--PAGE_BREAK--Оформление структурных элементов программы
Титульный лист включает:
Ø наименование образовательного учреждения;
Ø сведения о том, где, когда и кем утверждена программа;
Ø название элективного курса;
Ø класс, на который рассчитана программа;
Ø ФИО и должность автора (авторов) программы;
Ø название города, населенного пункта;
Ø год разработки программы.
Пояснительная записка должна содержать:
Ø вид/тип элективного курса;
Ø аннотация, обоснование необходимости введения данного курса в школе;
Ø указание на место и роль курса в профильном обучении. Важно показать, каково место курса в соотношении как с общеобразовательным, так и с базовыми профильными предметами: какие межпредметные связи реализуются при его изучении, какие общеучебные и профильные умения и навыки при этом развиваются, каким образом создаются условия для активизации познавательного интереса учащихся, профессионального самоопределения;
Ø цель и задачи элективного курса (цель — для чего он изучается, какие потребности учащихся и учителей он удовлетворяет; задачи курса — что необходимо для достижения целей);
Ø сроки реализации программы (продолжительность обучения, этапы);
Ø основные принципы отбора и структурирования материала;
Ø методы и формы обучения, режим занятий (результат изучения элективного курса – это ответ на вопрос: какие знания, умения и навыки будут получены, какие виды деятельности будут освоены, какие ценности будут предложены для усвоения);
Ø предполагаемые результаты;
Ø сведения об апробации программы (если программа или ее элементы уже апробированы в учебном процессе)
Ø инструментарий для оценивания результатов.
Учебно-тематический план включает:
Ø перечень разделов и тем;
Ø количество часов на изучение каждой темы;
Ø вид занятий.
Содержание изучаемого курса содержит:
перечень тем и их реферативное описание.
Методические рекомендации включают:
Ø основные содержательные компоненты по каждому разделу или теме;
Ø описание приемов и средств организации учебно-воспитательного процесса, форм проведения занятий;
Ø дидактические материалы.
Литература включает:
список литературы, а также других видов учебно-методических материалов и пособий, необходимых для изучения курса, как для учителя, так и для учащихся.
Приложение содержит:
Ø темы творческих работ, проектов;
Ø планы проведения экскурсий;
Ø описание лабораторных работ и т. д.
1.1.4 Критерии оценки программы элективного курса
1. Степень новизны для учащихся – программа включает материал, не содержащийся в базовых программах.
2. Мотивирующий потенциал программы – программа имеет содержание, вызывающее интерес у учащихся.
3. Развивающий потенциал (способствует ли программа интеллектуальному, практическому, творческому и эмоциональному развитию школьников).
4. Полнота и завершенность содержательных линий программы в соответствии с поставленными целями.
5. Связность и систематичность изложенного материала – содержание построено таким образом, что изучение всех последующих тем обеспечивается предыдущими или знаниями базовых курсов; между частными и общими занятиями прослеживаются связи.
6. Методы обучения – программа основывается на методах активного обучения (проектных, исследовательских, игровых и т. д.).
7. Степень контролируемости – в программе конкретно определены ожидаемые результаты обучения и методы проверки их достижимости.
8. Реалистичность с точки зрения ресурсов – программа реалистична с точки зрения использования учебно-методических и материально-технических средств, кадровых возможностей школы.
9. Формальная структура программы – наличие в программе необходимых разделов: пояснительной записки, основного (тематического) содержания, ожидаемых результатов обучения, списка литературы.
1.2 ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЕКТНОГО ОБУЧЕНИЯ
1.2.1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЕКТНОГО ОБУЧЕНИЯ
Технология проектного обучения рассматривается в системе личностно ориентированного образования и способствует развитию таких личностных качеств школьников, как самостоятельность, инициативность, способность к творчеству, позволяет распознать их насущные интересы и потребности и представляет собой технологию, рассчитанную на последовательное выполнение учебных проектов. Под проектом часто понимают любую деятельность учащихся, результатом которой является тот или иной продукт. Метод проектов предполагает использование широкого спектра проблемных, исследовательских, поисковых методов, ориентированных на реальный практический результат.
При реализации проектной технологии создается конкретный продукт, часто являющийся результатом совместного труда и размышлений учащихся, который приносит им удовлетворение, в связи с тем, что школьники в результате работы над проектом пережили ситуацию успеха, самореализации.
Целью проектной технологииявляется самостоятельное «постижение» школьниками различных проблем, имеющих жизненный смысл для обучаемых. Данная технология предполагает «проживание» учащимися определенного отрезка времени в учебном процессе, а также их приобщение к фрагменту формирования научного представления об окружающем мире, конструирование материальных или иных объектов. Материализованным продуктом проектирования является учебный проект, который определяется как самостоятельно принимаемое учащимися развернутое решение проблемы. В проекте наряду с научной (познавательной) стороной решения всегда присутствует личностная (эмоционально-ценностная) и творческая стороны. Именно личностный и творческий компоненты содержания определяют, насколько значим для учащихся проект, как самостоятельно он выполнен. Данная технология всегда ориентирована на самостоятельную деятельность учащихся – индивидуальную или групповую, которую школьники выполняют в течение определенного отрезка времени, и предполагает совокупность проблемных методов обучения, творческих, по сути.
1.2.2 ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЕКТНОГО ОБУЧЕНИЯ
Наиболее существенными особенностями проектного бучения являются его диалогичность, проблемность, интегратвность, контекстность.
Диалогичность позволяет учащимся в процессе выполнения проекта вступать в диалог как с собственным Я, так и с другим. Именно в диалоге осуществляется «свободное самооткровение личности». Диалог в проектной технологии выполняет функцию специфической социокультурной среды, создающей условие для принятия школьниками нового опыта, переосмысления прежних смыслов, вследствие чего полученная информация становится личностно значимой.
Проблемность возникает при решении проблемной ситуации, которая обуславливает начало активной мыслительной деятельности, проявлений самостоятельности учащихся, вследствие того, что они обнаруживают противоречие между известным им содержанием и невозможностью объяснить новые факты и явления. Решение проблемы нередко приводит к оригинальным, нестандартным способам деятельности результату.
Конкретность в проектной технологии позволяет создавать проекты, приближенные к естественной жизнедеятельности учащихся, осознавать место изучаемой ими науки в общей системе человеческого бытия.
Интегратвность проектной технологии «означает оптимальный синтез сложившихся концепций усвоения знаний и теорий обучения школьников».
Любой проект тесно связан деятельностью по его выполнению.
Причем деятельность осуществляется в условиях свободного обмена мнениями, выбора способов выполнения (в форме сочинения, доклада, графических схем и т. д.), рефлексивного отношения к предмету своей деятельности.
Построение учебного процесса, ориентированного на выполнение учащимися проектов, строится не в логике изучаемого учебного предмета, а в логике деятельности учащихся.
