Конспект интегрированного урока по химии и физике "поиск альтернативных источников энергии". Нетрадиционные уроки физики в школе Остаток после перегонки нефти

"ЭНЕРГЕТИКА И ЭКОЛОГИЯ"

Урок работы в базово-перекрестных группах

Я использую свои знания

и признаю их важность.

Я вкладываю свое понимание

И чувствую себя причастным.

На основе китайского пословица

Цель. Обобщить и систематизировать знания учащихся о различных типах электростанций, принцип их действия, энергетические преобразования; продолжить формировать умения анализировать, сравнивать, делать самостоятельно выводы, работать с научной литературой; воспитывать экономическое и экологическое мышление, умение работать в коллективе, толерантность, стремление к пополнению знаний.

Тип урока. Урок обобщения и систематизации знаний.

Оборудование. Магнитофон, электрический чайник, плакаты со схематическим изображением электростанций разных типов, таблицы для сравнительной характеристики различных типов электростанций, цветные маркеры, дидактический материал с информацией о определенный тип электростанции, атласы «Экономическая и социальная география мира», пронумерованные цветные карточки.

Методические советы. Упражнения, которые учат детей формулировать и высказывать свои мысли, слушать других и принимать решения на основе рациональных размышлений, помогают в учебе демократического образа мышления. Исследования свидетельствуют, что введение методов групповой работы является эффективным для предотвращения отчужденности между учениками. Деление на группы целесообразно сделать на предыдущем уроке, а каждой группе дать домашнее задание найти и обработать материалы о определенный тип электростанции. На занятиях должна преобладать деятельность учащихся, они должны работать с приборами, справочниками, схемами, потому что именно такая деятельность связана с активным мышлением.

Используя новые педагогические методы наряду с традиционными, мы можем помочь ученикам в развитии мышления, одновременно обучая их уважать права других и работать вместе для достижения общей цели. «Знания только тогда знания, когда они добыты усилиями своего ума, а не памятью» (Л. Толстой).

Урок предполагает использование активных методов обучения, в частности, метод работы в базово-перекрестных группах и метод «дерево решений».

Метод базово-перекрестных групп. Учитель проводит разделение на базовые группы, в которых учащиеся прорабатывают материал определенного типа (каждая группа - другой). После этого учитель формирует новые перекрестные группы таким образом, чтобы в их состав входили представители из каждой предыдущей базовой группы. В этих группах ученики обучают друг друга, передавая им знания, полученные в базовых группах.

Деление на группы можно проводить различными способами. Например, раздать учащимся карточки разного цвета, на которых написаны цифры 1, 2, 3, 4, 5, 6. Базовые группы формируются по цветам карточек, перекрестные - за цифрами. Можно на небольших листах бумаги написать символы А1, А2, А3, А4, А5, А6, Б1, Б2,... и т.д. к Е6. Базовые группы формируются по буквам, перекрестные - за цифрами. Количество участников группы не должно превышать 6 человек.

Метод «дерево решений». Каждая группа получает для заполнения таблицы большого формата с нарисованным «деревом решений» проблемы, которая рассматривается) и фломастеры. Во время работы участники группы записывают недостатки и преимущества каждого варианта, а затем принимают решение о путях решения проблемы. После завершения работы представители каждой группы сообщают результаты работы своих групп.

Ход урока

I. Актуализация опорных знаний учащихся

(В классе тихо звучит музыка, на демонстрационном столе стоит электрический чайник, в котором греется вода, над классной доской горит лампа, ученические столы расставлены для работы в группах.)

Учитель. Дорогие друзья, начнем сегодня наш урок необычно. Сначала попьем чаю, а затем будем работать. Наш лаборант уже давно включил электрочайник, и вода вот-вот закипит. (Неожиданно гаснет свет, затихает музыка, выключается чайник. Лаборант подходит к учителю и тихо что-то ему говорит.)

Учитель. Что случилось?

Ученики. Нет тока в сети.

Учитель. Жаль... Не удастся нам сейчас попить чая. А скажите, пожалуйста, откуда берется ток в электрической сети нашего класса, наших квартир?

Ученики. Вырабатывается на электростанциях.

Учитель. Правильно. А какие вы знаете электростанции?

Ученики. ГЭС, ТЭС, АЭС, альтернативные (солнечные, ветряные, приливные, геотермальные, биогазовые).

(Когда ученики называют электростанцию определенного типа, учитель или ассистент вывешивает на доске плакаты со схематическим изображением электростанции этого типа.)

II. Мотивация учебной деятельности

Учитель. Энергия является основой жизни человеческого общества и его прогрессивное развитие связано с непосредственным ростом энергопотребления. Это потребление возросло в течение XX века. более чем в 100 раз, при этом органического топлива было сожжено во много раз больше, чем за все предыдущее время. Какие же перспективы ожидают нас в XXI веке?

Человечество все больше осознает свою ответственность за сохранение окружающей среды, за чистоту нашей планеты. Научно-технический прогресс, повышение комфортности жизни и связанный с ним рост энергопотребления - объективные вещи. Но это не означает, что они должны достигаться любой ценой. Использование только традиционных источников энергии (нефти, газа, ядерного топлива) разрушает и загрязняет землю, водные ресурсы и воздух. Вместе с тем, более 1 кВт на каждый квадратный метр постоянно обеспечивает нам днем свет неисчерпаемого, экологически безупречного и общедоступного природного источника - Солнца. Достижения технологии уже сейчас дают возможность использовать его для выработки электроэнергии, стоимость которой приближается к традиционной. Рядом интенсивно развиваются во многих странах также ветроэнергетика и энергетика биомассы, которые родственны солнечной. Сегодня, несомненно, основной экономической проблемой в мире является энергетический кризис. Социально-экономическое развитие каждой страны, в частности Украины, зависит от состояния его энергетики.

Итак, существуют методы выработки электроэнергии из органического и ядерного топлива (угля, нефти, природного газа, урана) и использования возобновляемых источников энергии (гидравлической, солнечной, ветровой, приливной, геотермальной и других). Каким из них отдать предпочтение? Тема нашего урока - «Энергетика и экология».

III . Обобщение и систематизация знаний

На этом этапе урока мы будем работать таким образом. В предыдущем году мы с вами образовали группы, каждая из которых получила домашнее задание: подготовить сообщение об определенном типе электростанций. Итак, прошу сейчас сесть группами за столы (на столах стоят таблички разного цвета). К сообщениям, которые вы подготовили дома, вы получите еще дополнительную информацию (см. приложение). Ваша задача - обработать этот материал, обсудить его и ответить на следующие вопросы (вопросы написаны на доске или в виде плаката).

1. Какой принцип действия электростанции?

2. Какие энергетические преобразования происходят на данной ЭС?

3. Влияние данной ЭС на экологию?

4. В каких местах преимущественно расположены электростанции данного типа?

На выполнение этой работы отводится 8 минут.

(Пока ученики работают, учитель следит за их работой и при необходимости оказывает помощь.)

Учитель (через 8 мин). Прошу прекратить обсуждение. Дальнейшую нашу работу проводим следующим образом. На ваших цветных карточках написаны различные цифры. Итак, попрошу учеников посмотреть, какая цифра написана на карточке и сесть за стол с соответствующим номером.

Теперь вы должны рассказать друг другу о тот тип ЭС, который выучили в предыдущей группе. Затем заполнить таблицу, которую вы получите, и принять решение: какая из станций является наиболее экономичной и экологичной? На выполнение этого задания отводится 15 минут.

(Через 15 мин. группы вывешивают на доске свои таблицы с закрытым полоской бумаги решением.)

Учитель. Прошу кого-то из членов группы прокомментировать свою таблицу, не зачитывая решение.

(Группы по очереди представляют таблицы. Когда все группы отчитались, учитель открывает все решения и зачитывает их. На основе этих решений ученики делают обобщения, какая электростанция является наиболее экономичной и экологичной.)

Учитель. Следовательно, электрическая энергия - это следствие развития цивилизации. Она дает нам возможность просматривать телепередачи, слушать радио, пользоваться многими устройствами. Но скажите, о чем всегда следует помнить, пользуясь любым достижением цивилизации?

Ученики. О влиянии этих достижений на окружающую среду.

Учитель. Сейчас я хочу предложить один интересный эксперимент. Выясним, кто из вас может отказаться от благ цивилизации ради сохранения окружающей среды. Прошу всех закрыть глаза и поднять руку, кто готов это сделать. Спасибо.

(Учитель оценивает и комментирует работу учащихся, их умение работать с научным материалом, анализировать, делать выводы, отмечает активную работу на уроке, интересные и содержательные сообщения. Задает домашнее задание.)

Приложение

Гидроэлектростанция (ГЭС)

Энергетика - отрасль хозяйства, которая производит энергию - имеет важное Значение для развития экономики, науки и культуры страны. Сейчас значительный удельный вес по выработке электроэнергии имеют механические источники энергии - ГЭС. Впервые человек использовала энергию воды с помощью водяного колеса. В современной ГЭС вода со значительной скоростью устремляется на лопатки турбин. Вода через защитную сетку и регулирующий затвор течет стальным трубопроводом к турбине, над которой установлен генератор. Механическая энергия воды посредством турбины передается генераторам, в которых преобразуется электрическую. После выполнения работы (вращения турбины) вода вытекает в реку тоннелем, постепенно расширяется.

Затраты на строительство ГЭС нешуточные, но они компенсируются тем, что не ведет себя платить (по крайней мере, в явной форме) за источник энергии - воду. Мощность современных ГЭС превышает 100 МВт, а КПД составляет 95%. Такая мощность достигается за незначительных скоростей вращения ротора, поэтому современные гидротурбины поражают своими размерами. Турбина - энергетически очень выгодная машина, поскольку вода легко и просто меняет поступательное движение на вращательное.

Строительство плотины на реке дает возможность создать значительную разницу уровней воды низших и высших от ГЭС вдоль течения реки, то есть между верхним и нижнем бьефах. Иногда эта разница уровней достигает более 100 м. Вода верхнего бьефа падает со значительной высоты на лопасти гидротурбины, вращает ее, а вместе с ней вращает генератор электроэнергии, который соединен с турбиной. Мощность любой ГЭС зависит от разности уровней воды верхнего и нижнего бьефов и от! количества кубометров воды, проходящей за 1 с через лопасти турбин станции: чем она больше, тем мощнее ГЭС.

Одним из принципов гідроелектробудування является максимальное использование И гидроэнергии рек. Согласно этому принципу, на реках строятся не отдельные ГЭС, а каскады таких станций и создаются водохранилища для регулирования годового стока вод. Сток большинства рек неравномерен в течение года. Так, в Днепре в период весеннего паводка, то есть примерно в течение одного месяца, И в море стекала половина всех водных запасов реки, в летние месяцы уровень воды резко снижался. Вследствие этого ГЭС летом работала с половинной мощностью. Создание большого водохранилища возле ГЭС резко изменило положение. Теперь весенние воды Днепра уже не стекают без всякой пользы в море, а сохраняются в водохранилище, а затем планомерно используются в течение года гидростанциями. Это позволило не только увеличить выработку электроэнергии, но и снимать пиковые нагрузки в энергосистеме района размещения ГЭС. Современные ГЭС строят с таким расчетом, чтобы с их помощью комплексно решались задачи выработки электроэнергии, орошения земель, водоснабжения и тому подобное.

Отметим, что ГЭС имеют по крайней мере два преимущества перед ТЭС и АЭС:

1. отсутствие во время работы затрат на топливо, вследствие чего их электроэнергия в 4-8 раз дешевле электроэнергии, производимой на ТЭС и АЭС;

2. гидроэнергия рек, что используется на ГЭС, воспроизводится естественно, а ископаемые энергоресурсы не воспроизводятся.

Гидроэнергетические технологии имеют немало преимуществ, но есть и значительные недостатки. Например, низкие водные ресурсы во время засухи могут серьезно влиять на количество произведенной энергии. Это может стать значительной проблемой там, где гидроэнергия составляет значительную часть в энергетическом комплексе страны; строительство плотин является причиной многих проблем: переселение жителей, заиления водохранилищ, водных споров между соседними странами, значительной стоимости этих проектов. Строительство ГЭС на равнинных реках приводит к затоплению больших территорий. Значительная часть площади водоемов, образующихся, - мелководье. В летнее время за счет солнечной радиации в них активно развивается водная растительность, происходит так называемое «цветение» воды.

Плотины препятствуют миграции рыб. Багатокаскадні ГЭС превращают реки на ряд озер, где возникают болота. В этих реках гибнет рыба, а вокруг них меняется микроклимат, еще больше разрушая природные экосистемы.

Теплоэлектростанция (ТЭС)

Энергия человека издавна была направлена на поиски средств облегчения выполнения необходимых для ее существования работ. Для этого использовались всевозможные инструменты и механизмы, прирученные животные, но только тепловая машина резко расширила возможности человека, ускорила технический прогресс.

