asyan.org
добавить свой файл
1




Тема. Виробництво, передача електроенергії на відстань до споживачів та її раціональне використання .Проблеми пошуку нових ,екологічно чистих джерел енергії.
Мета. Познайомити учнів з розвитком енергетики в нашій країні , формування знань про сучасне виробництво електроенергії та проблеми екології ,які при цьому виникають , пошук нових екологічно чистих джерел енергії та напрямків розвитку енергетики в Україні.

Обладнання: таблиці, плакати , реферати ,презентація на комп’ютері.

ПЛАН УРОКУ.

1.Вступ.Вступне слово вчителя.

2 Повідомлення учнів про виробництво електричної енергії в Україні.

3.Виробництво електричної енергії на теплових електростанціях(ТЕС).

4. Виробництво електричної енергії на гідроелектростанціях (ГЕС).

5. Атомні електростанції (АЕС).

6.Пошук і використання нових екологічно чистих джерел енергії.

7.Заходи боротьби із екологічним забрудненням.

ІІ Тестова перевірка знань учнів

ІІІ Підбиття підсумків. Щасливий кінець.

І Вступ.

На сьогодні немає жодної галузі народного господарства, жодного підприємства, що не споживало б електроенергію. Електричний струм проникає всюди .Енергетика сьогодення і майбутнього –ось про що піде сьогодні розмова.

З поміж переваг електрики можна виділити такі:

  1. Легко можна отримати за рахунок інших видів енергії

  2. Порівняно просто перетворюється у механічну , світлову, теплову, хімічну, електромагнітну.

  3. Цю енергію можна передавати з дуже незначними втратами на великі відстані від місця виробництва до місця споживання .

  4. Електрична енергія легко поділяться між споживачами.

Виробити електроенергію –це половина справи. Адже її ще треба швидко й економно передати споживачам .

На яких електростанціях виробляється електрична енергія?

Енергія палива і води ,що рухається ,надійно служить людству. Але ріст населення земної кулі ,що супроводжується технічним прогресом і ростом споживання енергії, змушує людну вишукувати нові шляхи вишукування електроенергії.

Розвиок Енергетика України





























Енергетика України




Рік

ТЕС

ГЕС

АЕС

Всього




1991

182500

11902

75131

269533




1996

88362

8813

79577

176752




2005

115868

11214

107047

234129




Всього

386730

31929

261755

680414









































Які альтернативні джерела енергії?

Енергія вітру, Сонця, геотермальна енергія, енергія магнітного поля Землі. В Україні діє спеціальна програма щодо використання енергії вітру.

У 1917 р. в Україні нараховувалося 30 000 вітряків, і вони виробляли до 200 000 кВт. год. До 2006 року їх залишилося лише 15. В Україні налагоджено серійне виробництво ВЕУ 100 кВт потужності. Сьогодні сумарна потужність (ВЕУ) наближається до 30 МВт. Які переваги ВЕС:

1) Екологічно чисті;

2)Можна зводити в дуже короткі терміни.

Біогаз - енергія майбутнього.

Органічні відходи – невичерпне джерело забезпечення агропромислового комплексу паливом. Біомаса –це відходи це відходи сільсько-господарчого виробництва .Основною сировиною для виробництва біогазу є гній ,який доставляють на біогазову станцію .Головним продуктом біогазової станції суміш гарячих газів(90% суміші складає метан).Цю суміш постачають на електростанції. Схема реакції: біомаса+ бактерії горючі гази+інші гази--------- згорання суміші------ енергія.

Енергія Сонця.

Енергія є основою життя людського суспільства , і його прогресивний розвиток

пов'я заний із безпосереднім зростанням енергоспоживання .Це споживання зросло протягом 20 ст. більш ніж у 100 разів ,при цьому органічного палива було спалено у багато разів більше ,ніж за весь попередній час. Які перспективи очікують нас у 21 столітті ?

Серед переваг сонячної енергії є її екологічна чистота. Звичайно, вартість 1 кВт·год сонячної енергії значно вища, ніж отримана традиційним шляхом. Найважливішими перешкодами у використанні сонячної енергії є дві її особливості: по-перше мала густина енергії треба мати збиральний пристрій по друге-залежність від погоди

Людство все більше усвідомлює свою відповідальність за збереження довкілля ,за чистоту нашої планети . Науково-технічний процес ,підвищення комфортності життя і пов’язане з ним зростання електроспоживання –об’єктивні речі . Але це не означає , що вони мають досягати будь-якою ціною . Виконання лише традиційних джерел енергії(нафти, газу, ядерного палива) руйнує і забруднює землю ,водні ресурси й повітря . Разом із тим , понад 1кВт на кожний квадратний метр постійно забезпечує нам удень світло невичерпного, екологічно бездоганного природного джерела –Сонця. Досягнення технології вже зараз дають змогу використовувати його для вироблення електроенергії, вартість якої наближається до традиційної. Поряд інтенсивно розвиваються в багатьох країнах також вітроенергетика й енергетика біомаси, які споріднені сонячній. Сьогодні, поза сумнівом основною екологічною проблемою у світі є енергетична криза . Соціально-економічний розвиток кожної країни, зокрема України, залежить від стану її енергетики.