Выбор в проектной технологии осуществляется на различных этапах и может быть внешним: выбор самого проекта, выбор вида задания, роли, партнеров по деятельности, выбор материала и формы его представления в проекте, выбор способа выполнения работы. Внутренний выбор учащимися определяется потребностями, способностями школьника, его ценностными ориентирами, субъективным опытом, эмоциональным настроем и взаимоотношениями с другими учащимися.
Основные требования к использованию метода проектов.
1. Наличие значимой в исследовательском, творческом плане проблемы (задачи, требующей интегрированного знания, исследовательского поиска для ее решения).
2. Практическая, теоретическая значимость предполагаемых результатов (например, доклад в соответствующие службы, совместный выпуск газеты и пр.).
3. Самостоятельная (индивидуальная, парная, групповая) деятельность учащихся на уроке или во внеурочное время.
4. Структурирование содержательной части проекта (с указанием поэтапных результатов и распределением ролей).
5. Использование исследовательских методов, что предполагает:
— определение проблемы и вытекающих из нее задач исследования;
— выдвижение гипотезы их решения;
— обсуждение методов исследования;
— оформление конечных результатов;
— анализ полученных данных;
— подведение итогов;
— корректировку;
-выводы (использование в ходе совместного исследования метода «мозговой атаки», «круглого стола», творческих отчетов, защиты проекта и пр.)
1.2.3 КЛАССИФИКАЦИЯ ТИПОВ ПРОЕКТОВ
В настоящее время существуют различные классификации проектов раскрывающих данную технологию.
Схема 1 Классификация типов проектов, используемых в обучении
По продолжительности времени проведения проекта их разделяют на краткосрочные (разрабатываются на одном, двух уроках), средней продолжительности (занимают изучение одной двух тем), долгосрочные (разрабатываются в течении длительного времени, чаще проводятся во внеучебное время, хотя этапы разработки проектов отслеживаются и на уроках).
По уровню интеграцииразличают проекты с привлечением только содержания изучаемого учебного предмета и межпредметные, учитывающие содержание многих учебных предметов.
По количеству участниковвыделяют индивидуальные проекты, выполняемые самостоятельно одним школьником, и коллективные – парные, выполняемые парами участников, и групповые – для групп школьников.
По способу преобладающей деятельности учащихсявыделяют исследовательские, игровые, творческие, практико-ориентированные, познавательные проекты.
Ø Исследовательские проектыориентированны на решение научной проблемы, включающей выявление актуальности темы исследования, определение цели, задачи, предмета и объекта исследования, определение совокупности методов исследования, путей решения проблемы, обсуждение и оформление полученных результатов. Они осуществляются как в урочной, так и во внеурочной деятельности.
Ø В игровых проектахучащиеся чаще всего принимают на себя определенные роли, обусловленные характером и содержанием проекта. Это могут быть конкретные и выдуманные лица, имитирующие социальные, деловые отношения, осложняемые придуманными участниками ситуациями. Нередко в игровых ситуациях преобладает приключенческий сюжет, например, путешествие с землепроходцами XVIв. по пройденному ими маршруту на уроках истории.
Ø Творческие проекты, как и игровые, не имеют до конца проработанной структуры совместной деятельности, она лишь намечается и подчиняется жанру конечного результата в логике интересов и совместной деятельности участников проекта. Планируемыми результатами могут быть создание праздника, научного журнала, видеофильма и т.д.
Ø Познавательные проектынаправлены на сбор информации о каком-то объекте, конструирование процесса и явления в конкретных условиях, разработка проектов, направленных на решение глобальных проблем современности. Такие проекты имеют четкую структуру. При их выполнении ставится цель, подбирается и анализируется научная информация, проводятся «мозговые атаки» с целью их решения. Результат проекта оформляется в виде схемы, доклада, сообщения и т. д. Все большее количество проектов реализуется в современном учебном процессе с помощью компьютера. Компьютер в данном случае выступает в качестве необходимого инструмента при реализации поставленных в проекте задач.
Ø Практико-ориентированные проектынаправлены на конкретный практический результат и связаны с социальными ценностями учащихся: очистка водоемов, создание плана местности и т. д. Как правило, такой проект должен иметь внешнюю оценку со стороны других людей.
По использованию дидактических средствразличают проекты, в которых применяют «классические» дидактические средства: печатные (учебники, атласы, рабочие тетради для проектной работы и т. д.), наглядные (таблицы, схемы, рисунки, карты), технические средства и т. д. средства информации и коммуникации, позволяющие осуществить сбор, хранение, обработку, вывод и тиражирование всех видов информации. К информационным и коммуникативным средствам относятся компьютеры, периферийное оборудование, технологии мультимедиа и систем «виртуальная реальность», системы машинной графики и искусственного интеллекта. Свободный и оперативный доступ к информации при использовании компьютерных средств обеспечивает возможность формирования у учащихся умения добывать, перерабатывать, анализировать информацию из разнообразных источников, сократить время на сбор информации при работе над проектом, осуществлять визуализацию изучаемых закономерностей (в виде моделей, графиков, диаграмм).
1.2.4 ЭТАПЫ РАБОТЫ НАД ПРОЕКТОМ
Проектная технология реализуется в несколько этапов и имеет циклический вид. Характеристика проектного цикла определяется как отрезок времени, в который осуществляется совместная жизнедеятельность учащихся от постановки проблемы, конкретной цели до фиксированного проявления запланированных результатов в виде конкретного продукта, а также личностных качеств, связанных с реализацией проекта и ценностно-смысловой деятельности.
Проектная деятельность осуществляется с учетом последовательно выполненных этапов: ценностно-ориентированного, конструктивного, оценочно-рефлексивного, презентативного.
Первый этап проектного цикла – ценностно-ориентационный, включает в себя следующий алгоритм деятельности учащихся: осознание мотива и цели деятельности, выделение приоритетных ценностей, на основе которых будут реализовываться проект, определение замысла проекта. На данном этапе важно организовать деятельность по коллективному обсуждению проекта и организации его выполнения. В этой связи учащихся стимулируют для высказывания идей по реализации проекта. Строится модель деятельности, определяются источники необходимой информации, выявляется значимость проектной работы, производится планирование будущей деятельности. Определенную роль на первом этапе играет направленность учащихся на успех предстоящего дела.
Второй этап – конструктивный, включающий собственно проектирование. На этом этапе учащиеся, объединяясь во временные группы (из 5-4 человек) или индивидуально, осуществляют проектную деятельность: составляют план, осуществляют сбор информации по проекту, выбирают форму реализации проекта (составление научного отчета, доклада, создание графической модели и т.д.). Учитель на данном этапе осуществляет консультацию учащихся, помогает и приучает их к поиску. Он прежде всего поддерживает школьников, помогает выразить мысль, дает советы. Этот период самый длительный.