Тепловая машина - это система, которая позволяет преобразовать тепловую энергию в другие формы энергии - механическую, электрическую.

На тепловых ЭС энергия, которая выделяется во время сгорания разлых видов топлива - угля, газа, нефти, торфа, горючих сланцев с помощью электрогенераторов, приводимых во вращение паровыми и газовыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания, преобразуется в электрическую энергию. Большинство современных мощных ТЭС является паротурбінними. В паровой турбине нагретая (до 500-560°С) и сжатая (до 2,4·107 Па) пара выходит из сопла, расширяется. Объем пара возрастает, а давление соответственно падает, при этом потенциальная энергия сжатой пара превращается в кинетическую. Пар выходит из сопла со значительной скоростью, ударяется в лопатки диска турбины, закрепленной на валу, и быстро вращает их, при этом кинетическая энергия пара передается ротору турбины. Вал турбины жестко связан с валом электрогенератора, и поэтому турбина приводит во вращение ротор генератора, вследствие чего и производится электрическая энергия.

Большая часть энергии топлива теряется вместе с горячим (отработанной) парой. Эту отработанную на турбинах горячую пароводяну смесь используют для отопления жилых помещений и производственных нужд, что повышает коэффициент полезного действия тепловых электроцентралей, (ТЭЦ). Следует заметить, что на ТЭЦ 80% энергии сгорания топлива используют эффективно.

Во время сгорания топлива в тепловых двигателях выделяются вредные вещества карбон (IV) оксид, соединения Азота, соединения Свинца, а также выделяется в атмосферу значительное количество теплоты. Кроме того, применение паровых турбин на ТЭС требует отвода больших площадей под пруды, в которых охлаждается отработанный пар. Ежегодно в мире сжигается 5 млрд. тонн угля 13,2 млрд. тонн нефти, это сопровождается выбросом в атмосферу 2·1010 Дж. теплоты. Запасы органического топлива на Земле распределены крайне неравномерно, и при теперешних темпах потребления угля хватит на 150-200 лет, нефти - на 40-50 лет, а газа - примерно на 60 лет. Весь цикл работ, связанных с добычей, транспортировкой и сжиганием органического Топлива (главным образом угля), а также образованием отходов, сопровождается выделением значительного количества химических загрязнителей. Добыча угля связан с значительным засолением водных резервуаров, куда сбрасываются воды из шахт. Кроме этого, в воде, откачиваемой, содержатся изотопы Радия и Радон. ТЭС, хотя и имеет современные системы очистки продуктов сжигания угля, выбрасывает за год в атмосферу по разным оценкам от 10 до 120 тыс. тонн оксидов серы, 2-20 тыс. тонн оксидов Азота. Кроме того, образуется более 300 тыс. тонн золы, которая содержит около 400 т токсичных металлов (мышьяка, кадмия, свинца).

Можно отметить, что ТЭС, работающая на угле, выбрасывает в атмосферу больше радиоактивных веществ, чем АЭС такой же мощности. Это связано с выбросом различных радиоактивных элементов, содержащихся в угле в виде вкраплений (радий, торий, полоний и др). Для количественной оценки воздействия радиации вводится понятие «коллективная доза», т. е. произведение значения дозы на количество населения, которое подверглось воздействию радиации (он выражается в человеко-зівертах). Оказалось, что в начале 90-х годов прошлого века ежегодная коллективная доза облучения населения Украины за счет тепловой энергетики составляла 767 чел зв. и за счет атомной - 188 чел зв.

В наше время в атмосферу ежегодно выбрасывается 20-30 млрд. тонн оксида Углерода. Прогнозы свидетельствуют, что при сохранении таких темпов в будущем к середине века средняя температура на Земле может повыситься на несколько градусов, что приведет к непредвиденным глобальных климатических изменений.

Сравнивая экологическую действие различных энергоисточников, необходимо учесть их влияние на здоровье человека. Высокий риск для работников в случае использования угля связан с его добычей в шахтах, транспортировкой и с экологическим воздействием продуктов его сжигания. Последние две причины касаются нефти и газа и влияют на все население. Установлено, что глобальное влияние выбросов от сжигания угля и нефти на здоровье людей действует примерно так же, как авария типа Чернобыльской, что повторяется раз в год. Это - «тихий Чернобыль», последствия которого непосредственно невидимые, но постоянно влияют на экологию. Концентрация токсичных примесей в химических отходах стабильная, и в конце концов все они перейдут в экосферу.

Атомная электростанция (АЭС)

Основа атомной энергетики - атомные электростанции, преобразующие ядерную энергию в электрическую. АЭС используют теплоту, выделяющееся в ядерном реакторе в результате цепной реакции деления ядер тяжелых элементов, преимущественно 235U , 238U , 239Pb . Затем, как и на обычных ТЭС, тепловая энергия превращается в электрическую. При конечном делении 1 г изотопа урана или плутония высвобождается примерно 22,5 МВт час. энергии, что равноценно энергии 2,8 т условного топлива.

Принцип работы АЭС такой: ядерный реактор, защищенный бетоном, содержит цилиндры (стержни), внутри которых находится уран. Урановые стержни-блоки находятся в воде, которая одновременно является и замедлителем, и теплоносителем. Вода находится под большим давлением и поэтому может быть нагрета до очень высокой температуры (около 300°С). Такая горячая вода из верхней части активной зоны реактора поступает по трубопроводам в парогенератор (который также наполнен водой, которая испаряется), охлаждается и возвращается по трубопроводу в реактор. Насыщенный пар из парогенератора через трубопровод поступает в паровую турбину и после отработки возвращается обратно другим трубопроводом. Турбина вращает электрический генератор, ток от которого поступает в распределительное устройство, а затем - во внешнюю электрическую цепь. Ход цепной реакции регулируется стержнями из веществ, которые хорошо поглощают нейтроны.

От ввода в действие первой АЭС прошло более 45 лет. За это время в технике АЭС произошли серьезные изменения: резко возросли мощности ядерных реакторов, повысились технико-экономические показатели АЭС. Сейчас для районов, удаленных от ресурсов химического топлива, себестоимость 1 кВт час. для АЭС меньше, чем для тепловых электростанций. Поэтому, несмотря на несколько более высокую стоимость оборудования для АЭС, их общие экономические показатели в этих условиях, лучше, чем для тепловых электростанций. Запасов ядерного топлива в энергетическом эквиваленте в сотни раз больше, чем органического. АЭС практически не выделяют в атмосферу химических загрязнителей. Если за их нормальной работой понимать такой режим эксплуатации, при котором дополнительная доза облучения от станции не превышает значений флуктуаций естественного фона, то, как правило, это условие соблюдается. В целом реальный радиационное воздействие АЭС на природную среду значительно (в 10 и более раз) меньше допустимого. Если учесть экологическую действие различных энергоисточников на здоровье людей, то среди не возобновляемых источников энергии риск от АЭС, которые нормально работают, минимальный как для работников, деятельность которых связана с различными этапами ядерного топливного цикла, так и для населения. Глобальный радиационный вклад атомной энергетики на всех этапах ядерного топливного цикла в настоящее время составляет около 0,1% естественного фона и не превысит 1% даже за интенсивного ее развития в будущем.

Добыча и переработка урановых руд также связаны с неблагоприятной экологической действием. Но главной проблемой остается захоронение высокоактивных отходов. Объем особо опасных радиоактивных отходов составляет около одной стотысячной части общего количества отходов, среди которых высокотоксичные химические элементы и их устойчивые соединения. Разрабатываются методы их концентрации, надежного связывания и размещения в устойчивых геологических формациях, где по расчетам специалистов, они могут удерживаться на протяжении тысячелетий.

Серьезным недостатком атомной энергетики является радиоактивность используемого топлива и продуктов его деления. Это требует создания защиты от различного типа радиоактивного излучения, что значительно повышает стоимость энергии, которую вырабатывают АЭС. Кроме этого, еще одним недостатком АЭС является тепловое загрязнение воды, то есть ее нагрева.

Интересно отметить, что, по данным группы английских медиков, лица, которые работали в течение 1946-1988 гг. на предприятиях британской ядерной промышленности, живут в среднем дольше, а уровень смертности среди них от всех причин, включая рак, значительно ниже. Если учитывать реальные уровни радиации и Концентрации химических веществ в атмосфере, то можно утверждать, что влияние последних на флору в целом достаточно значительный по сравнению с воздействием радиации.

Приведенные данные свидетельствуют, что при нормальной работы энергетических установок экологическое воздействие атомной энергетики в десятки раз ниже, чем тепловой.

Неисправимым бедствием для Украины остается Чернобыльская трагедия. Но она больше касается того социального строя, который ее породил, чем атомной энергетики.

Альтернативные электростанции

Рост масштабов использования электрической энергии, обострение проблем охраны окружающей среды значительно активизировали поиски экологически чистых способов выработки электроэнергии. Интенсивно разрабатываются способы использования топливной возобновляемой энергии - солнечной, ветряной, геотермальной, энергии волн, приливов и отливов, энергии биогаза и тому подобное. Источники этих видов энергии - неисчерпаемы, но нужно разумно оцени, смогут ли они удовлетворить все потребности человечества.

Ветровые электростанции (ВЭС)

По оценкам различных авторов, общий ветроэнергетический потенциал Земли составляет 1200 ТВт, однако возможности использования этого вида энергии в различных районах Земли неодинаковы. Новейшие исследования направлены преимущественно на выработку электрической энергии за счет энергии ветра. Строятся ВЭС преимущественно постоянного тока. Ветряное колесо приводит в движение динамо-машину - генератор электрического тока, который одновременно заряжает параллельно соединенные аккумуляторы.

Сегодня ветроэлектрические агрегаты надежно снабжают током нефтяников; они успешно работают в труднодоступных районах, на дальних островах, в Арктике, на тысячах сельскохозяйственных ферм, где нет поблизости крупных населенных пунктов и электростанций. Широкому применению ветроэлектрических агрегатов в обычных условиях пока препятствует их высокая себестоимость. При использовании ветра возникает серьезная проблема:

избыток энергии в ветреную погоду и недостаток ее в период безветрия. Использование энергии ветра осложняется тем, что ветер имеет малую плотность энергии, а также изменяется его сила и направление. Ветроустановки, как правило, используют в тех местах, где хороший ветровой режим. Для создания ветроустановок большой мощности необходимо, чтобы ветродвигатель имел большие размеры, кроме того, воздушный винт нужно поднять на достаточную высоту, поскольку на большей высоте ветер более устойчивый и имеет большую скорость. Только одна электростанция, работающая на органическом топливе, может заменить (по количеству произведенной энергии тысячи ветряных турбин. В Украине лучшие условия для сооружения ВЭС есть в Крыму.

Энергия приливов и отливов

Веками люди размышляли над причиной морских приливов и отливов. Сегодня мы достоверно знаем, что могучее природное явление - ритмичное движение морских вод вызывают силы притяжения Луны и Солнца. Энергия приливов огромна, ее суммарная мощность на Земле составляет около 1 млрд. кВт, что больше суммарной мощности всех рек мира.

Принцип действия приливных электростанций очень простой. Во время прилива вода, вращая ротор гидротурбины, заполняет водоем, а после отлива она из водоема выходит в океан, снова вращая ротор турбины. Главное - найти удобное место для установки плотины, в котором высота прилива была бы значительной. Строительство и эксплуатация электростанций на море - сложная задача. Морская вода вызывает коррозию большинства металлов, детали установок обрастают водорослями. В Украине условий для использования энергии приливов и отливов нет.

Энергия Солнца

Тепловой поток солнечного излучения, которое достигает Земли, очень большой. Он более чем в тысячи раз превышает суммарное использование всех видов топливно-энергетических ресурсов в мире.

Среди преимуществ солнечной энергии - исключительная экологическая чистота. Солнечная энергия поступает на всю поверхность Земли, только полярные районы планеты страдают от ее недостатка. То есть практически на всем земном шаре только облака и ночь мешают пользоваться ею постоянно. Такая общедоступность делает этот вид энергии невозможным для монополизации, в отличие от нефти и газа. Конечно, стоимость 1 кВт час. солнечной энергии значительно выше, чем полученная традиционным методом. Лишь пятая часть солнечного света преобразуется в электрический ток, но эта доля все растет благодаря усилиям ученых и инженеров.

Поскольку энергия солнечного излучения распределена по большой площади (иными словами, имеет низкую плотность), любая установка для прямого использования солнечной энергии должна иметь а собирающий устройство с достаточной поверхностью. Простейшее устройство такого рода - плоский коллектор - черная плита, хорошо изолированная снизу.

