ДОНЕЦКА ОБЛАСТНАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АДМИНИСТРАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ДОНЕЦКИЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ ЛИЦЕЙ КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВАМЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА УРОКА ТЕОРЕТИЧЕСКОГО УЧЕНИЯТЕМА УРОКА: «НЕПРЕРЫВНОСТЬ И АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ВИДЫ ЭНЕРГИИ – ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ И СОХРАННОСТЬ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В СРАВНЕНИИ С ВОСПОЛНЯЕМЫМИ И НЕВОСПОЛНЯЕМЫМИ ВИДАМИ ЭНЕРГИИ»ТИП УРОКА: УРОК ФОРМИРОВАНИЯ НОВЫХ ЗНАНИЙ МЕТОД ПРОВЕДЕНИЯ: ИНТЕРАКТИВНАЯ ЛЕКЦИЯг. Донецк 2009 г.^ ТЕМА УРОКА: НЕПРЕРЫВНОСТЬ И АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ВИДЫ ЭНЕРГИИ – ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ И СОХРАННОСТЬ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В СРАВНЕНИИ С ВОСПОЛНЯЕМЫМИ И НЕВОСПОЛНЯЕМЫМИ ВИДАМИ ЭНЕРГИИ.^ ЦЕЛЬ УРОКА: Сформировать знания учащихся об альтернативных видах энергии, показать необходимость и перспективы применения, сравнивая энергоэффективность и влияние на окружающую среду восполняемых и невосполняемых источников энергии.^ ТИП УРОКА: Урок формирование новых знаний.МЕТОД ПРОВЕДЕНИЯ: Интерактивная лекция.ФОРМА ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫ УЧАЩИХСЯ НА УРОКЕ: Работа в парах.^ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОСНАЩЕНИЕ УРОКА: Таблицы 1 – 7; и рисунки 1,2.ХОД УРОКАОрганизационный элемент урока(3 мин.) Приветствие преподавателя, проверка присутствия учащихся.Сообщение учащимся темы, цели и задач урока(2 мин.)Тема урока: Непрерывность и альтернативные виды энергии – энергоэффективность и сохранность окружающей среды в сравнении с восполняемыми и невосполняемыми видами энергии.^ 3. Мотивация цели (3 мин.): Основой развития современной цивилизации является энергетика. От ее состояния зависят темпы Н.Т. Прогресса, интенсификация производства и жизненный уровень людей. ХХ век можно назвать веком электричества, которое дало человечеству грандиозные возможности для развития техники, транспорта, улучшения быта. В связи с непрерывным ростом энергопотребления, запасы минерального топлива, используемого для производства электроэнергии, будут исчерпаны уже в ближайшем будущем и человечество столкнется с энергетическим кризисом. Уже сейчас малейшие колебания цен на нефть и природный газ болезненно сказывается на экономике. Другая глобальная проблема человечества, связанная с энергетикой – экологическая (загрязнение природной среды). Перспектива исчерпание топлива на Земле, экологические проблемы побуждают искать альтернативные источники энергии, экологически чистые и возобновляемые.^ 4. Изучение нового материала (26 мин.)Основные вопросы темы:Перспектива исчерпания топлива на Земле; Экологическое влияние электростанции;Альтернативные источники энергии;Объяснение алгоритма работы учащимся:После изложения преподавателем каждого вопроса вам необходимо выполнить небольшое задание работая парами.1. Перспектива исчерпания топлива на Земле: Источники энергии делятся на невосполнимые (топливные) – уголь, нефть, природный газ, сланцы и др. и на восполнимые (нетопливные) – энергия ветра, солнца, рек, морей, океанов, подземного тепла. Основным способом получения электроэнергии является сжигание угля, нефти, природного газу, сланцев и др. видов минерального сырья. Этот чрезвычайно нерациональный способ получения энергии еще Д.