Тип

електростанції

Переваги

Недоліки

ГЕС(8 штук)

1)Відсутні втрати на паливо

2)Гідроенергія річок відновлюється природою

3)Низькі капіталовкладення

4)Непотрібно платити за джерело енергії

1)Низькі водяні ресурси під час засухи

2 )Цвітіння води, замулення річок

3)Затоплення території

4)Дамби заважають міграції риб

ТЕС

(15 штук)

1)Використовується 80%енергії згорілого палива

2)Відпрацьована парова суміш використовують для опалення житлових приміщень

3)Використовується дешеве паливо

1)Виділення шкідливих речовин

2)Виділяється велика кількість кислоти і радіоактивних речовин

3)Шкідливий вплив на організм людини і тварин

4)Великі площі під кар’єри , відвали, водойми, у яких охолоджується відпрацьована пара

АЕС

(5 штук)

1)Запасів ядерного палива багато

2)Собівартість 1 кВт·год менша ,ніж у ГЕС

3)Практично не виділяє в атмосферу хімічних забруднювачів

4) Будують там ,де малі запаси палива

1) Теплове забруднення води

2)Поховання радіоактивних відходів

3)вплив радіації на організми людей і тварин

4)Забруднення відходами земельних ділянок

ВЕС

(15 штук)

1) екологічно чисті

2)Зводити там ,де дмуть вітри

3)Можна будувати в короткі терміни

1) Висока собівартість

2)вітер має малу густину

3)Надлишок енергії у вітряну погоду

ІІ Проведемо тестову перевірку знань з даної теми.

  1. Енергія Сонця консервується на тисячоліття у:

1)воді ,вітрі;

2)свинцю, залізі ,алюмінію;

3)вугіллі ,нафті ,природному газі.

  1. Умовно невичерпною можна назвати :

1)Енергію , яку виробляють ТЕС;

2)енергію, яку виробляють АЕС;

3)Енергію Сонця, вітру ,океанів, геотермальну енергію.

  1. До не відновлювальних джерел енергії можна віднести:

1)Енергію вітру ,Сонця;

2)Ядерну енергію;

3)енергію вугілля , нафти ,газу.

  1. Яка кількість електроенергії на Україні виробляється на ТЕС?

1) 60%;

2) 80%;

3)50%.

  1. Найбільшу кількість теплої води викидає у водоймища:

1)ТЕС;

2) АЕС;

3) ГЕС.

6.Спалювання палива при виробленні електроенергії на ТЕС супроводжується:

1) радіоактивним забрудненням ;

2) забруднення земної поверхні відвалами шлаків і кар’єрами;

3) забруднення атмосфери газовими і пиловими викидами.

7.Людина може спричинити енергетичну катастрофу, бо:

1)потреби в енергії збільшуються з року в рік;

2)використовує різні джерела енергії;

3)втручається у енергообіг, неправильно розподіляє енергію.

8.Виролення електроенергії на АЕС супроводжується:

1)забрудненням атмосфери;

2)тепловим забрудненням гідросфери;

3)радіоактивним забрудненням навколишнього середовища.

9, Збільшення роботи яких електростанцій призведе до «парникового ефекту»:

1)АЕС

2)ГЕС

3)ТЕС

10.Які електричні станції є найбільш перспективними у майбутньому;

1)ГЕС,ТЕС;

2)ВЕС,СЕС:

3)АЕС,ПЕС.

11.Вироблення електроенергії на ГЕС в Україні призводить до:

1)Забруднення атмосфери;

2)Призводить до зменшення чисельності риб;

3) Затоплення великих площ родючих земель.

12.Як впливають вітрові електростанції на природу:

1) Призводять до серйозних енергетичних порушень в атмосфері;

2)Не спричиняють будь-яких змін у природі та навколишньому середовищі;

3)призводить до зниження температури ,зменшення кількості опадів.