Она прикрыта стеклом или пластмассой, которая пропускает свет, но не пропускает инфракрасное тепловое излучение. В пространстве между плитой и стеклом чаще всего размещают черные трубки, в которых течет вода, масло, воздух, оксид серы (IV) и тому подобное. Солнечные лучи, проникая через стекло или пластмассу в коллектор, поглощается черными трубками и плитой и нагревает рабочее вещество в трубках. Тепловое излучение не может выйти из коллектора, поэтому температура в нем значительно выше (на 200-3000С), чем температура окружающего воздуха. В этом проявляется так называемый парниковый эффект. Более сложным коллектором, стоимость которого значительно выше, есть вгнуте зеркало, которое сосредоточивает падающее излучение в малом объеме около определенной геометрической точки - фокуса. Благодаря специальным механизмам коллекторы такого типа постоянно повернуты к Солнцу. Это дает возможность собирать значительное количество солнечных лучей. Температура в рабочем пространстве зеркальных коллекторов достигает 3000°С и выше. Существуют электростанции несколько иного типа. По мнению специалистов, наиболее привлекательной идеей относительно преобразования солнечной энергии является использование фотоэлектрического эффекта в полупроводниках. Однако поверхность солнечных батарей для обеспечения достаточной мощности должна быть довольно значительной (для суточного выработки 500 МВ необходима поверхность площадью 500000 м2), что достаточно дорого. Солнечная энергетика относится к наиболее материалоемких видов производства энергии. Крупномасштабное использование солнечной энергии влечет за собой гигантское увеличение потребности в материалах, а, следовательно, в трудовых ресурсах для добычи сырья, получения материалов, изготовление гелиостатов, коллекторов, другой аппаратуры, их перевозки. Эффективность солнечных электростанций в районах, удаленных от экватора, довольно мала через неустойчивые атмосферные условия, относительно слабую интенсивность солнечной радиации, а также ее колебания, обусловленные чередованием дня и ночи.

Геотермальная энергия

Геотермальная энергетика использует высокие температуры недр земной коры для выработки тепловой энергии. В некоторых местах Земли, особенно на краю тектонических плит, теплота выходит на поверхность в виде горячих источников - гейзеров и вулканов. В других областях подводные горячие источники протекают сквозь подземные пласты, и эту теплоту можно использовать через системы теплообмена. Исландия является примером страны, где широко используется геотермальная энергия.

Биогаз. Биотехнология

Сейчас разработаны технологии, которые дают возможность добывать горючие газы из биологического сырья в результате химической реакции распада высокомолекулярных соединений на низкомолекулярные за счет деятельности особых бактерий (которые принимают участие в реакции без доступа кислорода из воздуха).

Схема реакции: биомасса + бактерии => горючие газы + другие газы + удобрения.

Биомасса - это отходы сельскохозяйственного производства (животноводства, перерабатывающей промышленности). Основным сырьем для производства биогаза является навоз, который доставляют на биогазовую станцию. Главным продуктом биогазовой станции является смесь горючих газов (90% в смеси составляет метан). Эту смесь поставляют на электростанции.

Возобновляемые источники (кроме энергии воды, что падает) имеют общий недостаток: их энергия очень слабо сконцентрирована, а это создает немалые трудности для практического использования. Стоимость возобновляемых источников (не считая ГЭС) значительно выше, чем традиционных. Как солнечная, так и ветровая и другие виды энергии, могут успешно использоваться для выработки электроэнергии в диапазоне мощностей от нескольких до десятков киловатт. Но эти виды энергии неперспективные для создания мощных промышленных энергоисточников.

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №26 с углубленным изучением отдельных предметов» г. Нижнекамска Республики Татарстан

Подготовили учитель химии

Ларина Светлана Вячеславовна

и учитель физики

Кучукова Светлана Сергеевна

Нижнекамск 2010

Ларина Светлана Вячеславовна

учитель химии

учитель физики 2 квалификационной категории

МОУ «СОШ №26 с углубленным изучением отдельных

предметов»

Г. Нижнекамска Республики Татарстан

Интегрированный урок « Поиск альтернативных источников энергии » (химия, физика)
Цели урока: дидактические – создать условия для усвоения нового учебного материала, используя технологию критического мышления,проблемного обучения.образовательные : закрепить знания учащихся о свойствах, составе и применении основных природных источников углеводородов как основных источников энергии; познакомить учащихся с новыми источниками энергии;
развивающие – развивать мышление учащихся, умение анализировать, сравнивать, обобщать; формировать представление о процессе научного познания;воспитательные – воспитывать личностные качества, обеспечивающие успешность исполнительской деятельности(активность, увлеченность, наблюдательность); прививать культуру умственного труда;

Ключевые слова (написаны на доске) : нефть, природный и попутный газ, уголь, топливо, энергия, ветроэнергетика, гидроэнергетика, приливно-отливная энергетика, геотермальная энергетика, биоэнергетика.

1.Этап вызова: из ключевых слов определяется тема урока

«Поиск альтернативных источников энергии»

Учитель химии: Слова американского писателя Кристиана Боуви «Немногие умы гибнут от износа, по большей части они ржавеют от неупотребления» станут эпиграфом нашего урока. И это неслучайно. Чем больше человек думает, тем шире становится его кругозор, тем больше явлений он сможет объяснить. А для того, чтобы понять непонятное, надо знать очевидное. На доске написаны ключевые слова урока.

Давайте попробуем сформулировать тему нашего нетрадиционного интегрированного урока, который будут проводить учитель химии и физики.

«Поиск новых (альтернативных) источников энергии».

Для начала давайте вспомним все, что мы уже знаем о природных источниках углеводородов из курса химии.

Основной источник энергии- нефть 47%. Представим, что мы находимся на самом большом нефтеперерабатывающем заводе.

Вопрос к классу :

Что собой внешне представляет нефть и есть ли у этой жидкости температура кипения?

(Нефть – жидкость, черного цвета, маслянистая, с резким запахом, не смешивается с водой. Т. кипения у нее нет, есть интервал температур).

Можно ли выразить состав нефти одной формулой?(Нефть- это смесь углеводородов, поэтому состав нефти непостоянный)

Какие способы переработки нефти вам известны?

Какие продукты первичной переработки нефти вам известны?

Вопрос к классу: Почему при отравлении нефтепродуктами противопоказано принятие жиров, растительного масла, яиц?

Ответ: У/в растворяются в жирах, задерживаются в организме, и тем самым дольше оказывают их разрушающее действие.

Вопрос к классу :

Почему в состав нефти практически не входят алкены, алкины и малые циклы?

Ответ. Перечисленные углеводороды – значительно более реакционноспособны, чем углеводороды, содержащиеся в нефти. Они плохо хранятся даже в течение нескольких лет – в реактивы-алкены, выпускаемые химической отраслью промышленности, добавляют специальные вещества-стабилизаторы, чтобы предотвратить их полимеризацию и окисление. Что же говорить про нефть, залежи которой существуют геологические отрезки времени. Конечно, данные углеводороды, даже если бы и содержались в нефти, давно превратились бы в менее реакционноспособные вещества (в условиях, при которых залегает нефть, вероятнее всего, полимеризовались).

Учитель химии:

«Невидимое золото», «незримые сокровища», «кладовые голубого огня» - эти эпитеты посвящены природному и попутному нефтяному газу, который находится в залежах вместе с нефтью, растворен в ней или образует газовую шапку. Газ – удобное, экономичное, достаточно чистое в экологическом плане топливо и химическое сырье для получения пластмасс, волокон, удобрений, фреонов, лекарств, каучуков и др. 17% природного газа используется как источник энергии.

Каков же состав природного и попутного нефтяного газов?

Вопрос к классу: Написать уравнение реакции горения бытового газа пропана под кастрюлей борща на кухне?

Учитель химии: Геологические запасы органического топлива в мире более 80% приходится на долю угля, который становится все менее популярным. Замена всех АЭС в нашей стране на угольные ТЭС привела бы к 50-кратному увеличению числа преждевременных смертей по сравнению с последствиями аварии на Чернобыльской АЭС. Как вы думаете почему?

Итоги подводятся в виде самоконтроля (Ответы на слайде), ошибки комментируются

Тестовые задания по теме. Вариант I .

2. Нефть - это:

смесь предельных углеводородов с примесью минеральных веществ; сложная смесь различных углеводородов; смесь насыщенных углеводородов ряда метана, ароматических углеводородов и циклоалканов с примесью неорганических веществ; смесь газообразных, жидких и твёрдых углеводородов, которые можно разделить в процессе переработки.

3. Процесс термического разделения нефти на фракции называется:

крекинг; отгонка; риформинг перегонка; пиролиз.

4. Крекинг нефти – это:

процесс расщепления тяжёлых углеводородов нефти на лёгкие; термическое разделение нефти на фракции; процесс превращения парафинов и циклопарафинов в ароматические углеводороды; дегидрирование алканов.

5. Из предложенных продуктов переработки выберите те, которые получаются при перегонке нефти:

бензин коксовый газ; керосин; кокс; лигроин; красители; газойль; минеральные масла; мазут; бензол и его гомологи.

Вариант II .

1. Природными источниками углеводородов являются:

нефтяные газы, нефть, каменный уголь; многие минералы и горные породы; кокс, древесина.

2. Самой тяжёлой фракцией нефти является:

бензин, газойль, мазут, лигроин, соляровое масло.

3. Какой бензин обладает лучшими качествами:

бензин, полученный прямой перегонкой; крекинг-бензин; бензин, полученный при термическом крекинге.

4. Из предложенных продуктов и материалов выберите те, которые получают из нефти:

стекло; пластмассы, синтетические волокна; поваренная соль; бумага; органические растворители, лаки.

5.Остаток после перегонки нефти:

А) керосин

В) гудрон

Г) бензин

. Учитель: Вам раздали таблицы, в которых вы должны зафиксировать новую информацию, появившиеся вопросы, выводы.

У учащихся приготовлены таблицы для заполнения:

Узнал(а) новое

Неуклонное увеличение численности населения нашей планеты, беспрецедентно быстрое развитие производства в период НТР, нарастающее истощение запасов привычных источников энергии (угля хватит на 600 лет, нефти – на 90 лет, газа – на 50 лет, урана – на 27 – 80 лет), наконец, требования к сохранению окружающей среды заставляют людей искать новые источники энергии, прежде всего, располагающие возобновимыми или малоисчерпываемыми запасами. Человечество еще плохо использует возможности получения энергии из природных, практически неисчерпаемых источников: тепла земных недр и океана, энергии океанских и речных течений, приливов и волн, ветра.

Человечество потребляет огромное количество энергии. За год мы сжигаем от 9 до 20 млрд. тонн топлива. 75% всей потребляемой энергии составляют полезные ископаемые (34% - нефть, 25% - уголь, 19% - природный газ); 5% остальной потребляемой энергии – атомные ЭС; 6% - ГЭС; 11% - от других источников энергии.

Обратим внимание на те 17%, которые приходятся на возобновляемые источники энергии.

Несмотря на огромный потенциал возобновимых источников энергии их использование осложняется техническими сложностями, и потому по самым оптимистичным прогнозам за счет нетрадиционной энергетики удовлетворено не более 30% потребностей человечества в энергии.

Сейчас в РФ за счет нетрадиционных источников получают 1% энергии, что конечно очень мало. Мы на своем уроке хотим обратить внимание на эту проблему.

Учитель химии: Собственно альтернативные источники энергии уже и сейчас не только имеются, но и успешно используются для блага людей. Человечество в течение тысячелетий почти до XX века довольно интенсивно пользовалось энергией ветра для мореплавания, помола зерна, подъема воды и много другого. Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Климатические условия позволяют развивать ветроэнергетику на огромной территории- от наших западных границ до берегов Енисея..

Как вы думаете, почему прекратилось использование ветроэнергетики?

(В XX веке использование ветра практически прекратилось в связи с появлением тепловых двигателей и электромоторов.) Широкому применению ветроэлектрических агрегатов в обычных условиях препятствует и их высокая себестоимость. Однако в связи с истощением доступных запасов нефти и загрязнением окружающей среды интерес к ветроэнергетике в последние годы возродился и, вероятнее всего, будет расти. Сегодня в Дании действует более 2000 ветроэнергоустановок, и она является основным экспортером этого вида генераторов. Испания и Германия являются лидерами по Европе по использованию ветроэнергетики, ее прирост каждый год составляет 25%.

Швеция, например, к 2020 году полностью планирует отказаться от органических источников топлива и перейти на энергию из возобновляемых источников.

Исландия где-то к 2050 году.

Еще в конце 20-х гг. человечество начало использовать и гидротермальную энергию, т.е. энергию, источником которой служит разница температур морской воды из верхних и нижних горизонтов.

Благоприятны, например, условия для использования гидротермальной энергии на Кубе.

Как видим, Европа и не только она, доказала, что использовать альтернативные источники энергии не только необходимо, но и выгодно. Их нужно развивать, за ними будущее.

Вопрос к классу: Нашли ли вы информацию, какие альтернативные источники энергии используют или предлагают к использованию в различных странах мира?

