преобразуется в электрическую энергию генератором, вал которого непосредственно соединен с валом турбины. АЭС, являющиеся наиболее современным видом электростанций, имеют ряд существенных преимуществ перед другими видами электростанций: не требуют привязки к источнику сырья и собственно могут быть размещены в любом месте, при нормальном режиме функционирования считаются экологически безопасными (слайд № 8)

Учитель:. Но при авариях на АЭС возникает потенциальная опасность радиационного загрязнения среды. Кроме того существенной проблемой остается утилизация радиоактивных отходов и демонтаж отслуживших свой срок АЭС.Загрязнение среды проживания вредно отражается на здоровье людей, приносит значительные убытки народному хозяйству. В последнее время обстановка ухудшилась настолько, что много районов объявлены районами экологического несчастья загрязнение атмосферы и территорий продуктами ядерных взрывов при экзаменах ядерного оружия

отравление воздушного бассейна выбросами пыли, загрязнения территорий шлаками, которые содержат радиоактивные вещества при сжигании ископаемых топлив в казанах электростанций


Учитель:

Альтернативная энергетика — совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены, не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при низком риске причинения вреда экологии района (слайд № 9). Альтернативный источник энергии — способ, устройство или сооружение, позволяющее получать электрическую энергию (или другой требуемый вид энергии) и заменяющий собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле. Цель поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений


4: Приливные электростанции (тезисы)


Использование энергии приливов началось еще в ХІ веке, когда на берегах Белого и Северного морей появились мельницы и лесопилки. Два раза в сутки уровень океана то поднимается под действием гравитационных сил Луны и Солнца, притягивающих к себе массы воды. Вдали от берега колебания уровня воды не превышают 1 м, но у самого берега они могут достигать 13-18 метров (слайд № 10). Для устройства простейшей приливной электростанции (ПЭС) нужен бассейн – перекрытый плотиной залив или устье реки. В плотине имеются водопропускные отверстия и установлены гидротурбины, которые вращают генератор. Считается экономически целесообразным строительство приливных электростанций в районах с приливными колебаниями уровня моря не менее 4 метров. В приливных электростанциях двустороннего действия турбины работают при движении воды из моря в бассейн и обратно. Приливные электростанции двустороннего действия способны вырабатывать электроэнергию непрерывно в течение 4-5 часов с перерывами в 1-2 часа четыре раза в сутки. Для увеличения времени работы турбин существуют более сложные схемы – с двумя, тремя и большим количеством бассейнов, однако стоимость таких проектов весьма высока (слайд № 11).

Одна из первых построенных в мире — Кислогубская ПЭС в Мурманской области работает уже 30 лет. ПЭС до сих пор нахо­дится в прекрасном состоянии и является самым долговечным сооружением в райо­нах Арктики.

Недостаток приливных электростанций в том, что они строятся только на берегу морей и океанов, к тому же они развивают не очень большую мощность, да и приливы бывают всего лишь два раза в сутки (слайд № 12). И даже они экологически не безопасны. Они нарушают нормальный обмен соленой и пресной воды и тем самым – условия жизни морской флоры и фауны. Влияют они и на климат, поскольку меняют энергетический потенциал морских вод, их скорость и территорию перемещения.


5: Ветряные электростанции (тезисы)


Энергия ветра – это косвенная форма солнечной энергии, являющаяся следствием разности температур и давлений в атмосфере Земли. Около 2% поступающей на Землю солнечной энергии превращается в энергию ветра. Ветер – возобновляемый источник энергии. Его энергию можно использовать почти во всех районах Земли. Получение электроэнергии от ветросиловых установок является чрезвычайно привлекательной, но вместе с тем технически сложной задачей. Трудность заключается в очень большой рассеянности энергии ветра и в его непостоянстве (слайд № 13). Принцип действия ветряных электростанций прост: ветер крутит лопасти установки, приводя в движение вал электрогенератора. Генератор вырабатывает электрическую энергию, и, таким образом, энергия ветра превращается в электрический ток (слайд №13). Производство ВЭС очень дешево, но их мощность мала, и их работа зависит от погоды (слайд № 14). К тому же они очень шумны, поэтому крупные установки даже приходится на ночь отключать. Помимо этого, ветряные электростанции создают помехи для воздушного сообщения, и даже для радиоволн. Применение ВЭС вызывает локальное ослабление силы воздушных потоков, мешающее проветриванию промышленных районов и даже влияющее на климат. Наконец, для использования ВЭС, необходимы огромные площади много больше, чем для других типов электрогенераторов. И все же изолированные ВЭС с тепловыми двигателями как резерв и ВЭС, которые работают параллельно с тепло – и гидростанциями, должны занять видное место в энергоснабжении тех районов, где скорость ветра превышает 5 м/с.