Відповіді на тест




1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

І

3

3

3

2

1

3

1

3

3

2

3

2


ІІІ Щасливий кінець. Який вчений був піонером будівництва ВЕС

(вітроелектростанцій ) в Україні?



1

2

3

4

5

6

7

8

9

К

О

Н

Д

Р

А

Т

Ю

К


Атомні електростанції (АЕС)

В Україні 4 діючих могутніх атомних електростанцій (АЕС) - Запорізька, Південноукраїнська, Рівненська, Хмельницькою, потужністю 12.818 млн. Квт. год.

На 5 атомних станціях України знаходиться 17 енергоблоків, у т.ч.: діючих - 14; знятих з експлуатації (№ 1,2 Чорнобильської АЕС) - 2;зруйнований аварією 4 блок ЧАЕС - 1.

Основа атомної энергетики — атомні електростанщії, які перетворюють ядерну енергію в електричну. АЕС використовують теплоту, що виділяється в ядерному реакторі внаслідок ланцюгової реакції поділу ядер важких елементів, переважно 235U, 238U, 239Pu. Пот1м, як і на звичайних ТЕС, Теплова енергія перетворюється в електричну. При кінцевому поділу 1 г iзотony урану чи плутонію вивільняється приблизно 22,5 МВтгод енергії, що рівноцінно енер­гії 2,8 т умовного палива.

Принцип роботи АЕС такий: ядерний реактор, захищений бетоном, містить циліндри (стержні), всередині яких знаходиться уран. Уранові стержні -блоки перебувають у вод1, яка одночасно є i сповільнювачем, i теплоносієм. Вода перебуває під великим тиском i тому може бути нагріта до дуже високої температури (близько ЗОО°С). Така гаряча вода з верхньої частини активної зони реактора надходить трубопроводами в парогенератор (який також наповнений водою, що випаровується), охолоджується i повертається трубопроводом у реактор. Насичена пара iз парогенератора через трубопровід надходить у парову турбіну i nicля відпрацювання повертається назад іншим трубопроводом. Турбіна обертає електричний генератор, струм від якого надходить у розподільний пристрій, а відтак — у зовншнє електричне коло. Хід ланцюгової реакції регулюєгься стер­жнями з речовин, які добре поглинають нейтрони.

Від уведення в дію першої АЕС минуло понад 50 років. За цей час у техніці АЕС сталися неабиякі зміни: piзко зросли потужності ядерних реакторів, підвищилися техніко-економічні показники АЕС. Зараз для районів, віддалених від pecypciв хімічного палива, собівартість 1 кВтгод для АЕС менша, ніж для теплових електростанцій. Тому, незважаючи на дещо вищу вартість обладнання для АЕС, їхні загальні економічні показники в цих умовах, кращі, ніж для теплових електростанцій. 3anaciв ядерного палива в енергетичному еквіваленті у coтні paзiв більше, ніж органічного. АЕС практично не виділяють в атмосферу xiмічсних забруднювачів. Якщо за їхнього нормальною роботою розуміти такий режим експлуатації, за якого додаткова доза опромінення від станції не перевищує значень флуктуацій природного фону, то, як правило, ця умова дотримується. У іншому реальний радіаційний вплив АЕС на природнє середовище є значно (у 10 i більше paзiв меншим припустимого . Якщо врахувати екологічну дію різноманітних енергоджерел на здоров'я людей, то серед невідновлюваних джерел енерги ризик вд АЕС, які норма­льно працюють, мінімальний як для працівників, діяльність яких пов'язана з різними етапами ядерного паливного циклу, так i для населения. Глобальний радіаційний внесок атомної энергетики на вcix етапах ядерного паливного циклу нині становить близько 0,1% природного фону i не перевищить 1% на-eвіть за найінтенсивнішого її розвитку в майбутньому.

Видобуток i переробка уранових руд також пов'язані з несприятливою екологічною діею. Але головною проблемою залишається поховання високо-активних відход!в. Обсяг особливо небезпечних радіоактивних відход1в ста­новить близько однієї стотисячної частини загальноі кількості відходів, серед яких є високотоксичні хімічнi елементи та їхні стійкі сполуки. Розробляються методи їхньої концентрації, надійного зв'язування й розщеплення у тривких геологічних формаціях, де за розрахунками фахівців, вони можуть утримуватися протягом тисячолітъ. Чи завдає АЕС шкоди природі?