Выступления учащихся: 1. Большинство источников восстанавливаемой энергии зависит от географических и природных факторов, которые различны в каждой стране. К примеру, энергия солнца и ветра больше представлена в Испании, чем в Австрии. В свою очередь, многочисленные реки и горы на территории Австрии больше подходят для строительства гидроэлектростанций.

2. По поручению первого заместителя председателя Правительства РФ Виктора Зубкова в Минрегионразвития 8 сентября 2009 года прошло первое заседание межведомственной рабочей группы по разработке и реализации проекта использования низкокачественной древесины и отходов лесопереработки в производстве биотоплива в Архангельской области.

3. В Норвегии построили первую в мире плавучую прибрежную полнофункциональную ветровую турбину. Турбина Hywind, весящая 5 300 тонн, имеет высоту 65 метров. Она располагается в 10 километрах от острова Кармой, что неподалеку от юго-западного побережья страны.

4. Американские ученые пишут, что "Бракованные" арбузы могут стать источником биотоплива

Сок оставленных на бахче из-за косметических дефектов арбузов может стать важным источником биотоплива - горючего на основе спиртов из естественного сырья, которым ради снижения выбросов пытаются заменить автомобильный бензин

5. Бабушка американского президента Барака Обамы примкнула к молодежной экологической программе Greenpeace "Солнечное поколение", популяризирующей использование солнечной энергии.Всего за три дня Солнце посылает на Землю столько энергии, сколько ее содержится во всех разведанных запасах ископаемых топлива, а за 1 сек-170 млрд Дж. Большую часть этой энергии рассеивает или поглощает атмосфера и толь ко треть ее достигает земной поверхности.

6. Электричество из асфальта: нанопокрытие превратит любую поверхность в солнечную батарею, считают российские ученые

Идея заключается в том, что, к примеру, поверхности тротуаров и автодорог могут быть заполнены молекулами пигмента, который собирает солнечный свет и преобразовывает его в «чистое» электричество или даже в топливо.

Учитель физики: Энергетическая проблема является одной из самых острых. Бурно развивающаяся экономика в XXI веке требует все больше энергозатрат.

Сегодня суммарное потребление тепловой энергии в мире составляет >200 млрд. кВт/ч в год, (эквивалентно 36 млрд. т усл. топлива). В России сегодня общее потребление топлива составляет около 5 % мирового энергобаланса. Основные причины, указывающие на важность скорейшего перехода к АИЭ:

* Глобально-экологический: сегодня общеизвестен и доказан факт пагубного влияния на окружающую среду традиционных энергодобывающих технологий (в т.ч. ядерных и термоядерных), их применение неизбежно ведет к катастрофическому изменению климата уже в первых десятилетиях XXI века.

* Политический: та страна, которая первой в полной мере освоит альтернативную энергетику, способна претендовать на мировое первенство и фактически диктовать цены на топливные ресурсы;

* Экономический : переход на альтернативные технологии в энергетике позволит сохранить топливные ресурсы страны для переработки в химической и других отраслях промышленности. Кроме того, стоимость энергии, производимой многими альтернативными источниками, уже сегодня ниже стоимости энергии из традиционных источников, да и сроки окупаемости строительства альтернативных электростанций существенно короче. Цены на альтернативную энергию снижаются, на традиционную - постоянно растут;

* Социальный: численность и плотность населения постоянно растут. При этом трудно найти районы строительства АЭС, ГРЭС, где производство энергии было бы рентабельно и безопасно для окружающей среды. Общеизвестны факты роста онкологических и других тяжелых заболеваний в районах расположения АЭС, крупных ГРЭС, предприятий топливно-энергетического комплекса, хорошо известен вред, наносимый гигантскими равнинными ГЭС, - всё это увеличивает социальную напряженность.

Эволюционно-исторический: в связи с ограниченностью топливных ресурсов на Земле, а также экспоненциальным нарастанием катастрофических изменений в атмосфере и биосфере планеты существующая традиционная энергетика представляется тупиковой; для эволюционного развития общества необходимо немедленно начать постепенный переход на альтернативные источники энергии.

Учитель химии : Можно долго спорить, какие негативные последствия несут реформы в энергетике и коммунальном хозяйстве, каким тяжелым бременем в очередной раз они лягут на наши плечи. Но нам давно пора сделать свою жизнь культурной, богатой и счастливой.

А чтобы наша жизнь становилась лучше, нам следует научиться экономить.

Экономия энергии становится чуть ли не новой национальной идеей. Правительство готовит госпрограмму, которая позволит сберечь сотни миллионов тонн топлива. Президент призывает переходить с ламп накаливания на дорогие, но энергоэффективные лампочки..

Не все знают, что в середине 19 века Россия была одной из самых энергоэффективных стран мира. Несмотря на не очень-то благоприятный климат, эффективность использования энергии у нас была в 3,5 раза выше, чем в США и Западной Европе. А русская печь в деревянном доме оставалась лучшей системой отопления в мире.

Картина изменилась после Октябрьской революции. За 90 лет Россия вышла на 10-е место по энергорасточительности, пропустив только «теплые» и «очень теплые» страны

(Азербайджан, Украину,Казахстан, Узбекистан, Танзанию, Нигерию, Эфиопию).

Наша высокая энергоемкость это наследство индустриализации и планового ведения хозяйства.

У России огромный потенциал энергосбережений-45%. Энергосбережение в быту не распространено у нас по двум причинам: нет материального стимула и культуры энергопотребления.

Приведу примеры нашей энергорасточительности… В Мурманске на берегу Кольского залива стоят «Дома с подогревом». Отопительные трубы проложены внутри стен, и холодный арктический ветер обдувает теплые фасады зданий. Часть тепла уходит на обогрев атмосферы. На севере строят футбольные поля с обогревом, вместо того, чтобы развивать зимние виды спорта. Жилой сектор- это «черная дыра» в энергетике. Кому незнакома ситуация… за окном весна, но батареи раскалены, мы вынуждены открывать форточки, тем самым отапливая улицу… Коммунальщики спешно сжигают остатки топлива. Экономия им не выгодна, иначе на следующийгод, с учетом расточительности, им ограничат поставки угля и мазута. Вот где пережитки плановой экономики.

Наступает период энергосберегающих технологий и всемирной экономии энергии.

Учитель физики : Какие вы можете предложить пути энергосбережения?

- В настоящее время почти вся европейская бытовая техника имеет специальную евронаклейку с обозначением класса энергосбережения от А до G. К классу А относят наиболее, а к классу G наименее экономичные приборы.

Специалисты подсчитали, что доведение нашей бытовой техники до современного уровня по показателям расхода электроэнергии позволило бы сэкономить в год более 20 млрд кВт-ч электроэнергии, что почти вдвое больше годовой выработки Волжской ГЭС.

Учет энергоресурсов. Закон РФ « Об энегосбережении» предусматривает обязательность учета энергоресурсов. Стоит подумать об установке приборов учета, замены существующих ламп на более современные, энергосберегающие.

Выпуск более экономичных автомашин

Структурные изменения в экономике (рост доли менее энергоемких отраслей)

Развитие атомной энергетики

Использование неисчерпаемых природных ресурсов (солнечная радиация, тепло Земли)

Какие же перспективы мы видим?

В течение ближайших 30-40 лет, возможно, произойдут следующие изменения:

Стабилизируется рост потребления

Увеличится доля новых технологий для производства энергии

Увеличится масштаб и стоимость транспортировки

Возрастет эффективность использования

Увеличится доля альтернативных источников энергии(атомная), солнечная энергия, энергия ветра

Учитель химии:

3.Стадия рефлексии: Сегодня на уроке мы обсудили, какие изменения могут произойти или происходят в энергетике. Как сэкономить электроэнергию? Каковы причины перехода на АИЭ.

Выставляются оценки за урок.

Домашнее задание: Как доказать, что современные способы использования человечеством органического ископаемого сырья планеты (природного газа, угля, нефти) в значительной мере являются источником экологического кризиса планетарного масштаба?

(2-3 мин)

Урок мне хотелось бы закончить так:

Ни один сосуд не вмещает больше своего объема,

кроме сосуда знаний; он постоянно расширяется

арабская

3. Специализированный журнал №7,2007 ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ;

4.Журнал для руководителей и специалистов ЭНЕРГЕТИКА ТАТАРСТАНА №2(6)2007;

5. Журнал ТАТАРСТАН 12"2002(специальный выпуск посвященный ОАО "ТАТЭНЕРГО");

Урок - лекция (физика – 11 класс)

Тема урока «ЧЕЛОВЕЧЕСТВО И ЭНЕРГИЯ»

Цель: рассмотреть пути решения неизбежно надвигающегося глобального энергетического кризиса.

Задачи:

Выделить энергетику - как одно из приоритетных направлений экономического и научно-технического развития России в XXI в.

Рассмотреть альтернативные источники энергии как возможные варианты преодоления энергетического кризиса, выявив их преимущества и недостатки.

Обратить внимание на экологическую составляющую каждого из альтернативных источников энергии.

Учебные вопросы:

Неизбежность глобального энергетического кризиса.

Альтернативные источники энергии:

а) Энергия Солнца;

б) Энергия ветра;

в) Энергия океана;

г) Геотермальная энергия.

3. Что же поможет решить глобальный энергетический кризис?

Ход урока.

Орг.момент.

Постановка проблемы:

Изучение нового материала :

Итоги урока . Рефлексия

Домашнее задание

Ш. Изучение нового материала

Первый учебный вопрос:

Где начало того конца, которым оканчивается начало?

К. Прутков

Еще в 1996 г. премьер-министром России были утверждены приоритетные направления развития отечественной науки и техники, а также критических технологий федерального уровня, определённые правительственной комиссией по научно-технической политике. К ним отнесены направления и технологии, которые признаны наиболее перспективными с точки зрения экономического и научно-технического развития России в XXI в. и которые государство обязуется курировать и финансировать. Список приоритетов таков:

• Фундаментальные исследования;

  Информационные технологии и электроника;

  Производственные технологии;

  Новые материалы и химические продукты;

  Технологии живых систем;

  Транспорт;

  Топливо и энергетика;

  Экология и рациональное природопользование.

Учитывая важность затронутого вопроса, я предлагаю поговорить об одном из перечисленных приоритетов – об энергетике.

Общепризнано, что основным фактором, определяющим развитие материальной культуры, является создание и использование источников энергии. Энергия – это самый главный носитель технического прогресса и повышения жизненного уровня человека.

По данным ООН, современный средний уровень потребления энергии в год на человека составляет порядка 5 кВт на одного человека, существующий уровень наиболее развитых стран – 14 кВт.

Получение, преобразование и консервирование энергии – это фундаментальные процессы, изучаемые различными отраслями наук. Основная закономерность, которую установила физика – закон сохранения энергии. На основании этого закона предсказывается глобальный кризис в получении энергии. Неизбежность глобального энергетического кризиса сейчас полностью осознана, и поэтому энергетическая проблема для науки и техники стала проблемой номер один. В настоящее время в качестве основных энергетических ресурсов используется органическое топливо: нефть, природный газ, уголь, торф. Запасы химической энергии в органическом топливе были накоплены за долгое время существования Земли благодаря биологическим процессам. Поэтому, на основе закона сохранения энергии человечество, если оно не найдет других источников энергии, будет поставлено перед необходимостью ограничения её потребления. А это приведет к снижению уровня материального благосостояния человечества.

Эра энергии полезных органических ископаемых, едва начавшись, вероятнее всего, вскоре и закончится. Можно назвать, по меньшей мере, три причины, подтверждающие этот прогноз:

Количество полезных ископаемых ограничено,

Их использование загрязняет окружающую среду,

Их запасы невосполнимы.

Так, например, считается, что уголь, нефть и газ невозобновляемые источники энергии лишь постольку, поскольку сегодняшний темп их использования в миллионы раз превышает темп образования.

Академик А.Е. Шейндлин считает, что «существует три пути решения глобальных энергетических проблем будущего: нахождение новых источников энергии, более эффективное использование существующих, и наконец, рациональное расходование добытой энергии».

В последнее время повсеместно возрастает внимание к использованию возобновляемых источников энергии: солнечной энергии, энергии ветра, морей и океанов, геотермальному теплу подземных источников, т.е. глубинное тепло Земли.

Строго говоря, гидроэнергетические ресурсы – также разновидность возобновляемых источников энергии. Производство электроэнергии на ГЭС полностью освоено и является широкоразвитым направлением большой энергетики. Если рассматривать в энергетическом плане сток рек всего земного шара, то получится огромная цифра, показывающая, что каждый год мы могли бы использовать без всяких затрат на добычу мощность ГЭС, составляющую 210·10 9 кВт, причем неограниченное число лет.