Третий этап – оценочно-рефлексивный. Его основу составляет самооценка деятельности учащихся. На данном этапе проект оформляется, компонуется и готовится к презентации. Также здесь на основе рефлексии может проводиться корректировка проекта (учет критических замечаний учителя, товарищей по группе). Учащиеся продумывают следующее: как можно улучшить работу, что удалось, что не получилось, вклад каждого участника в работу.
Четвертый этап – презентативный, на котором осуществляется защита проекта. Презентация – результат работы разных групп и индивидуальной деятельности, итог общей и индивидуальной работы. Защита проекта проходит как в игровой форме (круглый стол, пресс-конференция и т.д.), так и в неигровой форме.
Учащиеся представляют не только результаты и выводы, но и описывают приемы, при помощи которых была получена информация, рассказывают о проблемах, возникших при выполнении проекта, демонстрируют приобретенные знания, умения, творческий потенциал, духовно-нравственные ориентиры. Во время защиты проекта выступление должно быть кратким, свободным, учащиеся включаются в дискуссию по обсуждению проектов. Как правило, на данном этапе следует обратить внимание на перспективы работы над данным проектом.
ГЛАВА 2 ЭЛЕКТИВНЫЙ КУРС ПО ФИЗИКЕ «АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА»
Пояснительная записка
Образовательная область: физика
Возрастная группа: 9 класс
Вид элективного курса: предпрофильный.
Тип элективного курса: элективные курсы, в которыхуглубленно изучаются отдельные разделы основного курса.
Программа курса «Альтернативная электроэнергетика» предназначена для углубления знаний по физике и для ознакомления учащихся 9-го класса с нетрадиционными способами получения электрической энергии.
Энергия – не только одно из чаще всего обсуждаемых сегодня понятий; помимо своего основного физического (а в более широком смысле – естественнонаучного) содержания, оно имеет многочисленные экономические, технические, политические и иные аспекты.
Человечеству нужна энергия, причем потребности в ней увеличиваются с каждым годом. Вместе с тем запасы традиционных природных топлив (нефти, угля, газа и др.) конечны. Конечны также и запасы ядерного топлива — урана и тория, из которого можно получать в реакторах — размножителях плутоний. Практически неисчерпаемы запасы термоядерного топлива – водорода, однако управляемые термоядерные реакции пока не освоены и неизвестно, когда они будут использованы для промышленного получения энергии в чистом виде, т.е. без участия в этом процессе реакторов деления. Остаются два пути: строгая экономия при расходовании энергоресурсов и использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии.
Сегодня в мире использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии достигло промышленного уровня, ощутимого в энергобалансе ряда стран. Масштабы применения нетрадиционных возобновляемых источников энергии в мире непрерывно и интенсивно возрастают. Это направление является одним из наиболее динамично развивающихся среди других направлений в энергетике.
Курс базируется на концепции профильного обучения, он развивает интерес к физике и расширяет возможности социализации учащихся.
Курс рассчитан на 8 часов, однако, его программа может корректироваться.
Программа курса имеет традиционное деление на рубрики: тема, ее содержание, время изучения, творческие задания, экскурсии, в конце приводится список литературы. Занятия могут проводиться в разнообразной форме, обобщающее занятие проводится в форме конференции. Также могут быть проведены экскурсии, при этом внимание обращается на выделение физических явлений.
Дети должны научиться самостоятельно, приобретать знания, критически оценивать полученную информацию, излагать свою точку зрения по изучаемому вопросу, выслушивать другие мнения и конструктивно обсуждать их. Поэтому ведущими занятиями являются семинар и практическое занятие, конечно, есть и лекционный курс. Темы семинаров даются заранее.
Ожидаемыми результатами данного курса являются:
·Получение представлений о нетрадиционном способе получения электрической энергии с помощью: энергии солнца, ветра, приливов и отливов, геотермальной энергии.
·Получение представлений о влиянии СЭС, ВЭС, ПЭС, ГеоТЭС на экологические проблемы.
·Приобретение опыта поиска информации по заданной теме; составления докладов, отчетности; навыков проектной деятельности и анализа полученных результатов;
·Развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей на основе самостоятельного приобретения новых знаний
·Начальное формирование сознательного самоопределения учащихся относительно профиля дальнейшего обучения;
·Умение сотрудничать с товарищами, работая в группе.
Цели курса:
I. Способствовать развитию интеллектуальных и творческих способностей учащихся.
II. Способствовать развитию познавательных интересов учащихся в процессе самостоятельного приобретения знаний и умений по физике с использованием различных источников информации.
III. Оказать помощь в принятии решения о направлении профиля дальнейшего обучения или профессиональной деятельности.
IV.Формировать умение моделировать физические процессы.
V. Расширить и углубить теоретические знания учащихся о получении электрической энергии нетрадиционными способами:
1) Энергии солнца
2) Энергии ветра
3) Геотермальной энергии
4) Энергии приливов и отливов
Задачи курса:
1) Воспитывать сотрудничества в процессе совместной работы в группах.
2) Способствовать развитию речевого аппарата учащихся, умение логически излагать свою мысль.
3) Овладеть навыками проектной деятельности.
4) Формировать умения представлять отчет о результатах своей работы в различных формах.
5) Приобрести опыт поиска информации по заданной теме.
6) Смоделировать СЭС.
7) Смоделировать ВЭС.
8) Способствовать формированию теоретических и практических умений получать и обрабатывать информацию.
На основе:
А) Ознакомить учащихся со способами получения электрической энергии на СЭС.
Б) Дать представление учащимся о получении электрической энергии на ВЭС.
В) Сформировать навыки выделения экологических проблем СЭС и ВЭС.
Г) Рассмотреть перспективы развития энергии солнца, и энергия ветра.
Д) Ознакомить со способами получения электрической энергии на приливных электростанциях.
Е) Рассмотреть способы получения электрической энергии с помощью геотермальной энергии.
Ж) Научить школьников выделять экологические проблемы ПЭС и ГеоТЭС.
продолжение
--PAGE_BREAK--Программа курса
Введение (1ч)
Модуль 1Энергия солнца и ветра(3ч)
Модуль 2Энергия воды, используемая для получения электрической энергии.(3ч)
Итоговое занятие-конференция (1ч)
Таблица 1 Учебно-тематическое планирование
№
Название темы
Количество часов
Форма проведения
Образовательный продукт
Всего
Лекции
Практика
1
Введение
1
0,5
0,5
Входной тест
2
Получение электрической энергии с помощью энергии солнца
1
1
Лекция с элементами дискуссии
Сконструировать модель СЭС
3
Получение электрической энергии с помощью энергии ветра
1
1
Беседа с элементами рассказа. Демонстрация
Сконструировать модель ВЭС
4
Перспективы развития и экология энергии солнца и энергии ветра
1
1
Проектная деятельность
Защита проекта
5
Получение электрической энергии с помощью энергии приливов и отливов
1
1
Лекция с элементами дискуссии
6
Получение электрической энергии с помощью геотермальной энергии
1
1
Беседа с элементами рассказа
7
Перспективы развития и экология энергии приливов и отливов и геотермальной энергии.