Впервые энергию ветра для производ­ства электроэнергии стали использовать в Дании почти 100 лет назад, соединив вет­ряную мельницу с электрогенератором. И сейчас Дания занимает лидирующее место в мире по производству ветроустановок, вторую позицию занимают Нидерланды, Великобритания, США, Япония, Франция, Италия и ФРГ.


6: Геотермальные электростанции (тезисы)


Геотермальная энергия – это энергия внутренних областей Земли. Извержение вулканов наглядно свидетельствует об огромном жаре внутри планеты. Ученые оценивают температуру ядра Земли в тысячи градусов Цельсия. Геотермальное тепло – это тепло, содержащееся в подземной горячей воде и водяном паре, и тепло нагретых сухих пород (слайд № 15).Геотермальные тепловые электростанции (ГеоТЭС) преобразуют внутреннее тепло Земли (энергию горячих пароводяных источников) в электрическую энергию. Источниками геотермальной энергии могут быть подземные бассейны естественных теплоносителей – горячей воды или пара. По существу, это непосредственно готовые к использованию «подземные котлы», откуда воду или пар можно добыть с помощью обычных буровых скважин. Полученный таким способом природный пар после предварительной очистки от газов, вызывающих разрушение труб, направляется в турбины, соединенные с электрогенераторами. Использование геотермальной энергии не требует больших издержек, т.к. в данном случае речь идет об уже «готовых к употреблению», созданных самой природой источниках энергии (слайд № 16). К недостаткам ГеоТЭС относится возможность локального оседания грунтов и пробуждения сейсмической активности. А выходящие из-под земли газы создают в окрестностях немалый шум и могут, к тому же, содержать отравляющие вещества. Кроме того, ГеоТЭС построить можно не везде, потому что для ее постройки необходимы геологические условия.

Применение геотермальной энер­гии, достаточно широко распространен­ной, началось в XX в., первоначально для отопления и горячего водоснабжения. Первая успешная попытка использовать геотермальную энергию для производства электроэнергии была предпринята в Ита­лии в 1904 г. в г. Лордерелло. Первые геоТЭС появились в промышленно развитых странах, таких, как США, Новая Зеландия и Италия. Кроме этих стран геоТЭС работали в Аргентине, Бразилии, Японии, Индонезии, на Филип­пинах, в Турции, а также в Австралии, Да­нии, Великобритании, России и на терри­тории бывшей Югославии. Всего в 1983 г. в мире действовало 130 геоТЭС.


7: Солнечные электростанции (тезисы)


Солнечная энергия – наиболее грандиозный, дешевый, но, и, пожалуй, наименее используемый человеком источник энергии. Преобразование энергии солнечного излучения в электрическую энергию осуществляется с помощью солнечных электростанций (слайд № 17). Различают термодинамические СЭС, в которых солнечная энергия сначала преобразуется в тепловую, а затем в электрическую; и фотоэлектрические станции, непосредственно преобразующие солнечную энергию в электрическую энергию (слайд № 18). Фотоэлектрические станции бесперебойно снабжают электроэнергией речные бакены, сигнальные огни, системы аварийной связи, лампы маяков и многие другие объекты, расположенные в труднодоступных местах (слайд №19). По мере совершенствования солнечных батарей они будут находить применение в жилых домах для автономного энергоснабжения (отопления, горячего водоснабжения, освещения и питания бытовых электроприборов). Солнечные электростанции обладают заметным преимуществом перед станциями других типов: отсутствием вредных выбросов и экологической чистотой, бесшумностью в работе, сохранением в неприкосновенности земных недр (слайд № 20).

Первая в мире коммерческая солнеч­ная электростанция (СЭС) вошла в строй в 1982 г. в США в штате Калифорния. Недавно в Авст­рийских Альпах на берегу озера Альтаусзе заработала первая в Европе СЭС. Отли­чие этой станции от других СЭС состоит в том, что в электроэнергию преобразуется не тепло, а непосредственно солнечный свет. Это намного дешевле, и именно так работают солнечные батареи на космичес­ких кораблях. На греческом острове Крит будет построена крупнейшая в мире СЭС которая будет снабжать электроэнергией более 100 тыс. жилых зданий на острове.





8. Эффективное использование электроэнергии (тезисы)


Электроэнергия занимает существенное место в статье расходов каждой семьи. Ее эффективное использование позволит значительно снизить издержки. Все чаще в наших квартирах «прописываются» компьютеры, посудомоечные машины, кухонные комбайны. Поэтому и плата за электроэнергию весьма значительна. Возросшее энергопотребление приводит к дополнительному потреблению невозобновляемых природных ресурсов: уголь, нефть, газ. При сжигании топлива в атмосферу выбрасывается углекислый газ, что приводит к пагубным климатическим изменениям. Экономия электричества позволяет сократить потребление природных ресурсов, а значит, и снизить выбросы вредных веществ в атмосферу.