Однако, экономически целесообразным считается использование электроэнергии мощностью всего 7·10 9 кВт, т.е. приблизительно 3,3% от возможной выработки электроэнергии. Это связано с тем, что запруживание рек с подъемом воды на небольшую высоту обычно экономически не оправдывает себя, в особенности, когда затоплению подлежат плодородные земли, так как приносимый урожай оказывается значительно более ценным, чем получаемая энергия.

Также существует фактор негативного воздействия на окружающую среду – засоление и ощелачивание плодородных земель.

Кроме того, малоизученным последствием строительства плотин ГЭС является, по мнению некоторых сейсмологов и геологов, так называемая «наведенная сейсмичность» в зоне расположения мощных гидроузлов и больших по объему водохранилищ. Влияние самих водохранилищ на локальные климатические условия носит двойственный характер – охлаждающего и отепляющего воздействия. Поэтому, преобразование гидроэнергии в электричество по сравнению с другими видами возобновляемых источников энергии приводит к значительным воздействиям на окружающую среду. Поэтому задача строительства ГЭС сводится к решению с их помощью комплексных проблем: строительство ГЭС целесообразно как для выработки электроэнергии, так и для развития речного судоходства, сельского и рыбного хозяйства, а также вблизи энергоёмких предприятий, которые могли бы использовать дешевую энергию гидростанций без сооружения для этих целей дополнительных линий электропередачи.

Второй учебный вопрос:

Я предлагаю поговорить об освоении вышеперечисленных новых, альтернативных, источников энергии.

а) Солнечная энергия . «Взирая на Солнце, прищурь глаза свои, и ты смело разглядишь на нем пятна» К.Прутков.

Вся солнечная энергия, достигающая поверхности Земли, составляет около 2,2·10 21 Дж в год. Солнечная энергия представляет «вечный» и потенциально огромный источник энергоснабжения, не вносящий каких-либо загрязнений в окружающую среду. Однако известны и недостатки солнечной энергии.

Во-первых, солнечное излучение на поверхности Земли – это источник энергии сравнительно низкой плотности. Так, на уровне моря из-за поглощения, обусловленного водяным паром, озоном и углекислым газом, поток излучения ослабевает примерно до 1000Вт/м 2 . Это обстоятельство заставляет обычно собирать солнечную энергию с достаточно большой площади. Например, чтобы генерировать энергию мощностью 100 МВт, следует снимать электроэнергию с площади в 1кв.км.

Во-вторых, в данном месте солнечное излучение непостоянно по времени суток и подвержено колебаниям в связи с погодными условиями. Из-за этого каждая солнечная энергетическая установка должна иметь либо устройство для аккумулирования энергии, либо дублирующую энергетическую установку, использующую другой источник энергии. Эти недостатки вызывают большие затраты на установку для сбора солнечной энергии.

Типичная солнечная нагревательная система состоит из расположенных на крыше плоских коллекторов. Коллектор представляет собой черную плиту, хорошо изолированную снизу. Сверху плита прикрыта стеклом или пластмассой, которая пропускает свет, но не пропускает инфракрасное тепловое излучение. В пространстве между плитой и стеклом размещают трубопроводы с теплоносителем (вода, масло, воздух и др). Солнечное излучение, проникая через стекло или пластмассу в коллектор, поглощается трубами и плитой и нагревает теплоноситель.

В настоящее время дома, отапливаемые солнцем, строятся во многих странах – Японии, Канаде, Германии, Франции, США и других. Так, в США отопление и кондиционирование за счет солнечной энергии производится в 35% зданий.

Для повышения температуры обогреваемого объекта солнечные установки снабжаются концентраторами солнечного излучения. Концентратор представляет собой совокупность зеркал, собирающих (фокусирующих) солнечные лучи. На этом принципе основана работа так называемых солнечных печей. Крупнейшая в мире солнечная печь сооружена во Франции, в Пиренеях, с тепловой мощностью 1 МВт. Общая площадь зеркал этой печи около 2500 кв.м. в фокусе печи достигается температура порядка 3800° С, в ней можно плавить и обрабатывать самые тугоплавкие вещества.

Главным препятствием для крупномасштабного производства э/энергии на солнечных электростанциях является их высокая расчетная стоимость, которая обусловлена требованием большой площади энергоприемников и их дорогови зной: стоимость 1 кВт установленной мощности составляет в настоящее время 150-300 тыс. руб.

Для прямого преобразования солнечного излучения в электричество используются полупроводниковые фотоэлектропреобразователи (ФЭП). И здесь достигнуты определенные успехи при создании установок специального назначения и небольшой мощности. ФЭП оказались практически незаменимыми источниками электрического тока в космических аппаратах. Полупроводниковые солнечные батареи впервые были установлены на третьем советском искусственном спутнике Земли, запущенном 15 мая 1958г. На Луне более года работал «Луноход-1», питаемый от солнечной батареи. Теперь же панели солнечных батарей стали привычной частью космических аппаратов.

Таким образом, в малых автономных установках, где стоимость не играет решающей роли, излучение Солнца целесообразно использовать уже сейчас.

б) Энергия ветра . «Ветер есть дыхание природы» К. Прутков.

Энергия ветра - это результат тепловых процессов, происходящих в атмосфере планеты. Различие плотностей нагретого и холодного воздуха обуславливают перемещение воздушных масс. Следовательно, первопричина энергии ветра – энергия солнечного излучения, которая высвобождается в одной из своих форм – энергии воздушных течений. Около 2% поступающей на Землю солнечной радиации превращается в энергию ветра.

Ветер – очень большой возобновляемый источник энергии. Его энергию можно использовать почти во всех районах Земли. Предпочтительность применения ветровых электростанций (ВЭС) по экономическим соображениям в сравнении с любыми вариантами, основанными на использовании органического топлива, не вызывает сомнений. Вся потенциально возможная для реализации в течение года энергия ветра по поверхности Земли оценивается в 13·10 12 кВт·ч. Для практического использования реально рассматривать 10-20% этой энергии. Трудность, однако, заключается в очень большой рассеянности энергии ветра и непостоянстве ветра, т.е. в низкой плотности потока энергии.

Ветроэнергия, что очень интересно, – один из наиболее древних источников энергии. Возраст древних ветряных двигателей точно не установлен. Но считают, что такие двигатели появились в 1700 г. до н.э. Энергия ветра широко применялась для привода мельниц и водоподъёмных устройств в глубокой древности в Египте и на Ближнем Востоке. В Европе ветряные мельницы появились в начале ХII в. В Голландии в XVII в. общая мощность ветряных мельниц составляла 50-100 МВт, что с учетом небольшой численности населения представляло собой внушительную цифру: 50-100 кВт·ч механической работы на человека в год.

Ветряные мельницы так и остались бы исторической диковинкой, если бы не энергетический кризис 70-х годов. За последние годы, как в России, так и зарубежных странах вновь наблюдается усиленное внимание к работам по ветроэнергетике. В настоящее время разработано несколько конструкций ветряных двигателей. Типичная воздушная турбина состоит из двух или трёх похожих на пропеллеры роторов, с размахом лопастей 18 м, смонтированных на высокой металлической вышке (или бетонной башне высотой 25 м). Ротор, массой около 8 т, обычно вращается со скоростью, в 5-6 раз превышающей скорость ветра. Установленный на вышке генератор преобразует механическую энергию вращения ротора в электрический ток.

Однако, использование ветряных двигателей имеет несколько проблем:

Двигатель необходимо останавливать, когда ветер ослабевает, и энергетические потери на трение начинают превышать количество энергии, извлекаемой из ветра;

Ветроколесо должно развивать максимальную мощность при любом ветре – от умеренного до сильного;

Если скорость ветра становится слишком большой, воздушная турбина требует автоматического отключения, чтобы избежать перегрузки генератора;

При перемене направления ветра турбина должна поворачиваться таким образом, чтобы наиболее эффективно его использовать.

И, тем не менее, в условиях резкого подорожания топливных ресурсов за рубежом ВЭС становятся все более рентабельными. По экономическим оценкам, выполненным в Массачусетском университете, уже в настоящее время в условиях США можно ожидать одинаковой стоимости производимой энергии на АЭС и ВЭС.

К 1987 году в СССР были созданы опытные ветроэнергетические установки мощностью до 5 МВт. По ряду показателей – надежности, удобству эксплуатации, кпд, экономичности и транспортабельности – они превосходят зарубежные образцы. А вот в ряде районов Крайнего Севера, Европейской части России, Северного Урала, Чукотки, Магаданской области и др. эти ветроэнергетические установки представляются, безусловно, рентабельными. Уже сегодня широкое практическое использование получили автономные установки мощностью всего в единицы, и даже доли киловатта. В основном они предназначены для нужд сельского хозяйства – орошения, вертикального дренажа, электроснабжения автономных потребителей. Использование ВЭС способствует сохранению окружающей среды от загрязнения, что очень существенно с точки зрения экологии.

в) Энергия океана.

Мировой океан занимает 70,8% земной поверхности и поглощает около трёх четвертей солнечной энергии, падающей на землю. Энергия океана – ещё не тронутая кладовая энергетических ресурсов. В числе установок, использующих энергию океана, в настоящее время рассматриваются приливные электростанции, волновые и электростанции морских течений, в которых происходит преобразование механической энергии океана в электрическую. Наличие температурного градиента между верхними и нижними слоями Мирового океана используются в так называемых гидротермальных электростанциях.

Приливные электростанции (ПС) – это новое направление электропроизводства. Морские приливы и отливы представляют собой, как известно, периодические колебания уровня моря, вызываемые силами притяжения главным образом Луны и в меньшей степени Солнца. Когда Солнце, Луна и Земля находятся на одной прямой, то приливная волна максимальна. А в тех случаях, когда угол Луна – Земля – Солнце составляет 90°, приливная волна минимальна. Средняя высота волны на большинстве побережий невелика и достигает всего около 1 метра, однако в некоторых местах у берегов высота приливов может достигать и более 15 метров. Так, например, в Пенжинской губе Охотского моря высота приливной волны составляет 13 м, а на атлантическом побережье Канады (залив Фанди) даже 18 м.

В простейшем варианте принцип действия ПЭС сводится к следующему: во время прилива вода наполняет какой-либо резервуар, а во время отлива вытекает из него, вращая гидравлические турбины. Это так называемая однобассейновая схема ПЭС. Несколько сложнее двухбассейновая ПЭС: в ней энергия производится как во время прилива, так и во время отлива.

Общая мощность приливов всех морей и океанов Земли оценивается в 3·10 9 кВт, что соответствует энергетическому потенциалу почти всех рек мира. Это большая цифра. Однако перспектива сколько-нибудь широкого строительства ПЭС, по мнению ученых, является весьма сомнительной. Это объясняется высокой дороговизной возведения ПЭС, а еще тем, что их использование ограничено немногими географически благоприятно-расположенными районами.

И все же ПЭС построены: это в 1966 г. во Франции, на реке Ранс, мощностью 240 МВт, и в 1968 г. в Советском Союзе Кислогубская ПЭС на побережье Баренцева моря недалеко от г. Мурманска. ПЭС имеют одно значительное преимущество: процесс производства электроэнергии на этих электростанциях является экологически чистым.

К возобновляемым источникам энергии относятся и морские волны. Морские волны порождаются ветром, их энергия определяется состоянием поверхности моря. Средняя волна высотой 3 м несет примерно 90 кВт мощности энергии на 1 м длины фронта волны. Однако практическая реализация данной энергии вызывает большие сложности. В настоящее время запатентован ряд технических решения по преобразованию энергии волн в электрическую. В Японии используется энергия волны для автономного энергоснабжения плавающих буев.

В состоянии подготовки к технической реализации находятся работы по использованию энергии океанических течений для производства электроэнергии. Предполагается в районах относительно сильных течений установить турбины с диаметром рабочего колеса 170 м и длиной ротора 80 м, изготовленные из алюминиевого сплава, с возможным сроком службы не менее 30 лет. Потоки воды океанического течения вращают лопасти турбины, а через систему мультипликаторов, повышающих число оборотов, вращают соединенный с трубой электрогенератор. По оценкам специалистов, стоимость производимой электроэнергии на подобных электростанциях ожидается в 1,8 раза ниже, чем на ТЭС, и в 2,4 раза ниже, чем на АЭС.

В настоящее время уделяется определенное внимание энергетическому использованию температурного градиента различных слоев воды в морях и океанах, то есть созданию гидротермальных электростанций. Экспериментальные образцы автоматической энергетической установки гидротермального типа демонстрировались в Японии и США в 80-х годах 19 века. В США предполагается построить непосредственно гидротермальную электростанцию мощностью 1 МВт, на которую возлагается надежда экономии нефти до 63 тыс. т. в день. Вовлечение огромных ресурсов энергии океанов в энергопроизводство проявится в минимальном отрицательном воздействии на окружающую среду.

г) Геотермальная энергия.