1
1
Проектная деятельность учащихся
Защита проекта
Выходной тест
8
Итоговое занятие
1
Конференция
Беседа
Методические рекомендации
Введение(1ч)
Цель – ознакомить учащихся с предстоящей работой в течение данного курса.
Блок — Программа курса. Основные задачи учащихся. Входной тест
Предполагаемые темы проектов:
1) Тема: «Что ждет человечество – энергетический голод или энергетическое изобилие?»
Краткое описание
Рассмотреть перспективы развития солнечных электростанций и осветить их влияние на экологию.
Литература
· Трухин В.И., Показаев К.В. и др. «Основы экологической геофизики»
· Журналы «Мировая энергетика»
· Ресурсы internet
2) Тема: « Какое будущее у ветровых электростанций?»
Краткое описание
Рассмотреть перспективы развития строительства ВЭС. Осветить экологические проблемы, связанные с получением электрической энергии на ВЭС, такие как: — шумовые эффекты; инфразвуковой эффект, отрицательно воздействующий на биологические субъекты и человека. Также рассмотреть ветроустановки, производимые помехи отрицательно влияющие на распространения радио- и телеволн, а также оптическое загрязнение ландшафта.
Литература
· Трухин В.И., Показаев К.В. и др. «Основы экологической геофизики»
· Журналы «Мировая энергетика»
· Ресурсы internet
3) Тема: «Есть ли будущее у приливных электростанций?»
Краткое описание
Рассмотреть перспективы развития ПЭС и осветить экологические проблемы, связанные со строительством и эксплуатации ПЭС: изменение климата; увеличение амплитуды прилива; изменение распределения грунтовых вод в береговой зоне, нарушение циркуляции водных масс и т. д.
Литература
· Трухин В.И., Показаев К.В. и др. «Основы экологической геофизики»
· Журналы «Мировая энергетика»
· Ресурсы internet
4) Тема: «Нужны ли геотермальные электростанции?»
Краткое описание
Рассмотреть перспективы развития ГеоТЭС. Осветить экологические проблемы, связанные со строительством и эксплуатации ГеоТЭС: нарушение «работы» гейзеров, наносящие ущерб национальным паркам и природным заповедникам; тепловое загрязнение; радиоактивное загрязнение окружающей среды.
Литература
·Трухин В.И., Показаев К.В. и др. «Основы экологической геофизики»
·Журналы «Мировая энергетика»
·Ресурсы internet
Модуль 1— Энергия солнца и ветра(3ч)
Цель — ознакомить учащихся с нетрадиционными способами получения электрической энергии с помощью энергии солнца и энергии ветра. Также ознакомить с перспективами развития и экологией энергии солнца и энергии ветра. Способствовать развитию творческих способностей учащихся. Способствовать развитию познавательных интересов учащихся в процессе самостоятельного приобретения знаний и умений по физике с использованием различных источников информации. Оказание помощи в принятии решения о направлении профиля дальнейшего обучения или профессиональной деятельности. Овладение навыками проектной деятельности.
Блок 1/1 — Получение электрической энергии с помощью энергии солнца.
Блок 1/2 — Получение электрической энергии с помощью энергии ветра.
Блок 1/3 — Перспективы развития и экология энергии солнца и энергии ветра.
Блок 1/1 и 1/2 – Учащиеся знакомятся с физическими принципами работы СЭС и ВЭС.
Блок 1/3 — Учащимся необходимо разработать проекты по теме данного модуля (блока). Класс делится на 2 группы, каждая группа работает над своей темой в этом модуле (блоке).
Предполагаемые педагогом темы проектов:
1) «Что ждет человечество – энергетический голод или энергетическое изобилие?»
2) « Какое будущее у ветровых электростанций?»
учащиеся могут выбрать собственную тему по желанию.
Модуль 2— Энергия воды, используемая для получения электрической энергии.(3ч)
Цель – ознакомить учащихся с нетрадиционными способами получения электрической энергии с помощью энергии приливов и отливов, а также с помощью геотермальной энергии. Способствовать развитию интеллектуальных и творческих способностей учащихся. Способствовать развитию познавательных интересов учащихся в процессе самостоятельного приобретения знаний и умений по физике с использованием различных источников информации. Овладение навыками проектной деятельности.
Блок 2/1 — Получение электрической энергии с помощью энергии приливов и отливов.
Блок 2/2 — Получение электрической энергии с помощью геотермальной энергией.
Блок 2/3– Перспективы развития и экология энергии приливов и отливов и геотермальной энергии.
Блок 2/1 и 2/2 – Учащиеся знакомятся с физическими принципами рабаты ПЭС и ГеоТЭС.
Блок 2/3 — Учащимся необходимо разработать проекты по теме данного модуля (блока).
Предполагаемые педагогом темы проектов:
1) Тема: «Есть ли будущее у приливных электростанций?»
2) Тема: «Нужны ли геотермальные электростанции?»
учащиеся могут выбрать собственную тему по желанию.
Итоговое занятие(1ч). Конференция
1) Отчет по всем практическим работам с пояснением полученных результатов.
Подведение итогов.
Краткое содержание программы.
Модуль 1.
В первую очередь ознакомить со способами получения электрической энергии на СЭС и ВЭС, а также рассматриваются перспективы развития и экология энергии солнца и энергии ветра.
Модуль 2.
Посвящен изучению способам получения электрической энергии на приливных электростанциях и ГеоТЭС, а также перспективам развития и экологии энергии приливов и отливов и геотермальной энергии.
Заключение
1. Проведен анализ научно-методической литературы и требований по разработке элективных курсов;
2. В результате проделанной работы был разработан элективный курс «Альтернативная электроэнергетика», предназначенный для учащихся 9 класса общеобразовательной школы. Элективный курс состоит из двух модулей, каждый из которых включает в себя 3 часа занятий, рассказывающих учащимся о нетрадиционных способах получения электрической энергии.
3. Изготовлено два прибора к элективному курсу – модели СЭС и ВЭС.
Самостоятельная работа учащихся в процессе изучения данного элективного курса заключается в проектной деятельности и тестировании. В связи, с чем разработаны электронные тесты и составлены примерные темы докладов с рекомендуемой литературой для их написания к каждому модулю.
Помимо поурочного планирования в элективный курс включены дополнительные материалы, позволяющие педагогу по своему усмотрению, в связи с уровнем подготовки учащихся, изменять преподаваемый материал.
Элективный курс апробирован в школе.
4. Ожидаемый образовательный результат курса:
· успешная самореализация школьников в учебной деятельности;
· место и значимость физики в жизни;
· опыт дискуссий, работы в коллективе (группе);
· умение искать, отбирать и оценивать информацию;
· умение применять MSPowerPoint, Word.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Геотермальная энергетика (http://www.science-award.siemens.ru/default. asp?trID=1403) Проверено 11.06.08.
