Енергетика й енергозбереження. 9 клас

О. А. Фіщук, учитель хімії та біології вищої категорії, учитель-методист ЗОШ № 30, м. Одеса


Цілі: ознайомити учнів з особливостями й розвитком енергетики; поглибити знання про альтернативні види палива й енергії; виховувати бережливе ставлення до природних ресурсів і формувати в учнів риси справжніх господарів країни.
 
Обладнання: стінні карти «Екологічна карта України», «Україна. Паливно-енергетичний комплекс».
 
Форма уроку: урок-конференція.
 
 
Хід ур оку
 
I. Організаційний момент
 
II. Мотивація навчальної діяльності
 
У ч и т е л ь. Над усім, що відбувається в безмежному просторі, в потоці часу, панує Енергія.
 
Людство крокує просторами XXI століття.
Проблеми сьогодення — це енергетика й енергозбереження — саме таку назву має тема сьогоднішнього уроку-симпозіуму.
 
Знайшла людина їжу й світло,
Навчилась обробляти камінь.
А потім — їй потрібно світло —
Обзавелись люди свічками.
Та час ішов і свічок миги
Не вдовольняли працю звичну.
Едісон, Яблочков, Ладигін
Винайшли світло електричне.
А там машина парова
Крутити почала динамо,
Електротехніка нова
Звично ввійшла у побут з нами.
Ми збудували ГЕС і ГРЕС,
Дротами землю обснували,
На річках наших стали ГЕС —
Атом в електрику загнали.
В людей є розум, мова, етика,
Комп’ютер, ксерокс, Інтернет.
Тому тепер без енергетики
Не можна рухатись вперед.
Прогрес і далі буде йти,
Сягнули в космос, кібернетику.
Нам розвивати й берегти
Треба електроенергетику!
 
III. Актуалізація опорних знань
 
Бесіда
  • ?? Які види енергії вам відомі?
  • ?? Які джерела енергії вам відомі?
 
Перевірка домашнього завдання
 
У ч и т е л ь. Вам було запропоновано вдома визначити скільки електроенергії витрачають побутові електроприлади в режимі очікування.
 
У ч н і.
  • Телевізор — 10 Ватт.
  • Відеомагнітофон —13 Ватт.
  • Таймер електроплити — 6 Ватт.
  • Таймер мікрохвильової печі — 6 Ватт.
  • Комп’ютер — 80 Ватт.
  • Принтер — 50 Ватт.
 
IV. Вивчення нового матеріалу
 
У ч и т е л ь. Енергетика — основа розвитку економіки, рушійна сила виробництва. Україна виробляє приблизно 300 млрд кВт/год електроенергії на рік. Виробництво енергії ґрунтується на спалюванні вугілля, мазуту, газу й використанні атомної енергії. Більшу частину електроенергії дають ТЕС і АЕС. Але ці ресурси обмежені. Людство змушене шукати нові альтернативні види енергії та бережно ставитися до неї. Фундаментальні зміни в енергетиці не відбудуться без відповідних змін у соціальному, економічному, духовному житті. Збереження електроенергії є не лише проблемою вартості тепла, води, електрики.
 
У першу чергу це проблема майбутнього. Неефективне використання енергії є головною причиною сучасних екологічних проблем. Поліпшення способів енергозбереження дозволить зробити важливий крок до кращого життя на нашій планеті.
 
У ч и т е л ь. Слово має експерт з історії розвитку електроенергетики.
 
Виступ учня
Сучасне енергетичне господарство України за потужністю не поступається, а за багатьма показниками перевищує електроенергетичні господарства розвинутих країн Європи. Ця галузь є найстарішою в країні. Найдавніша згадка про водяний млин і використання енергії річок в Україні сягає 1292 року, а перший випадок застосування електрики на території України пов’язують із 1878 роком, коли інженер О. Бородін обладнав токарський цех Київських залізничних майстерень чотирма електричними ліхтарями. 1888 року
було встановлено перше електроосвітлення в саду Шато-де-Флер (тепер стадіон Динамо) в Києві, а 1890 року почала працювати перша центральна електростанція, яка освітлювала міський театр і Хрещатик.
 
У ч и т е л ь. Слово має експерт, який вивчав питання «Вітрова енергія».
 