И. Менделеев говорил, что сжигать в топках нефть – все равно, что топить ассигнациями. Этот ценнейший продукт можно использовать эффективнее: получить ткани, пластмассы, удобрения, краски и тому подобное. При недальновидной энергетической политике исчерпание многих видов минерального сырья может наступить в ближайшие десятилетия. (Таб. 1)^ Ресурсообеспеченность нефтью Таблица 1 Регион Годы (%) Весь мир 44,0 Западная Европа 8,1 Центральная и Восточная Европа, Северная Азия, (в т том числе Россия) 27,1 Средний Восток (в том числе Юго-Западная Азия) 97,1 Остальная часть Азии (в том числе Китай и Индия) 18,3 Америка 27,3 Африка 27,1 Потребление энергии на душу населения при равной эффективности ее использования может выступать как показатель индустриального развития, характеристика богатства страны. Согласно данных ООН еще в 1971 году годовая выработка электроэнергии на душу населения в Швеции составляло 7 800 кВт. час. Сравните: в Украине 1991 году – 4 843 кВт. час! (Таб. 2)^ Рост энергопотребления человечестваТаблицы 2 Показатели ГОД 1850 1900 1950 1960 1970 1980 2000 2025 Численность населения, млрд. 1,2 1,6 2,5 3 3,6 4,5 6,0 8,0 Годовое потребление энергоресурсов, млрд. т. условного топлива 0,5 0,95 2,85 4,5 7,55 12,5 25 40 Годовое производство электроэнергии, млрд. кВт. час - - 989 2380 5035 8370 21000 48000 Поэтому с ростом населения и индустриальном развитие стран энергопотребление в мире растет с каждым днем (Таб. 2: с 1960 по 2000 население удвоилось, а потребление электроэнергии возросло более, чем в 5 раз). Обеспечение топливом является одной из злободневных проблем Украины. За данными 1991 года наша страна обеспечена на 95 %, природным газом на 22 %, нефтью на 8 % (Таб. 3)^ Производство топливно-энергетических ресурсов в Украине в 1991 годуТаблица 3 Ресурсы Общее производство Производство на душу населения Электроэнергия 252,6 млрд. кВт час 4843 кВт час Нефть 4,5 млн. т. 86,0 кг Природный газ 20,90 млрд. м3 400,0 м3 Уголь 133,6 млн. т. 1978,0 кг Эпоха легкого отношения к энергетическим ресурсам уходит в прошлое. Во всем мире специалисты подчитывают – надолго ли хватит первичного сырья и каким образом предотвратить энергетический кризис.^ Задание для работы учащихся в парах. Дайте ответ на вопрос: Каковы причины надвигающегося энергетического кризиса?2. Экологическое влияние электростанции. Производство электроэнергии в Украине обеспечивают АЭС – на 46,9 % от общего количества, ГЭС – на 11,2 %, ТЭС – на 39,1 %. Потенциал электроэнергетики Украины составляют 44 мощных ТЭС, 8 – ГЭС, 5 – АЭС. (Таб. 4)^ Потенциал электроэнергии УкраиныТаблица 4 Тип электростанции Количество Наиболее мощные из них МощностьмВт ТЭС 44 Углегорская ЗапорожскаяКриворожская 3600 36002820 ГЭС 8 Киевская Каневская Кременчугская Днепродзержинская КаховскаяДнестровская 361,2 444 625 1532 351702 АЭС 5 Запорожская Южно-Украинская РовенскаяХмельницкая 6000 3000 18181000 Электростанциями Украины для производства электроэнергии используются уголь, мазут, природный газ, гидроэнергия, ядерная энергия. (Таб. 5)^ Структура энергетических ресурсов в производстве электроэнергиии теплоты электростанциями УкраиныТаблица 5 Вид энергоресурсов Количество млн. у. т. Удельный вес, % Уголь 29,9 млн. т. 18 26,1 Мазут 1,3 млн. т. 1,8 2,6 Природный газ 12,8 млрд. м3 14,6 21,1 Гидроэнергия - 3,6 5,6 Ядерная энергия - 29 44,6 Всего - 67 100 2.1. ТЭС вырабатывает 39,1 % от всей электроэнергии в Украины. Техникой и наукой использованы не все резервы работы ТЭС, которое позволили бы экономить топливо. В результате сжигания большого количества минерального топлива имеют место значительные изменения окружающей среды(воздуха, воды, земли Таб. 6)^ Показатели загрязнения атмосферы ТЭСТаблица 6 Вредные вещества Каменныйуголь Бурый уголь Мазут Природный газ Окись сульфура (IV) 6,0 7,7 7,4 0,002 Твердые частицы 1,4 2,7 0,7 - Оксиды нетрогена 1,0 3,45 2,45 1,9 Соединения флуора 0,05 0,11 0,004 - В результате загрязнения атмосферы газоподобными и пылевыми выбросами выпадают кислотные дожди, которые приводят к окислению почв и водоемов, гибели многих видов флоры и фауны, гибели сельскохозяйственных культур и лесов, разрушению архитектурных строений. Проблема очищения газов требует дополнительных затрат (20-30 % стоимости угольных ТЭС), переход на газовое отопление. Добыча угля для ТЭС сопровождается отвалами пустых порот возле угольных