2. Дворникова М.В. Активизация познавательного интереса у учащихся 9 классов с помощью элективного курса «Альтернативная электроэнергетика» // Сборник научных трудов по актуальным вопросам математики, физики, информатики и методике их преподавания. Иркутск: Ред.- изд. Отдел ГОУВПО «ИГПУ», 2008.
3. Емельянов А. Нетрадиционная энергетика // Экология и жизнь.- 2001. — № 6.
4. Енохович А.С. Справочник по физике. — М.: Просвещение, 1990.- 152 с.
5. Ермаков Д.С., Петрова Г.Д. Создание элективных учебных курсов для профильного обучения // Школьные технологии. – 2003. — №6.
6. Клёнова Н. Как подготовить школу к профильному обучению // Народное образование. – 2003. – №7.
7. Методический справочник учителя физики /сост.: М.Ю. Демидова, В.А. Коровин. – М.: Мнемозина, 2003. – 229 с.: ил.
8. Новые педагогические и информационные технологии в системе образования: Учеб. пособие для студ. пед. вузов и системы повыш. квалиф. пед. кадров / Е.С.Полат, М.Ю.Бухаркина, М.В.Моисеева, А.Е. Петров; Под ред. Е.С.Полат. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 272 с.
9. Откуда берется электричество? (http://www.udarnik.org/stati/electrostancii/elect.html) Проверено 11.06.08.
10. Солоницын А. Второе пришествие ветроэнергетики (http://www.nauka.relis.ru/06/0403/060403006.htm) Проверено 11.06.08.
11. Теория и технология обучения: Учеб. пособие для студентов пед. вузов / Загрекова Л.В., Николина В.В. – М.: Высш. Шк.,2004. – 157 с.: ил.
12. Трухин В.И., Показаев К.В. и др. Основы экологической геофизики. – М.: 2001. – 256 с.
13. Физическая энциклопедия // Гл. ред. А.М. Прохоров. Ред. Кол. Д.М. Алексеев, А.М. Балдин, А.М. Бонч – Бруевич, А.С. Боровик – Романов и др. – М.: Большая Российская энциклопедия. 1994г. — т.4.
14. Харитонов В.П. Особенности развития мировой ветроэнергетики (http:// www.adok.ru/for_speuarticles.php?nid=146) Проверено 11.06.08.
15. Черникова Т.В. Выбор профиля обучения // Профильная школа. – 2006. — №1.
16. Черникова Т.В. Методические рекомендации по разработке и оформлению программ элективных курсов // Профильная школа. – 2005. – №5.
17. Энергосбережение Минообразования РФ (http://www.energy-efficiency.ru/ elispgeoen.html) Проверено 11.06.08.
18. Энциклопедический словарь юного физика /сост. Э 61 В. А. Чуянов. — М.: Педагогика — Пресс, 1995. – 366 с.: ил.
Приложение
1
Поурочное планирование
Модуль 1 Энергия солнца и ветра
План Модуля 1(3ч)
Цель:[I, II, IV, V] Задачи:
Образовательная: 8, А, Б, В, Г.
Воспитательная: 1,
Развивающая: 2,3, 4, 5, 6,7
Блок 1/1(1ч)
Тема: Получение электрической энергии с помощью энергии солнца.
Цель: [I, III, IV, V(1)]
Задачи:[2, 6, 8, А]
Формы работы: Лекция с элементами дискуссии.
Оборудование: иллюстрация схемы (принцип работы СЭС), прибор, показывающий превращение энергии солнца в электрическую энергию.
Ход урока:
№ этапа
Деятельность учителя
Деятельность учеников
I. Организационно-мотивационный этап
Учитель заходит в класс, приветливо здоровается. Разрешает сесть.
Ученики приветствуют учителя стоя. Устанавливается тишина. После того как учитель разрешил сесть, ученики готовы воспринимать речь педагога.
II. Изучение нового материала
Педагог рассказывает новый материал. Затем проводит дискуссию.
Ученики записывают необходимую информацию, рассматривают схемы. Ведется дискуссия.
III. Домашнее задание
Учитель диктует домашнее задание
Записывают д/з: сконструировать модель СЭС.
В настоящее время строятся солнечные электростанции в основном двух типов: солнечные электростанции башенного типа и солнечные электростанции распределенного (модульного) типа.
В башенных солнечных электростанциях используется центральный приемник с полем гелиостатов, обеспечивающим степень концентрации в несколько тысяч. Система слежения за Солнцем значительно сложна, так как требуется вращение вокруг двух осей. Управление системой осуществляется с помощью ЭВМ. В качестве рабочего тела в тепловом двигателе обычно используется водяной пар с температурой до 550єС, воздух и другие газы — до 1000єС, низкокипящие органические жидкости (в том числе фреоны) — до 100єС, жидкометаллические теплоносители — до 800єС.
(см. Приложение 4, Электронные плакаты, Модуль 1, Урок 2, Слайды 2,3).
Главным недостатком башенных солнечных электростанций являются их высокая стоимость и большая занимаемая площадь. Так, для размещения солнечной электростанции мощностью 100 МВт требуется площадь в 494,21 акр, а для АЭС мощностью 1000 МВт — всего 50 га. Башенные солнечные электростанции мощностью до 10 МВт нерентабельны, их оптимальная мощность равна 100 МВт, а высота башни 250 м.
В солнечных электростанциях распределительного (модульного) типа используется большое число модулей, каждый из которых включает параболоцилиндрический концентратор солнечного излучения и приемник, расположенный в фокусе концентратора и используемый для нагрева рабочей жидкости, подаваемой в тепловой двигатель, который соединен с электрогенератором. Самая крупная солнечная электростанция этого типа построена в США и имеет мощность 12,5 МВт.
При небольшой мощности солнечные электростанции модульного типа более экономичны, чем башенные. В солнечных электростанциях модульного типа обычно используются линейные концентраторы солнечной энергии с максимальной степенью концентрации около 100.
(см. Приложение 4, Электронные плакаты, Модуль 1, Урок 2, Слайды 4).
Энергия солнечной радиации может быть преобразована в постоянный электрический ток посредством солнечных батарей — устройство, состоящее из тонких пленок кремния или других полупроводниковых материалов. Преимущество фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) обусловлено отсутствием подвижных частей, их высокой надежностью и стабильностью. При этом срок их службы практически не ограничен. Они имеют малую массу, отличаются простотой обслуживания, эффективным использованием как прямой, так и рассеянной солнечной радиации. Модульный тип конструкций позволяет создавать установки практически любой мощности и делает их весьма перспективными. Недостатком ФЭП является высокая стоимость и низкий КПД (в настоящее время практически 10-12 %).