Серйозним недоліком атомної енергетики є радіоактивність використовуваного палива i продуктів його поділу. Це вимагає створення захисту від piззного типу радіоактивного випромінювання, що значно підвищуе вартість енергії, яку виробляють АЕС. Kpiм цього, ще одним недоліком АЕС є теплове забруднення води, тобто її нагрівання.
Гідроелектростанції (ГЕС)

Енергетика галузь господарства, яка виробляє енергію-має важливе значення для розвитку економіки, науки й культури країни. Зараз значну питому вагу з вироблення електроенергії мають механічні джерела енергії -ГЕС. У перше людина використала енергії за допомогою водяного колеса.


У сучасній ГЕС вода зі значною швидкістю спрямовується на лопаті турбін. Вода через захисну сітку і регулювальний затвор тече стальним проводом до турбіни, над якою встановлено генератор. Механічна енергія води за допомогою турбіни передається генератором , у яких перетворюється в електричну. Після виконання роботи ( обертання турбіни ) вода витікає в річку тунелем, що поступово розширюється.

Затрати на будівництво ГЕС неабиякі, але вони компенсуються тим , що не доводиться платити (принаймні, в явній формі) за джерело енергії – воду . Потужність сучасних ГЕС перевищує 100 МВт, а ККД становить 95% така потужність досягається за незначних швидкостей обертання ротора, тому сучасні гідротурбіни вражають своїми розмірами . Турбіна – енергетично дуже вигідна машина , оскільки вода легко і просто змінює поступальний рух на обертальний .

Будівництво греблі на річці дає змогу створити значну різницю рівнів води нижчих і вищих від ГЕС уздовж течії річки , тобто між верхні і нижнім б’єфами . Інколи ця різниця рівнів сягає понад 100м. Вода верхнього б’єфа падає зі значної висоти на лопаті гідротурбіни, обертає її , а разом з нею обертає генератор електроенергії , який з’єднаний із турбіною . Потужність будь-якої ГЕС залежить від різниці рівнів води , що проходить за 1с через лопаті турбін станції : що вона більша , то потужніша ГЕС .

Одним із принципів гідроелектробудування є максимальне використання гідроенергії річок. Згідно з цим принципом, на річках будуються не окремі ГЕС, а каскади таких станцій і створюються водосховищем для регулювання річного стоку вод. Стік більшості річок нерівномірний протягом року . Так у Дніпрі в період весняного паводку , тобто приблизно протягом одного місяця, у море стекла половина всіх водних запасів річки, у літні місяці рівень води різко знижувався . Внаслідок цього ГЕС влітку працювала з половинною потужністю. Створення великого водосховища біля ГЕС різко змінило становище. Тепер весняні води Дніпра вже не стікають без усілякої користі в море , а зберігаються у водосховищі, а потім планомірно використовуються протягом року гідростанціями. Це дало змогу не лише збільшити річний видобуток електроенергії ,а й знімати пікові навантаження в енергосистемі району розміщення ГЕС. Сучасні ГЕС будують із таким розрахунком, щоб за їхньою допомогою комплексно розв’язувалися задачі вироблення електроенергії ,зрошення земель ,водопостачання тощо .

Гідроенергетичні технології мають чимало переваг ,але є й значні недоліки .Наприклад , низькі водні ресурси під час засухи можуть серйозно впливати на кількість виробленої енергії .Це може стати значною проблемою там, де гідроенергія складає значну частину в енергетичному комплексі країни ; будівництво гребель є причиною багатьох проблем :перенаселення мешканців ,замулення водосховищ ,водних суперечок між сусідніми країнами, значної вартості цих проектів. Будівництво ГЕС на рівнинних річках призводить до затоплення великих територій .Значна частина площі водойм ,що утворюється ,- мілководдя . У літній час за рахунок сонячної радіації в них активно розвивається водяна рослинність, відбувається так зване цвітіння води .

Греблі перешкоджають міграції риб .Багато каскадні ГЕС перетворюють річки на низку озер ,де виникають болота .У цих річках гине риба ,а навколо них змінюється клімат ,ще більше руйнуючи природні екосистеми.

Підрахунки засвідчують ,що через 50-60 років запаси основних видів палива –нафти , газу вугілля-будуть вичерпані на 40%.Одна гідроенергетика не впорається з постачанням людству електричної енергії.

Пройшло більше півстоліття ,як людина навчилася використовувати в мирних цілях атомну енергію. Ймовірні поклади уранової руди в земній корі складають близько

1012 м3. Якщо з кожної тонни руди буде використано тільки 1%урану,то для роботи атомних електростанцій вистачить на тисячоліття.

Але атомна енергетика має дві серйозні проблеми: перша –це складність добування урану і його велика вартість;друга-це необхідність поховання радіоактивних відходів виробництва.

Ці проблеми служать потужним стимулом для енергійних пошуків нових способів вивільнення енергії.