шахт, а также шлаков возле ТЭС.2.2. ГЭС вырабатывают 11,2 % общего количества электроэнергии в Украине. ГЭС не загрязняет воздух вредными выбросами, их эффективно использовать для удешевление энергии. Однако только водохранилищами Днепровского каскада ГЭС затоплено 7 000 м2 плодородных земель и лугов. Выселены жители сотен сел, заболочены земли, прилегающие к водохранилищам, гибнет рыба.2.3. АЭС вырабатывают 46,9 % всех электроэнергии в Украине. Считается, что атомная энергетика дешевая и экологически более благоприятная. Однако это миф. Развитие атомной энергетики влечет неподдающийся учету риск. Нет технических систем со 100 % - ной надежностью, поэтому в результате аварии на АЭС произойдет интенсивное радиоактивное загрязнение природной среды. Техногенная катастрофа на ЧАЭС затронула более 7 млн. чел. и коснется еще многих, в том числе и не родившихся. Средства на ликвидацию аварии превысили экономическую прибыль от работы всех АЭС на территории бывшего СССР. ^ Задание для работы учащихся в парах. Дайте ответ на вопрос: Как уменьшить (устранить) отрицательное влияние ТЭС, ГЭС, АЭС на окружающую среду?Альтернативные источники энергии. Возможности использования экологически чистой, повсеместно доступной возобновляемой энергии излучения привлекают все большее внимание. В соответствии с прогнозами уже в течение ближайших 15-20 возобновляемые источники энергии (энергия Солнца, ветра, биомассы) должны занять заметное место в мировом энергетическом балансе, обеспечивая замещение истощающихся запасов органического топлива и экологическое оздоровление окружающей среды. Пик развития "солнечного" рынка в мире, обусловленный разразившимся энергетическим кризисом и резким ростом цен на энергоресурсы, приходится на середину и конец 70-х годов. Во многих странах были приняты специальные государственные программы прямой финансовой, законодательной и информационной поддержки и стимулирования развития технологий использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии. 3.1. Энергия солнца. "Солнечный портрет" Украины - в числе благодатных с позиции перспектив экономической окупаемости практического использования данного вида энергии. Уровень солнечной радиации в нашей стране весьма высок и составляет 3,46 миллиарда мегаватт-часов в год, притом наибольший показатель солнечного сияния, 2300-2400 часов в год, принадлежит Крыму и побережью Черного и Азовского морей. В степной зоне Украины длительность солнечного сияния составляет 2000-2200 часов; в направлении Полесья и на восток страны длительность солнечного сияния понижается до 1740- 1840 часов; в низинах Закарпатской области она достигает 2025 часов в год. Общая площадь территории Украины составляет 603,7 тыс.кв. км. Из них южные регионы занимают 186,2 тыс.кв. км, т.е. чуть меньше 1/3 общей территории. В наши дни уже можно увидеть водонагревательные коллекторы на крышах частных домов, коттеджей, автомоек, кафе, ресторанов и т. д. Многие смогли убедиться, что солнечные системы для нагрева воды экономически и экологически выгодны, особенно в тех районах, где есть проблемы с газификацией.^ 3.2 Энергия ветра (ветроэнегитика) По подсчетам ученых, общий ветроэнергетический потенциал Земли в 30 раз превышает годовое потребление электроэнергии во всем мире. Наиболее пригодные зоны для использования ветроэнергии по Украине являются побережье Черного моря, особенно Крым, а также Карпаты, южные степные районы, где постоянные и достаточно сильные ветры. ВЭС не загрязняет окружающую среду, однако строительство их требует больших затрат. Энергия морей и океанов Широкое внедрение морских электростанций разных типов сдерживается относительно высокой их стоимостью. Однако ученые пришли к выводу, что их энергетический баланс (соотношение полеченной и затраченной энергии) может быть более высоким чем у некоторых АЭС и ТЭС. Расчеты и проекты инженеров свидетельствуют, что в ближайшем будущем возможно сооружение больших электростанций такого типа.