Четыре ступени энергосбережения (слайд № 22)

Не забывайте выключать свет.

Использовать энергосберегающие лампочки и бытовую технику класса А.

Хорошо утеплять окна и двери.

Установить регуляторы подачи тепла (батареи с вентилем).


9 Энергетика Курской области.


Курская атомная станция расположена в 40 километрах к западу от города Курска, на берегу реки Сейм. В 3 км от нее находится г. Курчатов. Решение о строительстве станции было принято в середине 60-х годов. Начало строительства — 1971 год. Необходимость в энергетических мощностях была вызвана быстро развивающимся промышленно-экономическим комплексом Курской Магнитной Аномалии.


Курская АЭС — станция одноконтурного типа: пар, подаваемый на турбины, образуется непосредственно в реакторе при кипении проходящего через него теплоносителя. В качестве теплоносителя используется обычная очищенная вода, циркулирующая по замкнутому контуру. Для охлаждения отработавшего пара в конденсаторах турбин используется вода пруда-охладителя. Площадь зеркала водоема — 21,5 кв. км.

Учитель:Сегодня в среднем на каждого жителя Земли расходуется примерно около 2,.5 квт. Конечно, распределяется эта величина неравномерно. В развитых странах, таких, как, например, Россия, США, европейские страны, эта величина почти втрое выше, а в развивающих­ся втрое ниже. Специалисты считают, что в начале XXI века каждому живущему на Земле понадобится для нор­мальной жизни примерно 3—4 киловатта мощности. Если учесть, что к этому времени население Земли будет составлять примерно 7,5 миллиарда чело­век (сегодня нас — 5 миллиардов), то примерная величина потребной энергетической мощности в 2020 году составит почти 30 миллиардов киловатт. Сейчас в мире общее потребление энергии составляет примерно 10,5 миллиарда киловатт. Следовательно, уже в первой четверти следующего века -человечеству придется установить вдвое больше энергетических источников, чем оно имеет сегодня. Рост потребностей в электроэнергии приводит к необходимости расширения масштабов ее производства, что неблагоприятно сказывается на окружающей среде. Такое влияние можно разделить на три категории:




10.Закрепление

Синквейн (от фр. cinquains, англ. cinquain) — пятистрочная стихотворная форма, возникшая в США в начале XX века под влиянием японской поэзии.

Первая строка — тема синквейна, заключает в себе одно слово (обычно существительное или местоимение), которое обозначает объект или предмет, о котором пойдет речь.

Вторая строка — два слова (чаще всего прилагательные или причастия), они дают описание признаков и свойств выбранного в синквейне предмета или объекта.

Третья строка — образована тремя глаголами или деепричастиями, описывающими характерные действия объекта.

Четвертая строка — фраза из четырёх слов, выражающая личное отношение автора синквейна к описываемому предмету или объекту.

Пятая строка — одно слово-резюме, характеризующее суть предмета или объекта.

(Чёткое соблюдение правил написания синквейна не обязательно. Например, для улучшения текста в четвёртой строке можно использовать три или пять слов, а в пятой строке — два слова. Возможны варианты использования и других частей речи.)

11. Итог урока

( в случае остатка времени)

Каждому из уч-ся предоставляется возможность ответить на один из вопросов.

(письменно на бланке)

Мне было интересно....

Сегодня я узнала...

Мне было трудно...


конспект урока по естествознанию на " Электроэнергетика: за или против?"( 11 класс)
  • Физика
Описание:

Урок по естествознанию для 11 класса. Для закрепления используется синквейн.Написание синквейна является формой свободного творчества, требующей от автора умения находить в информационном материале наиболее существенные элементы, делать выводы и кратко их формулировать.Составление синквейна, краткого резюме на основе больших объемов информации, полезно для выработки способности к анализу. В отличие от школьного сочинения, синквейн требует меньших временных затрат, хотя и имеет более жёсткие рамки по форме изложения, и его написание требует от составителя реализации практически всех его личностных способностей (интеллектуальные, творческие, образные). Таким образом, процедура составления синквейна позволяет гармонично сочетать элементы всех трех основных образовательных систем: информационной, деятельностной и личностно ориентированной

 

Автор Заблоцкая Инна Васильевна
Дата добавления 09.01.2015
Раздел Физика
Подраздел
Просмотров 585
Номер материала 50198
Скачать свидетельство о публикации

Оставьте свой комментарий:

Введите символы, которые изображены на картинке:

Получить новый код
* Обязательные для заполнения.


Комментарии:

↓ Показать еще коментарии ↓