Теплоелектростанції (ТЕС).

Теплова машина –це система ,яка дає змогу перетворити теплову енергію в інші форми енергії-механічну, електричну.


На теплових ЕС енергія ,яка виділяється під час згорання різних видів палива-вугілля , газу ,нафти ,торфу ,горючих сланців за допомогою електрогенераторів, що приводяться в обертання паровими і газовими турбінами або двигунами внутрішнього згорання , перетворюється в електричну енергію .Більшість сучасних потужних ТЕС є паротурбінами. У паровій турбіні нагріта ( до 500-560°С) і стиснена(до 2,4·107Па)пара виходить із сопла ,що розширюється .Об’єм пари зростає ,а тиск відповідно падає, при цьому потенціальна енергія стисненої пари перетворюється на кінетичну. Більша частина енергії палива втрачається разом із гарячою відпрацьованою парою .Цю відпрацьовану на турбінах гарячу пароводяну суміш використовують для опалення житлових приміщень і виробничих потреб ,що підвищує коефіцієнт корисної дії теплових електроцентралей (ТЕЦ).Слід зауважити ,що на ТЕЦ 80% енергії згорання палива використовується ефективно.

Під час згорання палива в теплових двигунах виділяються шкідливі речовини: карбону(ІV)оксид, сполуки Нітрогену , сполуки Плюмбуму, а також виділяється в атмосферу значна кількість теплоти .Крім того, застосування парових турбін на ТЕС потребує відведення великих площ під ставки, в яких охолоджується відпрацьована пара. Щорічно у світі спалюється 5млрд тонн вугілля і3,2млрд тонн нафти, це супроводжується викидом в атмосферу 2·1010Дж теплоти. Запаси органічного палива на Землі розподілені вкрай нерівномірно, і за теперішніх темпів споживання вугілля вистачить на 100-150років, нафти-на 40-50років, а газу – приблизно на 60років. Весь цикл робіт, пов’язаних із видобутком, перевезенням і спалюванням органічного полива(головним чином вугілля ), а також утворенням відходів , супроводжується виділенням значної кількості хімічних забруднювачів. Видобуток вугілля пов’язаний із чималим засоленням водних резервуарів, куди скидаються води із шахт. Крім цього, у воді, що відкачується, містяться ізотопи Радію і Радон. ТЕС, хоча й має сучасні системи очищення продуктів спалювання вугілля, викидає за один рік в атмосферу за різними оцінками від 10 до 120 тис. тонн оксидів сульфуру ,2-20 тисяч тонн оксидів нітрогену. Крім того, утворюється понад 300 тисяч тонн золи, яка містить близько 400 токсичних металів (Арсену ,кадмію, свинцю) .

Можна відзначити ,що ТЕС, яка працює на вугіллі, викидає в атмосферу більше радіоактивних речовин ,ніж АЕС такої ж потужності. Це пов’язано з викидом різних радіоактивних елементів ,що містяться у вугіллі у вигляді вкраплень (радій ,торій полоній та інші).

У наш час в атмосферу щорічно викидається 20-30 млрд. Тонн оксиду карбону. Прогнози свідчать ,що за збереження таких темпів у майбутньому до середини століття середня температура на Землі може підвищиться на декілька градусів ,що призведе до не передбачуваних глобальних кліматичних змін. Порівнюючи екологічну дію різних енергоджерел , необхідно враховувати їхній вплив на здоров’я людини .Встановлено ,що глобальний вплив викидів від спалювання вугілля ,нафти на здоров’я людей діє приблизно так само ,як аварія типу Чорнобильської, що повторюється раз на рік.

Це - “тихий Чорнобиль” наслідки якого безпосередньо невидимі ,але постійно впливають на екологію.

Вчитель.Отже, електрична енергія –це наслідок розвитку цивілізації .Вона дає нам можливість переглядати телепередачі ,слухати радіо, користуватися багатьма пристроями Але скажіть , про що завжди слід пам’ятати, користуючись будь-яким досягненням цивілізації?

Учні.Про вплив цих досягнень на навколишнє середовище. Продукти згорання є головними забрудниками навколишнього середовища оксидами карбону, сірчистим ангідридом ,оксидами азоту та зменшення кількості кисню. У технологічному циклі є спускання підігріто ї води у водойми ,що призводить до теплового забруднення і негативно впливає на екологічний стан.

Сучасні ТЕС обладнують дуже високими трубами для розсіювання шкідливих домішок у атмосфері ,мають золоуловлювачі та електрофільтри. Самі станції будують за межами міст. Між станціями і населеними пунктами створюють зелені зони.