Солнечные батареи пока используются в основном в космосе, а на Земле только для энергоснабжения автономных потребителей мощностью до 1 кВт, питания радионавигационной и маломощной радиоэлектронной аппаратуры, привода экспериментальных электромобилей и самолетов. В 1988 г. в Австралии состоялись первые всемирные ралли солнечных автомобилей. По мере совершенствования солнечных батарей они будут находить применение в жилых домах для автономного энергоснабжения, т.е. отопления и горячего водоснабжения, а также для выработки электроэнергии для освещения и питания бытовых электроприборов.
Вопросы для дискуссии:
1) Какой главный недостаток башенных СЭС?(ОТВЕТ: высокая стоимость и большая занимаемая площадь).
2) Какие СЭС при небольшой мощности более экономичны?(ОТВЕТ: СЭС модульного типа более экономичны, чем башенные).
3) продолжение
--PAGE_BREAK-- Посредством чего энергия солнечной радиации может быть преобразована в постоянный электрический ток?(ОТВЕТ: посредством солнечных батарей).
4) Что такое солнечные батареи?(ОТВЕТ: солнечных батареи — устройство, состоящее из тонких пленок кремния или других полупроводниковых материалов).
5) Какой недостаток фотоэлектрических преобразователей?(ОТВЕТ: высокая стоимость и низкий КПД (10-12%).
Блок 1/2(1ч)
Тема: Получение электрической энергии с помощью энергии ветра.
Цель: [I, II, IV, V(2)]
Задачи:[2, 7, 8, Б]
Формы работы: Беседа с элементами рассказа. Демонстрация.
Оборудование: иллюстрация схемы (принцип работы ВЭС), прибор, показывающий превращение энергии ветра в электрическую энергию.
Ход урока:
№ этапа
Деятельность учителя
Деятельность учеников
I. Организационно-мотивационный этап
Учитель заходит в класс, приветливо здоровается. Разрешает сесть.
Ученики приветствуют учителя стоя. Устанавливается тишина. После того как учитель разрешил сесть, ученики готовы воспринимать речь педагога.
II. Изучение нового материала
Педагог рассказывает материал, ведется беседа. После беседы учитель проводит демонстрацию.
Ученики записывают необходимую информацию, рассматривают схемы. Смотрят демонстрацию, затем обсуждают увиденное.
III. Домашнее задание
Пишет на доске Д/З
Записывают Д/З: сконструировать ВЭС. Подготовиться к защите проекта.
Энергия ветра очень велика. Ее запасы в мире, по оценке Всемирной метеорологической организации, составляют 170трлн кВтч в год. Эту энергию можно получать, не загрязняя окружающую среду. Но у ветра есть два существенных недостатка: эго энергия сильно рассеяна в пространстве и он непредсказуем – часто меняет направление, вдруг затихает даже в самых ветреных районах земного шара, а иногда достигает такой силы, что ломает ветряки.
Первой лопастной машиной, преобразующей энергию ветра в движение, был парус. Ему уже почти 6000 лет (под парусом ходили еще древние египтяне), но до сих пор это древнее изобретение обладает наивысшим коэффициентом полезного действия среди всех известных ветроагрегатов. Позже появились ветряные мельницы, которые служили человечеству несколько столетий, вплоть до середины прошлого века. Они качали воду, поднимали камни, вращали мукомольные жернова. Пришедшие им на смену ветродвигатели выполняют не только механическую работу, например, оснащенные электрогенератором ветроэнергетические станции (ВЭС) вырабатывают электрическую энергию.
В 1918 году ветряками заинтересовался профессор В. Залевский. Он создал теорию ветряной мельницы и вывел несколько положений, которым должна отвечать ветроустановка. В 1925 году другой наш выдающийся соотечественник — профессор Н. Е. Жуковский разработал теорию ветродвигателя и организовал отдел ветряных двигателей в Центральном аэрогидродинамическом институте. Отрасль начала стремительно развиваться. В 1931 году в СССР заработала крупнейшая в мире ветроэнергетическая установка мощностью 100 кВт, вслед за ней на юге страны были установлены десятки подобных ветрогенераторов. В 1938-м в Крыму развернулось строительство ветроэлектростанции мощностью 5 МВт. С 1950 по 1955 год страна производила до 9 тысяч ветроустановок в год единичной мощностью до 30 кВт. На целине впервые была сооружена многоагрегатная ветроэлектростанция, работавшая в паре с дизелем, общей мощностью 400 кВт — прообраз современных европейских ветропарков и систем «ветро-дизель». В 1960-1980-е годы энергетическая отрасль нашей страны была ориентирована на строительство крупных ТЭС, ГЭС и АЭС. Естественно, развитие малой энергетики, в том числе и ВЭС, затормозилось. И только к началу 1990-х годов, значительно позже, чем в других странах, в СССР вновь заговорили о практическом использовании ветроэнергетических установок (ВЭУ), и встал вопрос об организации их производства.
Что же представляют собой ветроэлектростанции, которым отводится серьезное место в энергетике XXI века? Они мало, чем напоминают своих древних собратьев — парус и ветряную мельницу, хотя принцип работы ветроагрегатов практически не изменился: под напором ветра вращается колесо с лопастями, передавая крутящий момент другим механизмам, причем чем больше диаметр колеса, тем больший воздушный поток оно захватывает и быстрее вращается.
Сегодня в мире широко распространены ветродвигатели двух типов: крыльчатке и карусельные. Встречаются еще барабанные и некоторые другие оригинальные конструкции.
Крыльчатые ВЭС — их еще называют ветродвигателями традиционной схемы — представляют собой лопастные механизмы с горизонтальной осью вращения. Ветроагрегат вращается с максимальной скоростью, когда лопасти расположены перпендикулярно потоку воздуха. Поэтому в конструкции предусмотрены устройства автоматического поворота оси вращения: на малых ВЭС — крыло-стабилизатор, а на мощных станциях, работающих на сеть, — электронная система управления рысканием. Небольшие крыльчатые ВЭС постоянного тока соединяют с электрогенератором напрямую (без мультипликатора), мощные станции оснащают редуктором.
Мощность ВЭС зависит от скорости ветра и размаха лопастей ветроколеса.
Коэффициент использования энергии ветра у крыльчатых ВЭС (чаще всего их ветроагрегаты бывают двух- или трехлопастными) намного выше, чем у других ветряков, недаром они занимают более 90% рынка.
(см. Приложение 4, Электронные плакаты, Модуль 1, Урок 3, Слайды 2,3).
Карусельные, или роторные, ВЭС с вертикальной осью вращения, в отличие от крыльчатых, могут работать при любом направлении ветра, не изменяя своего положения. Когда ветровой поток усиливается, карусельные ВЭС быстро наращивают силу тяги, после чего скорость вращения ветроколеса стабилизируется. Ветродвигатели этой группы тихоходны, поэтому не создают большого шума. В них используются многополюсные электрогенераторы, работающие на малых оборотах, что позволяет применять простые электрические схемы без риска потерпеть аварию при случайном порыве ветра.