Проблема использования тепла Земли для производства энергии представляет большой интерес. Геотермальная энергия – практически неисчерпаемый источник энергии. Известно, что с увеличением глубины земных слоёв температура повышается. Это приводит к тому, что из недр Земли к её поверхности непрерывно течет тепловой поток значительной мощности, по расчетам в 30 раз больший мощности всех электростанций мира. В настоящее время ведется интенсивное исследование проблемы использования геотермальных ресурсов (подземных запасов горячей воды и пара; источники, связанные с теплотой сухих горных пород) для производства электроэнергии.

Первая успешная попытка использовать тепло Земли для производства электричества была осуществлена в Лордерелло (Италия) в 1904 г., где в паротурбинном цикле стали использовать выходящий из земли сухой пар. Мощность этой ГеоТЭС сейчас составляет 390 МВт.

Сегодня в мире нет ещё достаточно опыта, чтобы надежно оценить все стоимостные показатели геотермальной энергии, но ясно одно, что освоение геотермальных источников связано с весьма большими финансовыми затратами. К тому же, опыт эксплуатации ряда зарубежных ГеоТЭС, в том числе крупнейшей в мире станции «Большие гейзеры» (США, 12,5 МВт), показал, что ряд факторов, связанных с их работой, отрицательно воздействует на окружающую среду. К ним, прежде всего, относится сероводород, содержащийся в паре. Присутствие сероводорода в воздухе создает неприятный запах и может вызвать коррозию оборудования и материалов. В термальных водах растворено много вредных веществ, таких, как мышьяк, селен, ртуть. Сбрасывать такую воду в естественные водоёмы можно далеко не всегда. При обсуждении экологических вопросов использования геотермальных энергоустановок необходимо также помнить, что извлечение больших количеств воды и пара на поверхность может влиять на микроклимат местности, повлечь за собой неустойчивость земной коры и землетрясения. Достаточно радикальным является метод закачки сбросовых вод в непродуктивные скважины. Но такая закачка удорожает эксплуатацию геотермальных месторождений.

И все же работы по изучению проблемы использования геотермальной энергии ведутся во многих странах мира, так как запасы её неистощимы. Кроме того, в отличие от солнечной энергии, которая имеет колебания не только суточные, но и в зависимости от времени года и от погоды, геотермальная энергия может генерироваться непосредственно. Предполагается, что при соответствующем развитии ГеоТЭС, энергия, вырабатываемая ими, будет стоить дешевле энергии, полученной любыми другими путями.

Третий учебный вопрос:

К сожалению, широкомасштабное использование рассмотренных альтернативных источников энергии требует значительных доработок, длительного времени и колоссальных финансовых затрат, и как следствие, - это задача необозримого будущего.

Поэтому, вся надежда на решение глобального энергетического кризиса возлагается на использование ядерной и термоядерной энергетики. Атомная энергетика, как и другие виды энергии, не может быть совершенно чистой и не влиять на окружающую среду. А вот термоядерные реакторы с дейтерий-тритиевым топливом имеют значительные преимущества перед ядерными реакторами с точки зрения, опять-таки, влияния на окружающую среду. Это связано с гораздо менее летучими радиоактивными отходами, меньшей уязвимостью при утечках теплоносителя и других аварийных ситуациях.

Но вопрос эксплуатации термоядерного реактора связан с проблемой управления термоядерной реакции синтеза. Решение данной проблемы связано с большими материальными затратами, на которые не возможно выделить государственные средства ни в одной стране, это под силу только группе государств. И поэтому надежды связывают с коммерческим термоядерным реактором. Когда же он будет? На этот вопрос отвечает академик Е.П.Велихов:

«Я думаю, что для осуществления планового перехода к неисчерпаемому источнику энергии уже в этом, двадцатом, столетии нам следовало бы общими усилиями сделать экспериментальный термоядерный реактор. Это было бы, конечно, существенным шагом вперёд. Мы бы точнее узнали, на что можно рассчитывать и какие дальнейшие усилия нужно прилагать… Не будь международного сотрудничества, результаты были бы беднее… Сейчас мы имеем эскизный проект установки. Ничего подобного в научной практике еще не было, и ни одна страна самостоятельно такого эскизного проекта не могла бы сделать. Субъективно и объективно управляемый синтез – это уникальная область для сотрудничества. К военным целям исследования по магнитному удержанию плазмы отношения не имеют, коммерческой тайной это ещё не стало. Все понимают, что управляемый термоядерный синтез нужен и сотрудничество выгодно всем. И на него надо в дальнейшем опираться. А в одном из своих выступлений академик Л.А. Арцимович сказал, что «проблема управляемой термоядерной реакции будет непременно решена, если у человечества возникнет в ней реальная потребность».

Думается, что такое время уже настало. Но это тема уже для другого разговора.

Итоги урока:

Микротест (предлагается в конце урока для стимулирования ученика быть внимательным на уроке изучения нового материала, для тренировки его памяти.

С утверждениями, представленными ученикам нужно либо согласиться, либо не согласиться (поставить «+» или «-» перед номером каждого утверждения)).

Глобальный энергетический кризис предсказывается законом сохранения электрического заряда.

Чтобы генерировать солнечную энергию, ее следует снимать с огромной площади.

Одна из проблем использования ветряного двигателя: двигатель необходимо останавливать, когда ветер ослабевает, так как это энергетически не выгодно.

Геотермальная энергия – экологически чистый вид энергии.

Решить энергетический кризис поможет ядерная энергетика.

Домашнее задание . Подготовить проекты – презентации по «Альтернативным источникам энергии»

МОУ «СШ № 4» г. Кимры

Петракова Марина Викторовна

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя школа № 4»

г. Кимры

Тверская область

Урок – конференция по теме:

«Атомная энергетика: проблемы экологии»

физика, 11 класс

Подготовила: учитель физики

Петракова Марина Викторовна

г. Кимры

2014

Пояснительная записка

В старших классах учебную деятельность заметно активизирует мотив «профессионально-жизненное самоопределение». Этот мотив устремлен к будущей профессии человека, его становление связано с делом, которому ученик намерен себя посвятить. Я стараюсь ввести его в действие, например, приглашаю учащихся стать на «сегодня» взрослыми и занять один из важных служебных постов.

Примером данного приема является предложенная разработка урока-конференции «Атомная энергетика: проблемы экологии». На нее «приглашаются» докладчики и содокладчики, специалисты разных областей ядерной энергетики: специалист по вопросам экологии, специалист по альтернативным источникам энергии, специалист по изучению причин катастроф на АЭС и др.; журналисты различных изданий, оппоненты по каждому вопросу, кинооператор. Все роли исполняют учащиеся.

По результатам конференции «журналисты» готовят сообщение каждый в свое издательство, и одна группа представляет школьную газету.

Мультимедиа презентация и подробный сценарий создают единый лаконичный и красочный цифровой материал, который можно использовать как на уроке физики в качестве заключительного в теме «Физика атомного ядра», а также в качестве самостоятельного материала во внеурочной работе, например при проведении недели физики в школе.

МОУ «СШ №4» г. Кимры Тверской области, 2014 год.

Цели:

Образовательные:

• Показать неразрывную связь экологии и экономики, необходимость внимания к экологическим мероприятиям в целях ослабления последствий техногенных катастроф;
• Используя знания разных школьных дисциплин, убедить в обязательности рационального природопользования для сохранения здоровья людей;
• Охарактеризовать различные типы электростанций, в том числе АЭС;
• Выявить положительные и отрицательные стороны ядерной энергетики;
• Раскрыть проблемы и выделить пути их решения.

Развивающие:

• Развивать информационно-коммуникационные компетентности;
• Совершенствовать умения самообразования;

• Развивать умения использовать ИКТ в учебном процессе для поиска информации и представления ее в заданной форме.

Воспитательные:

• Формировать ответственность и самостоятельность при подготовке материалов урока;
• Воспитывать эстетические чувства в процессе оформления и подачи материала.

Задачи:

• Сделать учащихся активными участниками занятия;
• Вовлечь как можно больше ребят в самостоятельную активную познавательную и творческую деятельность;
• Дать материал в сжатой форме, обеспечив при этом максимум наглядности и связать изучаемые явления с жизнью.

Подготовка к конференции

За месяц до конференции учащимся предлагаются темы сообщений, они выбирают и начинают подготовку к выступлению.

Вопросы конференции .

1. Общие сведения об атомной энергетике. Экономические проблемы АЭС.
2. Экологические проблемы АЭС.
3. Чернобыльская трагедия.
4. Экологически чистые электростанции.

Оборудование:

Компьютер, мультимедийный проектор, экран, приложения в форме презентаций: (авторские разработки), выставка рисунков учащихся по теме «Экологические проблемы ядерной энергетики».

Примечание . В тексте сценария полужирным начертанием выделен текст, который так же отражён на слайдах презентации.

Просмотр презентаций. Участие в обсуждении вопросов, предложенных учащимися (специалистами различных областей ядерной энергетики).

С обзором материала знакомит учитель (Приложение 1 « Общий обзор»).

Слайд 1,2.

Учитель:

«Так не бывает, чтобы экспериментаторы вели свои поиски ради открытия нового источника энергии или ради получения редких или дорогих элементов. Истинная побудительная причина лежит глубже и связана с захватывающей увлекательностью проникновения в одну из величайших тайн природы».
Э. Резерфорд.

Энергетика – эта отрасль промышленности и народного хозяйства, занимающаяся получением, передачей, преобразованием и рациональным использованием энергии. От нее зависит состояние экономики любой страны. Сегодня проблема энергоснабжения стала одной из приоритетных.

Постигая законы природы и используя научно - технический прогресс в своей практической деятельности, человек становится все более могущественным. Современному человеку все под силу. Но технический прогресс имеет и оборотную, «теневую» сторону – возрастает ущерб, наносимый природе: загрязняется атмосфера, на поверхности морей и океанов появляется губительные для водной флоры и фауны пленки нефти, все меньше остается лесов, некоторые виды техники в состоянии уничтожить на Земле все живое, в том числе и человека. Поэтому в наше время как, никогда раньше, приобретают важность нравственные аспекты использование природных ресурсов. Вопросы экологии, разумного, бережного отношения к природе – среде своего обитания .

Слайд 3.

Электроэнергетика является отраслью, от которой в значительной мере зависит развитие всех остальных отраслей хозяйства. П производство электроэнергии – важнейший показатель, по которому судят об уровне развития страны.

Размещение электростанций зависит от типа станции, на него влияют в первую очередь ресурсный фактор (в зависимости от используемого источника энергии) и потребительский.

Выделяются основные типы электростанций: ТЭС, ГЭС, АЭС.

Доля атомной энергетики в мировом производстве электрической энергии составляет 17% (около 2000 млрд. кВт*ч). По данным Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) мировую атомную энергетику представляют 450 атомных реакторов, работающих в 31 стране.

Слайд 4.

Три страны мира, в которых доля атомных электростанций (АЭС) в общей выработке электроэнергии наибольшая, - это Франция (77%), Бельгия (56%) и Швеция (56%). В США она составляет 19%, а в России – 11% (~120 млрд. кВт*ч).

Слайд 5.

На территории России расположены 9 наиболее крупных электростанций из числа построенных в свое время в СССР. Из них 8 – в Европейской части России: это Курская, Тверская, Нововоронежская, Ленинградская, Балаковская, Белоярская, Кольская АЭС и Билибинская АСТ (атомная станция теплоснабжения, аналогичная по принципу ТЭЦ). Самая крупная АЭС России – Курская – имеет мощность 4000МВт. На этих станциях установлено 29 энергоблоков с реакторами различного типа, в том числе 11 реакторов устаревшего типа РБМК-1000, такие, как на ЧАЭС.

Слайд 6.

Экономические проблемы АЭС.

Производство электроэнергии на АЭС не связано с процессами горения и, следовательно, с потреблением атмосферного кислорода, столь необходимого биосфере. Не сжигая ископаемое органическое топливо и, потому не выбрасывая в атмосферу сотни миллионов тонн углекислого газа, оксидов серы и азота, АЭС стала единственным крупным производителем электрической энергии, которые не способствуют ни усилению парникового эффекта, ни выпадению кислотных осадков.

Если бы те 17% мирового производства электроэнергии, которые дают АЭС, производили ТЭС, работающие на угле, то в атмосферу дополнительно поступало бы около 1 млрд. т. углекислого газа в год, а также десятки миллионов тонн оксида серы, азота и других вредных выбросов.

Противники атомной энергетики не считают этот довод решающим аргументом в пользу АЭС, полагая такой способ сокращения вредных выбросов ТЭС очень дорогим по сравнению с использованием: а) возобновляемых источников энергии и б) мер по сбережению и более эффективному расходу электроэнергии (улучшение качества электротехнического оборудования, в том числе бытовых приборов, стабилизаторов частоты и напряжения электрического тока и др.). Именно такой подход позволил США добиться значительного увеличения валового национального продукта при относительно небольшом росте потребления всех видов энергии и полном прекращении строительства новых АЭС (с середины 70-х годов прошлого века).