Виступ учня
 
Вітер — найдоступніше відновлюване джерело енергії. Він може працювати вдень і вночі, взимку та влітку, на півночі й на півдні. Але вітер — дуже розсіяний енергоресурс. Основні параметри вітру — швидкість і напрямок. Вітрові двигуни не забруднюють навколишнє середовище. Найкраще вони працюють там, де дмуть сильні вітри. Запаси вітрової енергії, по суті, безмежні. Ця енергія відновлювана: на відміну від теплових станцій, вітроенергетика не використовує багатство надр. Вітроенергетична станція — це вітроенергетична установка, що перетворює кінетичну енергію вітрового потоку на електричну. Для нормальної роботи вітрових двигунів швидкість вітру не має бути менше 4–5 м/с, а краще, коли вона становить 6–8 м/сек.
 
В Україні такими зонами є узбережжя Чорного моря, особливо Крим, Карпати, південні степові простори. Піонером будівництва ВЕС у нашій країні був видатний український учений та інженер, один з основоположників космонавтики Юрій Кондратюк. Побудована ним 1931 року поблизу Севастополя ВЕС потужністю 100 кВт забезпечувала струмом міську мережу понад 10 років.
 
Широко використовують енергію вітру Данія і США. Під час роботи ВЕС навколишнє середовище не зазнає забруднень. Єдині негативні наслідки — це низькочастотний шум (гудіння та загибель птахів, які потрапляють у лопаті).
 
1999 року в Україні почали працювати 5 ВЕС.
 
У ч и т е л ь. Слово має експерт, який вивчав питання «Сонячна енергія».
 
Виступ учня
 
Наша група, яка об’єднує сотні науковців, уже більше 30 років займається вивченням цього питання. Сонце — невичерпне джерело енергії, щомиті дає Землі 80 трильйонів кіловат. Це в кілька тисяч разів більше, ніж усі електростанції світу — потрібно лише скористатися нею. У Тибеті, найближчої до Сонця частині нашої планети, сонячну енергію вважають своїм багатством. Сьогодні в Китаї побудовано вже понад 50 тисяч геліопечей. Сонячною енергією опалюють будинки, теплиці. Хоча сонячна енергія й безкоштовна, одержання електрики з неї не завжди дешевше. Тому фахівці постійно вдосконалюють сонячні системи, щоби зробити їх ефективнішими.
 
Це стало можливим завдяки використанню двошарової конструкції. Верхній шар складається з галій арсеніду. Він поглинає випромінювання видимої частини спектра. Нижній шар складається з галій антимоніду й зумовлює інфрачервоне випромінювання, що зазвичай утрачається. Крім того, високої ефективності досягають завдяки спеціальному покриттю, що заломлює світло. СЕС не забруднюють середовища, щоправда, майбутні потужності СЕС на сонячних батареях займатимуть великі площі Землі.
 
Умови України за надходженням сонячної енергії на 1 м2 поверхні схожі з багатьма країнами Європи, в яких використовують сонячні колектори. В Україні річне надходження сонячного випромінювання становить у середньому 3500–5000 мДж/м2. Звісно, у деяких районах такі показники є значно вищими, зокрема в Сімферополі, Одесі, Донецьку, Києві, Львові. Для використання сонячної енергії існують промислові й експериментальні об’єкти — теплові геліотехніки в Києві, Криму, Херсоні. Одну з таких СЕС споруджено в Криму біля Керчі потужністю 1200 кВт. Це станція баштового типу. У центрі кола діаметром 500 м встановлено башту заввишки 70 м з парогенератором на верхівці. Башту оточують 1600 рухомих дзеркал. Стежачи з допомогою ЕОМ за рухом Сонця, вони спрямовують його промені на парогенератор, нагріваючи при цьому воду до пари температурою 300 °С. Пара рухає турбіну з генератором.
 
У ч и т е л ь. Слово має експерт, який вивчав енергію підземної теплоти.
 
Виступ учня
 
Перспективною є енергія підземної теплоти. Потужність геотермальних станцій (ГТС) у світі перевищила 5000 мВт. Найбільших успіхів в освоєнні теплоти земних надр досягли США, Італія, Ісландія, Нова Зеландія, Росія. В Україні ця галузь енергетики почала розвиватися порівняно недавно. Перша свердловина з’явилася в Криму наприкінці 1980-х років. Відтоді на півострові було споруджено ще 12 ГТС. Остання з ГТС, що має потужність 5 мВт, здатна обігріти 5000 квартир. Найближчим часом планують спорудити ще дві потужні станції біля Керчі на Тарханкутському півострові.
 
Енергію підземної теплоти сьогодні використовують для теплопостачання спортивного комплексу «Закарпаття» в м. Берегове, теплично-парникових господарств Присивашшя, для обігрівання будинків і в бальнеології на Саксько-Євпаторійських курортах. Проте масштаби використання підземної теплоти в Україні зовсім не відповідають її потенційним можливостям. Відомо, що запаси теплоти, зосередженої в районі лише однієї Закарпатської геотермальної аномалії, рівноцінні промисловим запасам кам’яного вугілля шести таких вугільних басейнів, як Львівсько-Волинський.
 