(см. Приложение 4, Электронные плакаты, Модуль 1, Урок 3, Слайды 4,5).
Конструкция лопастных ВЭУ роторной схемы обеспечивает максимальную скорость вращения при запуске и ее автоматическое саморегулирование в процессе работы. С увеличением нагрузки скорость вращения ветроколеса уменьшается, а вращающий момент возрастает. Подобные ветродвигатели с лопастями разной формы строят в США, Японии, Англии, ФРГ, Канаде, Финляндии. Идея карусельного ветродвигателя в виде так называемого роторного паруса была реализована на знаменитом исследовательском судне «Калипсо», построенном по заказу Жака Ива Кусто. По данному типу спроектирована и одна из ВЭС в Белоруссии номинальной мощностью 250 кВт.
Существуют роторные ВЭУ с лопастями того же профиля, что и у крыльев «дозвуковых» самолетов, которые, прежде чем опереться на подъемную силу, должны разбежаться. С ветроагрегатами происходит то же самое. Чтобы раскрутить и довести их до определенных аэродинамических параметров, сначала нужно подвести энергию извне, и только после этого ВЭУ начнут работать в режиме генератора. Отбор мощности начинается при скорости ветра около 5 м/с, а номинальная мощность достигается при 14-16 м/с. Предварительные расчеты показывают, что ортогональные установки смогут вырабатывать электроэнергию мощностью от 50 до 20 000 кВт.
(см. Приложение 4, Электронные плакаты, Модуль 1, Урок 3, Слайды 6).
Из недавно появившихся оригинальных проектов стоит назвать ВЭС принципиально новой конструкции, состоящую из фундамента, трехопорного несущего основания и смонтированного на нем кольцеобразного генератора со встроенным подшипником и центральным ротором. Кольцо генератора может достигать в диаметре 120 м и более.
Недостатки ВЭС остаются в прошлом
Ветроэнергетика привлекательна не только тем, что не наносит вреда природе. ВЭС можно достаточно быстро установить там, где других источников энергии нет. Однако приходится констатировать, что работа ветроагрегатов сопровождается некоторыми неприятными явлениями. Главное из них — шум. На уровне оси ветроколеса в непосредственной близости от ВЭС мощностью 850 кВт уровень шума составляет 104 дБ. Система управления углом атаки способна уменьшить его, но очень незначительно. На расстоянии 300 м шум снижается до 42-45 дБ (на оживленной улице наши уши страдают больше). В «тесной» Европе на таком расстоянии от ближайшего жилья ВЭС уже ставят, в России же мы имеем возможность удалить их от застройки на 700-1000 м.
Помимо шума, воспринимаемого человеческим ухом, вокруг ВЭС возникает опасный инфразвук частотой 6-7 Гц, вызывающий вибрацию. От него дребезжат стекла в окнах и посуда на полках. Кроме того, ВЭС могут затруднить прием телепередач. Так было, например, на Оркнейских островах в Англии, когда в 1986 году там установили экспериментальный ветродвигатель. Тут же от жителей ближайших населенных пунктов начали поступать многочисленные жалобы на ухудшение телевизионного сигнала. Оказалось, что помехи создавали стальной каркас лопастей и имеющиеся на них металлические полоски для отвода ударов молний. Сами же лопасти, сделанные из стеклопластика, распространению телесигнала не мешали. В подобных случаях около ВЭС стали возводить ретрансляторы.
В современных ВЭС воплощено множество технических идей, отвечающих последним достижениям науки. Вот далеко не полный перечень уникальных систем и механизмов, обеспечивающих эффективную и безопасную работу ветроэлектростанций:
Ø система динамического изменения угла атаки (изменяет угол заклинивания лопастей, удерживая тем самым нужный угол атаки);
Ø система динамического регулирования скорости вращения ветроколеса в зависимости от нагрузки и скорости ветра (выбирает оптимальный режим работы);
Ø система управления рысканием — электронный флюгер (поворачивает гондолу с ВЭУ по особому закону с учетом доминирующего направления ветра, его порывов и турбуленции);
Ø система оперативного регулирования магнитного скольжения асинхронного генератора (используются усовершенствованные асинхронные генераторы с ротором «беличья клетка»).
Совсем недавно запущена в производство совершенно новая ВЭУ, в которой использован высоковольтный синхронный генератор со статором, имеющим обмотки из кабеля, и многополюсным ротором на постоянных магнитах. Получаемый переменный ток низкой частоты выпрямляется, а затем преобразуется инвертором в переменный ток сетевой частоты. Редуктор генератору не нужен, поскольку он низкооборотный. Такие установки можно использовать на ВЭС мощностью от 500 кВт до 5 МВт и выше.
За состоянием ВЭС и режимами их работы следит бортовой компьютер, куда по модемным каналам поступает вся текущая информация. Если, например, во время работы возникают кратковременные всплески напряжения (так называемый фликкерный эффект), происходящие при коротких, сильных порывах ветра либо при резком изменении нагрузки, их гасят с помощью специальных электронных устройств. Электроника и автоматика надежно защищены от постороннего излучения (в том числе от электромагнитного излучения самой сети и переключающих сетевых устройств) радиотехническим заземлением и экранированием. Важную роль здесь играют современные изоляционные материалы.
Демонстрация
Наглядно покажем получение электроэнергии с помощью ветра.
Возьмем сначала лопасти подуем на них, увидим, что они совершают круговые вращения на стержне.
(см. Приложение 4, Электронные плакаты, Модуль 1, Урок 3, Слайды 7).
Теперь возьмем прибор и пылесос. Направим поток ветра пылесоса на лопасти, лопасти начнут вращаться под потоком ветра. Но этой энергии ветра (потока пылесоса) не хватит, чтобы преобразовать ее в электрическую энергию. Для того чтобы показать, что энергию ветра можем преобразовать в электрическую, крутанем лопасть с большой силой. Результат будет таков: наглядно увидим, что лампочка загорелась, т.е. мы показали преобразование энергии ветра в электрическую энергию.
(см. Приложение 4, Электронные плакаты, Модуль 1, Урок 3, Слайды 8).
Блок 1/3(1ч)
Тема: Перспективы развития и экология энергии солнца и энергии ветра.
Цель: [I, II, III, IV]
Задачи:[1, 2, 3, 4, 5, 8, В]
Формы работы: проектная деятельность учащихся
Проекты:
1) «Что ждет человечество – энергетический голод или энергетическое изобилие?»
2) « Какое будущее у ветровых электростанций?»
Предмет:физика
Класс:девятый
Тип проектов: исследовательский
Оборудование: ноутбук, слайд – проектор
Цель проектов: рассмотреть перспективы и экологические проблемы СЭС и ВЭС.