Сравним количество топлива, потребляемого обычными тепловыми станциями и АЭС. Атомные станции не требуют такого количества ископаемого органического топлива, как ТЭС, они не вызывают загрузки перевозками угля железнодорожный транспорт (в нашей стране эти перевозки составят 40 % грузооборота железных дорог).

Рассмотрим топливный цикл атомной электростанции (слайд 7). Он состоит из двух частей.

первая (А) относится к переработке руды, изготовлению и обогащению собственно топлива;

вторая (Б) связана с хранением отходов и регенерацией ядерного горючего

Регенерация – это совокупность радиохимических и химико-технологических процессов переработки ядерного топлива, использованного в реакторе; цель – извлечение невыгоревшего первичного топлива, а также накопленного вторичного для дальнейшего использования. Регенерация сопровождается извлечением и захоронением радиоактивных отходов.

Слайд 8.

Доля стоимости составляющих ядерного топливного цикла .

К сожалению, нет точных данных о том, во что обходится строительство АЭС (достаточно долговременное – порядка 10 лет, причем столько же времени уходит на подготовку к строительству), как велики эксплуатационные расходы (известно, что АЭС мощностью 1000 МВт обслуживает персонал в тысячу человек), сколько средств нужно для строительства соцкультбыта (поскольку около АЭС всегда возникает городская структура с населением порядка десятков тысяч человек) и сколько потребует неизбежный демонтаж станции.

АЭС имеют ограниченный временной ресурс работы: ~ 25-30 лет. Такой короткий срок службы АЭС объясняется тем, что со временем, несмотря на все меры защиты, оборудование станции становится опасным в радиационном отношении.

Наблюдается также явление «охрупчивания», когда под влиянием нейтронного облучения металлические конструкции теряют прочность и становятся хрупкими.

Демонтаж АЭС – наука и одновременно сложнейшее производство, концепция которых не разработана до сих пор. Как считают многие специалисты (энергетики, экологи и др.), предстоит «долгое прощание» с АЭС, причем полностью демонтировать их и довести окружающую среду до состояния «зеленой лужайки» не представляется возможным.

Потому в стоимость производимой АЭС энергии необходимо включать не только затраты на строительство станции, но и расходы на ее демонтаж, стоимость которого по экспертным оценкам, сравнима со стоимостью самого сооружения. В середине 70-х годов политика США в области ядерной энергетики резко изменилась: строительство новых АЭС было прекращено, несмотря на значительные уже сделанные затраты. Произошло это прежде всего по экономическим причинам после расчета стоимости электроэнергии, производимой АЭС, с учетом всех реальных составляющих ядерный топливный цикл: 1- добыча природного урана, 2 – переработка и обогащение топлива, 3 – изготовление ТВЭлов, 4 – переработка и захоронение радиоактивных отходов (см. диаграмму).

Анализ диаграммы показывает: во всем цикле производства топлива для АЭС стоимость добыча урана (якобы главный показатель низкой стоимости электрической энергии, производимой на АЭС) составляет лишь 2%, с учетом процессов переработки, обогащения и изготовления ТВЭлов будет 26%. Значительная же доля затрат (74%) приходится на переработку и захоронение возникающих на всех этапах цикла радиоактивных отходов (РАО).

Слайд 9.

В настоящее время по далеко неполным и малонадежным подсчетам стоимость 1 кВт*ч электроэнергии, выработанной на АЭС, оказывается наибольшей по сравнению со стоимостью электроэнергии, произведенной на электростанциях других типов.

(Продолжается обсуждение данного вопроса учащимися).

Учитель:

- Следующим вопросом рассматриваемой темы, является «Экологические проблемы АЭС» (Рассказ учащегося с использованием презентации. Приложение 2).

Слайд 2

Учащийся - специалист по вопросам экологии на АЭС.

Ядерная энергетика до недавнего времени рассматривалась как наиболее перспективная. Это связано как с относительно большими запасами ядерного топлива, так и со щадящим воздействием на среду. К преимуществам относится также возможность строительства АЭС, не привязываясь к месторождениям ресурсов, поскольку их транспортировка не требует существенных затрат в связи с малыми объемами. Достаточно отметить, что 0,5 кг ядерного топлива позволяет получать столько же энергии, сколько сжигание 1000 тонн каменного угля.

Положительный экологический фактор:

Небольшой выброс вредных веществ в атмосферу.

Слайд 3.

Отрицательных экологических факторов несколько:

1.Тепловое загрязнение:

Тепловые потери АЭС в 1,5 раза больше, чем ТЭС аналогичной мощности; поэтому КПД атомных электростанций невелик (20-25%), и их работа сопровождается «сбросом» огромного количества теплоты в воздух и воду.

Слайд 4.

Тепловое загрязнение изменяет климат региона, где расположена АЭС.

Увеличивается влажность воздуха, особенно в осенне-зимний период, что неблагоприятно влияет на здоровье людей, на состояние посевов, лесов, зданий и сооружений, в том числе и распределительных устройств и линий электропередач.

Слайд 5.

Повышение температуры естественных водоемов, куда сбрасывают теплую воду из систем охлаждения станций, приводит к снижению концентрации растворенного в воде кислорода, что угнетает развитие рыбной молоди и приводит к гибели рыб.

Слайд 6.

В нагретой теплой воде водоемов происходит бурное развитие сине-зеленых водорослей, наступает «цветение» воды; это явление, получившее название автрофизиции, делает невозможным использование таких водоемов для питьевого водоснабжения.

Слайд 7 .

2. Наличие радиоактивных отходов:

Урановая руда добывается на рудниках подземным или открытым способом. Эта отрасль горнодобывающего производства ухудшает окружающую среду, загрязняя воздух, почву, поверхностные и подземные воды;

Отходы на стадии добычи и переработки природного урана очень велики и составляют 99,8%.

Слайд 8.

Из резервуаров для хранения жидких отходов радиоактивные вещества могут попадать в грунтовые воды и расположенные рядом поверхностные водоемы;

Слайд 9.

Твердые и жидкие отходы, возникающие при регенерации ядерного топлива, обладают очень высокой радиоактивностью и требуют специальной переработки и специального захоронения в целях обеспечения безопасности

Слайд 10.

Имеются серьезные основания считать, что все существующие в настоящее время методы обезвреживания радиоактивных отходов, в том числе химические, недостаточно надежны и представляют собой источник постоянной опасности для жизни во всех пространственных структурах биосферы.

Слайд 11.

3. Радиоактивные излучения (РИ) :

Это самая главная опасность атомной энергетики.

РИ оказывает пагубное влияние на все живые организмы.

Слайд 12.

Под действием радиации поражаются клетки тканей, прежде всего их ядра, нарушаются способность клеток к делению и обмен веществ в них.

Наиболее чувствительны к радиационному воздействию кроветворные органы (костный мозг, селезенка, лимфатические узлы), эпителий слизистых оболочек, щитовидная железа.

Слайд 13.

В результате радиоактивных излучений на органы человека возникают тяжелейшие заболевания: лучевая болезнь, злокачественные опухоли, приводящие нередко к смертельному исходу.

Слайд 14.

Облучение оказывает сильное влияние на генетический аппарат, приводя к появлению потомств с уродливыми отклонениями и врожденными тяжелыми заболеваниями организма.

Слайд 15 .

Степень биологического воздействия зависит от вида излучения, его интенсивности и продолжительности облучения организма.

Специфическая особенность радиоактивных излучений: они не воспринимаются органами чувств человека и даже при смертельных дозах не вызывают болевых ощущений в момент облучения; в этом их «коварство».

Слайд 16 .

Еще один отрицательный фактор:

4 . Аварийные ситуации:

Взрыв четвертого энергоблока Чернобыльской атомной электростанции (ЧАЭС)- одна из таких ситуаций.

Слайд 17.

Всего с момента начала эксплуатации АЭС в 14 странах мира произошло более 150 инцидентов и аварий различной степени сложности. Некоторые из них:

• В 1957 г – в Уиндскейле (Англия)
• В1959 г – в Санта-Сюзанне (США)
• В1961 г – В Айдахо-Фолсе (США)
• В1979 г – в Три-Майл-Айленд (США)

Слайд 18.

Вот поэтому люди всего мира выступают против строительства АЭС на территориях, на которых они проживают.

Учитель :

- А сейчас более подробно рассмотрим вопрос о трагедии, произошедшей 26 апреля 1986 года на Чернобыльской атомной электростанции. (Рассказ учащегося. Приложение 3).

Слайд 2

Учащийся – специалист по изучению катастроф на АЭС.

«Целый мир, охватив от земли до небес,
Всполошив не одно поколение,
По планете шагает научный прогресс.
Что стоит за подобным явлением?

Как использовать знанье – забота людей.
Не наука - ученый в ответе.
Давший людям огонь - прав ли был Прометей,
Чем прогресс обернется планете?».

Впервые человечество увидело атом в действии в 1945 году, когда США сбросили на Хиросиму и Нагасаки водородные бомбы. Погибла треть населения этих городов, радиация вызвала у многих людей лейкозы. Люди умирали и продолжают умирать до сих пор.

Ряд испытаний ядерного оружия Соединенными Штатами на острове Бикини в 1946 - 1958 годах привели к тому, что в результате взрыва исчезли с лица Земли 2 соседних островка, а сам остров стал непригодным для жизни.

В 1957 году на заводе Селлафильд в Англии по регенерации ядерного топлива произошел взрыв. В результате загрязнения погибли 13 человек, более 250 заболели острой и хронической лучевой болезнью, и т. д.

В нашей стране в течение многих лет проходили испытания атомного оружия на Семипалатинском полигоне. В результате чего большое количество людей получили различную дозу облучения.

В Алтайском крае числится 24250 граждан, пострадавших от воздействия радиации на Семипалатинском полигоне. На самом деле теперь уже по признанию Конституционного суда РФ жертв этих испытаний гораздо больше. Все, кто проживал в 1949 - 1963 годах в населенных пунктах (как на территории Алтайского края, так и Казахской ССР), включены в перечень, утвержденный Правительством РФ, имеют право претендовать на статус «семипалатинцев» и получение социальной помощи.

Наибольшему радиоактивному воздействию на территории Алтайского края подверглись населенные пункты Рубцовского, Локтевского, Угловского районов, где суммарная (накопленная) эффективная доза облучения превышает 25 cЗв, Залесовского, Змееногорского, Курьинского, Локтевского, Поспелихинского, Рубцовского, Угловского и Краснощековского районов, где суммарная (накопленная) эффективная доза облучения больше 5cЗв, но не более 25 cЗв. В Краснощековском районе в число таких населенных пунктов вошли: Акимовка, Краснощеково, Малая Суетка, Мурзинка, Чарышский (Парижская Коммуна). Количество людей, пострадавших от взрывов на сегодняшний день в Краснощековском районе (получивших удостоверения) составляет - 1297 человек (доза облучения - больше 5 cЗв, но не более 25 cЗв и 22 человека (доза облучения - более 25 cЗв), что также неблагоприятно влияет на здоровье людей, у большинства из которых имеются хронические заболевания.

Слайд 3,4

26 апреля 1986 года в 01:23:40 по местному времени произошла самая крупная за всю историю развития атомной энергетики авария на Чернобыльской АЭС

Слайд 5.

У. Лоуренс описал ядерный взрыв следующими строками:

«Будто из недр Земли появился свет, свет не этого мира, а многих Солнц, сведённых воедино. Этот громадный огненный шар, поднимался, меняя цвет от пурпурного до оранжевого, увеличиваясь, пришла в действие природная cила, освобождённая от пут, которыми была связана миллиарды лет».

Слайд 6.

Эта авария стала предупреждением человечеству о том, что колоссальная энергия, заключенная в атоме, без надлежащего контроля над ней может поставить вопрос самого существования людей на планете.

Слайд 7.

Первая стадия аварии – два взрыва:

• В течение первого за 1 секунду радиоактивность реактора возросла в 100 раз;
• В ходе второго – через 3 с – радиоактивность увеличилась в 440 раз

Слайд 8.

• Вторая стадия аварии: (26 апреля–2 мая) – горение графитовых стержней;

• Третья стадия: (2 – 6 мая) – расплавление ядерного топлива.

Слайд 9.

В период горения стержней температура внутри реактора не опускалась ниже

1500 0 С, а после 2 мая стала повышаться, приблизившись к 3000 0 С, что вызвало расплавление оставшегося ядерного топлива.

Слайд 10.

Некоторые данные и следствия аварии на ЧАЭС

По официальным оценкам радиоактивность, «выброшенная» из реактора, равнялась 50 млн. Ки (это значение было явно занижено, т.к. по данным на 6 мая, не учитывало большей части короткоживущих радионуклидов, в том числе йода -131, период полураспада которого равен 8,1 сут. и который также чрезвычайно опасен) и 50 млн. Ки радиоактивных благородных газов.