У ч и т е л ь. Слово має експерт, який вивчав питання біотехнології та утилізації відходів.
 
Виступ учня
 
Для свого існування людина добуває корисні копалини, вирубує ліс, використовує воду. Обсяг видобутку корисних копалин кожні 15 років подвоюється, проте лише 10 % сировини, яку видобувають із надр планети, перетворюється на готову продукцію, а решта 90 % — відходи, що забруднюють біосферу. Однак людина винайшла способи використання вторинних ресурсів, які за належного підходу можуть виконувати функцію альтернативних джерел тепло- й електроенергії.
 
Відходи рослинної біомаси в Україні щорічно становлять 40 млн т, що є еквівалентом 20–30 млрд м3 газу.
 
Такі відходи, як вуглевідвали, є природними й техногенними джерелами низькопотенційної енергії температурою 5–40 °С (із допомогою теплопомпових агрегатів (ТПА), які використовують у системах опалення та вентиляції промислових цехів). Україна може отримати додатково 4900 мВт, тому сучасні підходи до використання відходів вугільної промисловості можуть надати Україні додаткові, достатньо дешеві джерела енергії.
 
Крім того, не слід забувати про підземну газифікацію вугілля.
 
Ще одним традиційним паливним резервом України є родовища родючих сланців. Найбільшим готовим до розробки родовищем є Балтійське (межа Черкаської та Кіровоградської областей). Воно являє собою 600-метрову воронкоподібну западину діаметром 20–25 км.
 
Щорічні відходи тваринництва та птахівництва в Україні сягають 32 млн т сухих відходів. Гній — це джерело енергії. Свиноферми, корівники є активними забруднювачами навколишнього середовища. Так, в Англії розробили технологію з перетворення гною на електроенергію. Відходи від ферм по трубопроводу йдуть на електростанцію, де в спеціальному реакторі проходять біологічну переробку. Газ, що утворюється, використовують для одержання електроенергії, а перероблені відходи — для добрива. Одним із найбільш нетрадиційних видів використання відходів є одержання електроенергії зі сміття. Розкладаючись на смітниках, сміття виділяє газ, 50–55 % якого — це метан, а 45–50 % — вуглекислий газ. Раніше виділений газ просто отруював повітря, а тепер у таких країнах, як США, Японія, Китай, Індія, Румунія, використовують так звану технологію метанобактерій. Ці мікроорганізми активно розмножуються в будь-яких органічних рештках, продукуючи біогаз. Технологія дуже проста. Бетонні ємності або колодязі наповнюють сміттям, листям, тирсою, гноєм. Ємність має бути щільно закрита, щоби не було доступу кисню.
 
Газ, що утворився в результаті бродіння, відводять у приймальний пристрій або безпосередньо в газову плиту.
 
V. Систематизація й узагальнення знань
 
У ч и т е л ь. Ефективне використання енергії залежить від політики держави в галузі енергозбереження. В Україні створено декілька національних програм, спрямованих на ефективне споживання енергії у промисловості й побуті, зміну ставлення громадськості до сучасних проблем енергозбереження та екології. Освіту в галузі енергозбереження слід вважати безупинним процесом, який починається в сім’ї й триває в школі й на робочому місці. Лампочка 100 Вт протягом 10 годин витрачає 1 кВт годин електроенергії. Цієї електроенергії вистачило би для одержання 30 кг нафти, або 15 кг залізної руди, або виробництва 40 кг цукру. На жаль, сьогодні вживають недостатньо заходів з енергозбереження. Суспільство не бере в цьому активної участі, тому потрібно проводити агітаційну роботу.
 
  • Які прості заходи може вжити будь-яка людина з метою збереження енергії?
Можливі відповіді учнів
  • Ремонт вікон і дверей;
  • заміна побитого скла в рамах;
  • заповнення проміжків у рамах між стінами;
  • встановлення теплоізоляційних матеріалів у віконні рами;
  • наклеювання на двері матеріалів, які затримують протяги;
  • пропагування заходів із заощадження електроенергії й тепла.
 
VI. Підбиття підсумків уроку
 
У ч и т е л ь. На сьогоднішньому уроці ми ознайомилися з особливостями розвитку енергетики, з альтернативними видами енергії, способами її заощадження. Сподіваюся, що отримані знання ви використовуватимете в повсякденному житті, бережливо ставитиметеся до природних ресурсів, будете справжніми господарями країни.
 
Dounload PDF

Відгуки читачів