Для работы над проектами были сформированы две группы, каждая группа в свою очередь разбивалась еще на две подгруппы. Первая подгруппа искала необходимый материал по теме «Перспективы развития СЭС и ВЭС» анализировала и обрабатывала. Вторая подгруппа искала необходимый материал по теме «Экологические проблемы СЭС и ВЭС», также анализировала и обрабатывала материал, из найденного материала выделяла экологические проблемы и пути их решения. (развитие умений самостоятельного приобретения новых знаний и умений с использованием различных источников информации (энциклопедии, справочники, журналы, газеты, Интернет и т. д.); развитие умений производить обработку материалов и анализировать) Затем подгруппы обменивались найденной информацией, оформляли ее и создавали презентации. В конце всей проделанной работы каждая группа защищала свои проекты. После защиты класс принимал активное участие в обсуждении частей проекта. Учитель в свою очередь задавал возникающие вопросы, советовал, на что еще следует обратить внимание.
Модуль 2 Энергия воды, используемая для получения электрической энергии
План Модуля 2(3ч)
Цель:[I, II,III, IV, V]
Задачи:
Образовательная: 8, Д, Е, Ж.
Воспитательная: 1
Развивающая: 2,3, 4, 5, 6,7
Блок 2/1(1ч)
Тема: Получение электрической энергии с помощью энергии приливов и отливов.
Цель: [I, IV, V(4)]
Задачи:[2, 8, Д]
Формы работы: Лекция с элементами дискуссии.
Оборудование: иллюстрация схемы.
Ход урока:
№ этапа
Деятельность учителя
Деятельность учеников
I. Организационно-мотивационный этап
Учитель заходит в класс, приветливо здоровается. Разрешает сесть.
Ученики приветствуют учителя стоя. Устанавливается тишина. После того как учитель разрешил сесть, ученики готовы воспринимать речь педагога.
II. Изучение нового материала
Педагог рассказывает новый материал. Затем проводит дискуссию.
Ученики записывают необходимую информацию, рассматривают схемы. Ведется дискуссия.
На ход прилива и отлива влияют особенности движения небесных тел, характер береговой линии, глубина воды, морские течения и ветер.
Самые высокие и сильные приливные волны возникают в мелких и узких заливах или устьях рек, впадающих в моря и океаны. Приливная волна Индийского океана катится против течения Ганга на расстояние 250 км от его устья. Приливная волна Атлантического океана распространяется на 900 км вверх по Амазонке. В закрытых морях, например Черном или Средиземном, возникают малые приливные волны высотой 50-70 см.
Максимально возможная мощность в одном цикле прилив – отлив, т. е. от одного прилива до другого, выражается уравнением
(1)
где р – плотность воды, g– ускорение силы тяжести, S– площадь приливного бассейна, R– разность уровней при приливе.
Как видно из формулы, для использования приливной энергии наиболее подходящими можно считать такие места на морском побережье, где приливы имеют большую амплитуду, а контур и рельеф берега позволяют устроить большие замкнутые «бассейны».
Приливная электростанция(ПЭС)- электростанция, преобразующая энергию морских приливов в электрическую. ПЭС использует перепад уровней «полной» и «малой» воды во время прилива и отлива. Перекрыв плотиной, залив или устье впадающей с море реки (образовав водоём, называют бассейном ПЭС), можно при достаточно высокой амплитуде прилива (>4м) создать напор, достаточный для вращения гидротурбин и соединённых с ними гидрогенераторов, размещенных в теле плотины. При одном бассейне и правильном полусуточном цикле приливов ПЭС может вырабатывать электроэнергию непрерывно в течение 4—5 ч с перерывами соответственно 2—1 ч четырежды за сутки (такая ПЭС называется однобассейновой двустороннего действия). Для устранения неравномерности выработки электроэнергии бассейн ПЭС можно разделить плотиной на два или три меньших бассейна, в одном из которых поддерживается уровень «малой», а в другом — «полной» воды; третий бассейн — резервный; гидроагрегаты устанавливаются в теле разделительной плотины. Но и эта мера полностью не исключает пульсации энергии, обусловленной цикличностью приливов в течение полумесячного периода. При совместной работе в одной энергосистеме с мощными тепловыми электростанциями энергия, вырабатываемая ПЭС, может быть использована для участия в покрытии пиков нагрузки энергосистемы, а входящие в эту же систему ГЭС, имеющие водохранилища сезонного регулирования, могут компенсировать внутримесячные колебания энергии приливов.
На ПЭС устанавливают капсульные гидроагрегаты, которые могут использоваться с относительно высоким кпд в генераторном (прямом и обратном) и насосном (прямом и обратном) режимах, а также в качестве водопропускного отверстия. В часы, когда малая нагрузка энергосистемы совпадает по времени с «малой» или «полной» водой в море, гидроагрегаты ПЭС либо отключены, либо работают в насосном режиме — подкачивают воду в бассейн выше уровня прилива (или откачивают ниже уровня отлива) и таким образом аккумулируют энергию до того момента, когда в энергосистеме наступит пик нагрузки.
(см. Приложение 4, Электронные плакаты, Модуль 2, Урок 5, Слайды 2).
В случае если прилив или отлив совпадает по времени с максимумом нагрузки энергосистемы, ПЭС работает в генераторном режиме. Таким образом, ПЭС может использоваться в энергосистеме как пиковая электростанция. Так, например, работает ПЭС на 240 Мвт, построенная в 1966 в эстуарии р. Ране во Франции.
(см. Приложение 4, Электронные плакаты, Модуль 2, Урок 5, Слайды 3).
Использование приливной энергии ограничено главным образом высокой стоимостью сооружения ПЭС (стоимость сооружения ПЭС Ране почти в 2,5 раза больше, чем обычной речной ГЭС такой же мощности). В целях её снижения в СССР впервые в мировой практике строительства ГЭС при возведении ПЭС был предложен и успешно осуществлен так называемый наплавной способ, применяющийся в морском гидротехническом строительстве (тоннели, доки, дамбы и т.п. сооружения). Сущность способа состоит в том, что строительство и монтаж объекта производятся в благоприятных условиях приморского промышленного центра, а затем в собранном виде объект буксируется по воде к месту его установки. Таким способом в 1963—68 на побережье Баренцева моря в губе Кислой (Шалимской) была сооружена первая в СССР опытно-промышленная ПЭС. Здание ПЭС (361815 м) из тонкостенных элементов (толщиной 15—20 см), обеспечивающих высокую прочность при небольшой массе сооружения, было возведено в котловане на берегу Кольского залива, близ г. Мурманска. После монтажа оборудования и испытания корпуса здания на водонепроницаемость котлован был затоплен, здание на плаву вывели в море и отбуксировали в узкое горло губы Кислой. Здесь во время отлива оно было установлено на подводное основание и соединено сопрягающими дамбами с берегами; тем самым было перекрыто горло губы и создан бассейн ПЭС.
( продолжение
--PAGE_BREAK--