Слайд 11.

При аварии на ЧАЭС 3,5% продуктов деления в реакторе (это 63 кг) было выброшено в атмосферу;

Для сравнения: в результате взрыва атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму, образовалось всего 0,74 кг радиоактивных «отходов».

Слайд 12.

В момент взрыва образовалось огромное (высотой около 2 км) облако радиоактивностью в десятки млн.Кюри, состоящее из аэрозолей-диспергированных «горячих» частиц ядерного топлива, смешанных с радиоактивными газами.

Слайд 13.

На территории четвертого блока после взрыва оказались крупные обломки топливных кассет и графита, которые ликвидаторы последствий аварии собирали бульдозерами и лопатами(!)

Слайд 14.

20 жителей Краснощековского района стали ликвидаторами этой страшной аварии, которые были отправлены на место трагедии 20 мая 1986 г.

В живых на сегодняшний день осталось 10 человек.

Учитель:

Ребята, сейчас перед вами выступит человек, очевидец всего происходящего, ликвидатор последствий на ЧАЭС, которому в то время было всего 25 лет, это – Кашкаров В.Н.

(Выступление Кашкарова В.Н.)

Слайд 15.

Последствия катастрофы:

• Сильно пострадала территория, находящаяся в непосредственной близости от 4-го блока;
• От мощного облучения короткоживущими изотопами погибла часть хвойного леса;
• Умершая хвоя была рыжего цвета, а сам лес таил в себе смертельную опасность для всех, кто в нем находился.

Слайд 16.

На развилке, у знака "Припять" - остатки знаменитого "рыжего леса". Его давно не существует, весь верхний слой дерна был срезан, вывезен и захоронен под бетоном.

Слайд 17.

В первый день жизнь в Припяти - городе, построенном для атомщиков и их семей в двух километрах от ЧАЭС, - продолжалась, как ни в чем не бывало. Большинство людей провели субботу на свежем воздухе – это был первый теплый и солнечный день холодной весны. В городе отпраздновали 16 свадеб.

Эвакуация жителей города началась спустя 36 часов после аварии. При этом выселение близлежащих населенных пунктов заняло еще несколько дней.

Тем временем тысячи киевлян, как обычно, вышли на первомайские демонстрации – это было всего через 5 дней после взрыва, и жители украинской столицы даже не представляли, какой опасности подвергаются.

Слайд 18.

Дорога на Припять. После аварии путепровод над железной дорогой получил второе имя - "мост смерти".

Слайд 19.

Город без жителей умирает быстро. Еще недавно Припять искрилась весельем, из окон, распахнутых навстречу весне, лилась музыка, в парках и скверах резвились ребятишки.

Сегодня город встречает закрытыми фанерными щитами витрин магазинов, сеткой от кроватей, упавших с грузовика и тишиной.

Дом, выходящий на центральную площадь (фото 80-х годов) и теперь.

Слайд 20.

Один из классов школы №З.

Слайд 21.

Авария на Чернобыльской АЭС вызвала крупномасштабное радиоактивное заражение местности, зданий, сооружений, дорог, лесных массивов и водоемов не только на Украине, но и далеко за её пределами. На волю вырвалось более 8 тонн топлива, которое содержит плутоний и другие высокорадиоактивные продукты распада, а также радиоактивное графитовое вещество.

Слайд 22.

Накопление радиоактивных элементов в организме человека

Слайд 23.

Последствия радиоактивного заражения:

• Мутации;
• Раковые заболевания (щитовидной железы, молочной железы, легкого, желудка, кишечника, лейкоз);
• Наследственные нарушения;
• Стерильность яичников у женщин;
• Слабоумие и др.

Слайд 24.

Итог Чернобыльской катастрофы:

• Погибло 80 тыс. человек;
• Пострадало более 3 млн.человек, из которых 1 млн. – дети;
• Чернобыль принес убытки, сравнимые с бюджетами целых государств;
• Последствия катастрофы не удастся преодолеть в обозримое время.

Мы всегда должны быть настороже, чтобы никогда не повторилась Чернобыльская трагедия, всколыхнувшая весь мир, чтобы не пролились слезы тысяч безвинных людей, пострадавших из-за беспечности единицы людей.

Слайд 25

А закончить свое выступление хочется словами А. Яблочкова – член-корреспондента РАН, председателя Центра экологической безопасности Росси:

«С позиций экологической безопасности страны радиоактивное загрязнение – одна из самых главных угроз. И доля атомных энергетических установок в создании этой угрозы очень значительна. Возможно, мы преувеличиваем, но только один Чернобыль полностью оправдывает наше мнение».

(Учитель приглашает к обсуждению предложенной темы учащимся).

Учитель: Российская Федерация – страна обеспеченная. В разнообразном понимании. Но основа нашего благосостояния заключается не только в богатстве ископаемых ресурсов, о труднодоступности и исчерпаемости которых не следует забывать. Богатство России содержится в её территории. Именно территория является фактором, определяющим разнообразие ландшафтных, геологических и климатических зон (и границ между данными зонами), что в конечном итоге выражается в обеспеченности возобновляемыми источниками энергии.

По различным оценкам исследователей, экономически оправданный энергетический потенциал составляет 270 - 420 млн. тонн условного топлива. В пересчёте на условное топливо выработка электроэнергии в 2008 году составила приблизительно 125 млн. т.у.т. Иначе говоря, возобновляемые источники энергии (ВИЭ) могут теоретически покрывать потребность экономики во вторичной энергии.

(Сообщение учащегося с использованием презентации «Экологически чистые электростанции» Приложение 4).

Слайд 2.

Учащийся – специалист по альтернативным источникам энергии

Все основные типы электростанций оказывают значительное негативное воздействие на природу:

ТЭС загрязняют воздух, шлаки станций, работающих на угле, занимают огромные территории.

Водохранилища равнинных ГЭС заливают плодородные пойменные земли, приводят к заболачиванию земель.

Небезопасными оказались и АЭС.

Давайте более подробно рассмотрим экологически чистые электростанции и начнем с ветряных.

ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА - отрасль энергетики, связанная с разработкой методов и средств для преобразования энергии ветра в механическую, тепловую или электрическую энергию.

Слайд 3.

Ветер - возобновляемый источник энергии. Ветровая энергия может быть использована практически повсеместно; наиболее перспективно применение ветроэнергетических установок в сельском хозяйстве.

Ветряная электростанция - несколько ветрогенераторов, собранных в одном, или нескольких местах. Крупные ветряные электростанции могут состоять из 100 и более ветрогенераторов.

Слайд 4.

Ветряные электростанции строят в местах с высокой средней скоростью ветра - от 4,5 м/с и выше.

Предварительно проводят исследование потенциала местности. Анемометры устанавливают на высоте от 30 до 100 метров, и в течение одного-двух лет собирают информацию о скорости и направлении ветра. Полученные сведения могут объединяться в карты доступности энергии ветра. Обычные метеорологические сведения не подходят для строительства ветряных электростанций: эти сведения о скоростях ветра собирались на уровне земли (до 10 метров) и в черте городов, или в аэропортах.

Слайд 5.

Крупнейшей на данный момент ветряной электростанцией является электростанция в городе Роско (Roscoe), штат Техас, США. Она был запущена 1 октября 2009 года немецким энергоконцерном E.ON. Станция состоит из 627 ветряных турбин производства Mitsubishi, General Electric и Siemens. Полная мощность - около 780 МВт. Площадь электростанции не менее 400 км².

Слайд 6 .

Геотермальные электростанции.

ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ - теплоэлектростанция, преобразующая внутреннее тепло Земли (энергию горячих пароводяных источников) в электрическую энергию.

Слайд 7.

В России 1-я геотермальная электростанция (Паужетская) мощностью 5 МВт пущена в 1966 на Камчатке;

• - В 1980 году ее мощность доведена до 11 МВт.
• - Геотермальные электростанции имеются в США, Новой Зеландии, Италии, Исландии, Японии.

Слайд 8.

Геотермальная энергия – это энергия, получаемая из природного тепла Земли. Достичь этого тепла можно с помощью скважин.

Геотермический градиент в скважине возрастает на 1°C каждые 36 метров. Это тепло доставляется на поверхность в виде пара или горячей воды. Такое тепло может использоваться как непосредственно для обогрева домов и зданий, так и для производства электроэнергии. Термальные регионы имеются во многих частях мира.

По различным подсчетам, температура в центре Земли составляет, минимум, 6 650°C. Скорость остывания Земля примерно равна 300 - 350 °C в миллиард лет. Земля выделяет 42 * 1012 Вт тепла, из которых 2% поглощается в коре и 98% - в мантии и ядре. Современные технологии не позволяют достичь тепла, которое выделяется слишком глубоко, но и 840 000 000 000 Вт (2%) доступной геотермальной энергии могут обеспечить нужды человечества на долгое время. Области вокруг краев континентальных плит являются наилучшим местом для строительства геотермальных станций, потому что кора в таких зонах намного тоньше.

Слайд 9.

Солнечная электростанция.

Для выработки электроэнергии используют также энергию солнечной радиации.

Различают термодинамические солнечные электростанции и фотоэлектрические станции, непосредственно преобразующие солнечную энергию в электрическую.

Электрическая мощность действующих термодинамических солнечных электростанций свыше 30 МВт, фотоэлектрических станций - свыше 10 МВт.

Слайд 10.

• Солнечная батарея - один из генераторов альтернативных видов энергии, превращающих солнечное электромагнитное излучение (проще говоря - свет) в электричество;
• Является объектом исследования гелиоэнергетики;
• Производство солнечных батарей развивается быстрыми темпами в самых разных направлениях.

Слайд 11.

Солнечные батареи очень широко используются в тропических и субтропических регионах с большим количеством солнечных дней. Особенно популярны в странах Средиземноморья, где их помещают на крышах домов для получения электричества. В перспективе они, вероятно, будут применяться для подзарядки электромобилей. Солнечные коллекторы используются в первую очередь для обеспечения нужд горячего водоснабжения и иногда для поддержки систем отопления.

Сообщается, что в отдельных лабораториях получены солнечные элементы с КПД 44 %. В 2007 году появилась информация, об изобретении российскими учёными (г. Дубна) элементов с КПД 54 %, но эти высокоэффективные панели не могут массово использоваться в виду своей высокой себестоимости, над этой проблемой и работают многие учёные.

Слайд 12.

Приливная электростанция.

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.

Слайд 13 .

Для получения энергии залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой установлены гидроагрегаты, которые могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса (для перекачки воды в водохранилище для последующей работы в отсутствие приливов и отливов). В последнем случае они называются гидроаккумулирующая электростанция.

Слайд 14.

Приливные электростанции обладают как преимуществами, так и недостатками.

Преимуществами ПЭС является:

• высокая экологичность;
• низкая себестоимость производства энергии.

Недостатками:

• высокая стоимость строительства;
• изменяющаяся в течение суток мощность, из-за чего ПЭС может работать только в составе энергосистемы, располагающей достаточной мощностью электростанций других типов

Существует мнение, что работа приливных электростанций тормозит вращение Земли, что могло бы привести к негативным экологическим последствиям. Однако ввиду колоссальной массы Земли влияние приливных электростанций незаметно.

(Продолжается обсуждение данного вопроса).

Заключение:

Учитель:

Таким образом, развитие ядерной энергетики ставит перед человечеством качественно новые экологические задачи:

Применять новые технологии при строительстве АЭС;

Необходимо вкладывать деньги в разработку новых, более безопасных атомных реакторов;

Применять новые методы захоронения радиоактивных отходов.

Предотвращение быстро надвигающегося эколого-экономического кризиса возможно лишь при переходе к широкому прямому использованию нетрадиционных источников энергии – энергии ветра, приливов, Солнца и внутренней энергии Земли.

Рефлексивный тест:

• Я узнал много нового и интересного.
• Что понравилось на уроке? Почему?
• Что не понравилось?
• Нужна ли мне физика для повышения моего интеллектуального уровня?
• Нужна ли мне физика для моей дальнейшей профессиональной деятельности?

Задания для учащихся:

По результатам проведенной конференции написать заметку в школьную газету.

Подведение итогов:

Учитель: Большое спасибо нашим специалистам! Большое спасибо всем, кто участвовал в обсуждении, за отличную работу! Надеюсь, в скором будущем из вас получатся настоящие мастера своего дела, умеющие решать глобальные проблемы человечества .

Используемая литература:

1. Иллеш А. Катастрофа. - М: Известия, 1989; ;
2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Солнечная_батарея ;
3. http://ru.wikipedia.org/wiki/ГеоТЭС ;
4. Распоряжение Правительства РФ от 08.02.2002 г №156-Р.