Энергия подземного тепла По оценкам специалистов в земной коре на глубине 7-10 км аккумулировано тепло, общее количество которого в 5 000 раз превышает теплоемкость всех видов ископаемого топлива которое есть на земле. Но на практике подземное тепло используется очень мало. Наилучшие успехи достигнуты в районах активной вулканической деятельности, таких как Исландия, Камчатка, где близко к поверхности находятся термальные воды. Через скважины горячий водяной пар поступает к турбинам и вырабатывает электроэнергию. В Украине нет ни одной установке такого типа, хотя перспективными зонами для использования геотермальной энергии являются Карпаты, Закарпатье и Крым.Биоэнергетика Жизнь и деятельность людей сопровождается образованием большого количества различных твердых и жидких отходов. Существуют технологии позволяющие получать из отходов электроэнергию. Например, сжигание мусора для получения бытового тепла, электроэнергии – безотходный и экологически чистый процесс. Еще в 1990 году в Японии сжигали 74 % бытовых отходов, в 1997 году в Германии работало 57 заводов, в Великобритании – 23. Второй несложный способ – переработка органических отходов (гноя, мусора) метанобактериями в биогаз, что позволяет получить энергию (для газовых плит, освещения) и решить проблему обезвреживания отходов, так как твердый остаток этого процесса – ценное удобрение без запаха. Биогаз – нескончаемый источник энергии. Экономическая и экологическая целиособразность очевидна. В Украине ученые предлагают топить соломой, шелухой семечек, и т.д. сформировав их в твердое топливо в виде брикетов Самым дорогим способом получения электроэнергии является использования энергии солнца, а использование геотермальной, ветровой энергии, энергии биомассы обходятся дешевле чем на АЭС (Таб. 7)^ Стоимость производства при разных технологияхТаблица 7 Способ получения электроэнергии Стоимость электроэнергии цент/кВт час ТЭС на угле 2 Ветровая энергия 6,4 Геотермальная энергия 5,8 Энергия биомассы 6,3 Газовые турбины с поддуванием пара 4,6-6,3 Атомные электростанции 12,5 Солнечные батареи с фотоэлементами 28,4 ^ Задание для работы учащихся в парах.Дайте ответ на вопрос: Какие из видов альтернативной энергетики являются наиболее перспективными для использования в Украине:а) гелеоэнергитика (энергия солнца);б) геотермальная энергетика;в) био- и ветроэнергетика;г) энергия приливов и отливов.^ 5. Итоги урока (5 мин.)Работа в парах.Продолжите предложение: 1 и 2 вопросы темы, касающиеся невосполнимых источников энергии, были рассмотрены для того, что бы показать или убедить нас в том, что ______________________________________________________________сравнивая энергоэффективность и сохранность окружающей среды восполнимых и невосполнимых источников энергии можно сделать вывод__________________________________________________________ прослушав информацию о альтернативных источниках энергии я был удивлен, что____________________________________________________Сегодня лучше всех работали на уроке учащиеся_________________________________________________________________________________________________ Какие будут вопросы, предложения?^ 6. Домашние задание (2 мин): Найдите информацию о новых источниках энергии, периодической печати в интернете.Л И Т Е Р А Т У Р АБелявский Г.О., Бутченко Л.И., основы экологии: теория и практика, Учебное пособие - К: Либра, 2006-368 ст.Горелов А.А., экология: учебное пособие. - М: центр, 2002-240 ст.Основы общей экологии: учебник: Г.О. Белявский, М.М. Падун, Р.С. Фурдуй. 2-е издание с изменениями. К.: Лебидь, 1995-368 ст.4. Посечник Л.Л., Попович А.С., энергетика: реальность и перспективы: научно-популярная литература, - К: научная мысль, 1986-135 ст.5. Стадник О.Г., экономическая и социальная география мира 10 класс: Тетрадь для практических работ с комплектом контурных и цветных карт. За редакцией проф. Л.Й. Сиротенко – Харьков: Веста: Издательство «Ранок»-2004-40ст.