Глава 4. МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ПО ТЕМЕ «СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА»
4.1 Программа элективного курса по теме "Мир ищет энергию"
Бурное развитие промышленности и быстрый рост населения Земли вызывают увеличение потребности в топливе и рост его добычи. В последние годы термин «энергетический кризис» все чаще стал появляться в печати и обыденной речи. По прогнозам ученых, запасами угля человечество обеспечено на 100 – 150 лет, ресурсов нефти хватит на 40 – 50 лет. По этим причинам возникает необходимость поиска новых видов энергии: неисчерпаемых и экологически чистых.
До последнего времени возобновляемые источники энергии (ВИЭ) рассматривались лишь как энергоресурсы будущего, когда будут исчерпаны традиционные источники энергии или когда их добыча станет чрезвычайно дорогой и трудоемкой. Ситуацию резко изменило осознание человечеством экологических пределов роста. Быстрый экспоненциальный рост негативных антропогенных воздействий на окружающую среду ведет к существенному ухудшению среды обитания человека. Поддержание этой среды в нормальном состоянии становится одной из приоритетных целей жизнедеятельности общества.
Экономический потенциал возобновляемых источников энергии в мире в настоящее время оценивается в 20 млрд. тонн условного топлива в год, что в два раза превышает объем годовой добычи всех видов ископаемого топлива. И это обстоятельство указывает путь развития энергетики ближайшего будущего.
Основное преимущество возобновляемых источников энергии – неисчерпаемость и экологическая чистота. Их использование не изменяет энергетический баланс планеты. Эти качества и послужили причиной бурного развития возобновляемой энергетики за рубежом и весьма оптимистических прогнозов их развития в ближайшем десятилетии.
В связи с выше изложенным представляется актуальным познакомить учащихся с историей развития альтернативной энергетики, способами преобразования возобновляемой энергии в электрическую и тепловую и перспективами использования альтернативной энергии.
Цели курса:
· Обучающие:
· сформировать общее представление о способах преобразования возобновляемой энергии в электрическую и тепловую;
· овладение конкретными знаниями энергосберегающих технологий, необходимыми для решения проблемы дефицита электроэнергии;
· раскрыть перспективы использования альтернативной энергии.
· Развивающие:
· развитие познавательных интересов, творческих способностей;
· развитие способности приобретать знания, критически оценивать полученную информацию;
· развить способность саморазвиваться, интеллектуально, нравственно самосовершенствоваться.
· Воспитательные:
· повышение уровня сознания учащихся необходимости энергосбережения;
· сознательное самоопределение будущей сферы деятельности.
Задачи курса:
· Исследовать вопрос об актуальности использования возобновляемых источников энергии.
· Изучить источники ресурсов альтернативной энергии и провести оценку их потенциала. Проанализировать причины ограничения масштабов использования ВИЭ.
· Изучить принципы преобразования возобновляемой энергии в электрическую и тепловую. Провести сравнение стоимостей электроэнергии, вырабатываемой различными электростанциями.
· Дать оценку достоинствам и недостаткам использования альтернативных энергоресурсов.
· Рассмотреть новые энергоэффективные технологии и предложить свои варианты решения проблемы энергосбережения.
· Исследовать пути развития энергоресурсов будущего.
· Собрать действующие модели установок, использующих солнечную, ветровую энергию и энергию воды.
Учебно-тематическое планирование
|
№ |
Тема занятия |
Кол-во часов |
Форма организации обучения |
|
Введение (1 час) |
|||
|
1. |
Возобновляемые источники энергии. |
1 |
Установочное, |
|
II. Традиционные ВИЭ (3 часа) |
|||
|
2. |
1.1. Гидравлическая энергия |
1 |
Комбинирован. |
|
3. |
1.2. Энергия биомассы |
1 |
Комбинирован. |
|
4. |
1.3. Геотермальная энергия. |
1 |
Комбинирован. |
|
II. Нетрадиционные ВИЭ (7 часов) |
|||
|
5. |
2.1. Солнечная энергия |
1 |
Семинар |
|
6. |
2.2. Ветровая энергия |
1 |
Комбинирован. |
|
7. |
2.3.Энергия морских волн и океанических течений. Энергия приливов |
1 |
Комбинирован. |
|
8. |
2.4.Гидравлическая энергия, преобразуемая в используемый вид энергии малыми и микроГЭС |
1 |
Комбинирован. |
|
9-11 |
Практикум. Работа с технологическими наборами LEGO DACTA:
9680 («Энергия, работа, мощность») |
3 |
Практикум |
|
III. Энергосбережение (4 часа) |
|||
|
12 |
3.1. Энергоэффективные технологии. |
1 |
Семинар |
|
13 |
3.2.Энергопассивный экодом |
1 |
Комбинирован. |
|
14. |
3.2. Урок экономии электроэнергии. |
1 |
Лекция |
|
15 |
3.3.Экономия электроэнергии в школе. |
1 |
Практикум |
|
16-17 |
IV. Конференция «Возобновляемая энергетика – реальность и перспективы» (2 часа) |
||
|
Итого: |
17 часов |
||
Предполагаемый результат:
· Сформировано общее представление об особенностях ВИЭ и перспективах развития энергоресурсов будущего.
· Учащиеся исследовали спектр источников ресурсов альтернативной энергии, увидели сложность процессов взаимодействия человека и окружающей природы, как проявление особой формы единства человека и природы.
· Для сознательного выбора будущей профессии учащиеся осознанно мотивируют процесс получения знаний, развивают свои творческие способности.
Содержание программы
1. Возобновляемые источники энергии. Классификация ВИЭ
Истощение потенциала традиционных энергоресурсов. Быстрый экспоненциальный рост негативных антропогенных воздействий на окружающую среду. Актуальность использования возобновляемых источников энергии. Основное преимущество возобновляемых источников энергии – неисчерпаемость и экологическая чистота. Виды возобновляемой энергии.
I. Традиционные ВИЭ (3 часа)
1.1. Гидравлическая энергия
Первые гидроэлектростанции. Принципы работы ГЭС. Преимущества гидроэнергетики. Себестоимость электроэнергии на российских ГЭС. Гидроэнергетика в мире: крупнейшие ГЭС в мире. Гидроэлектростанции России. Аварии и происшествия на ГЭС. Экологические изменения в широком развитии гидроэлектрических ресурсов.
1.2. Энергия биомассы
Биомасса — энергоносители растительного происхождения. Технологии выработки энергии. Наиболее оптимальный способ использования биомассы. Газификация и пиролиз. Экологические показатели. Стоимость тепла и электроэнергии. Перспективные области применения турбогенераторов, использующих биомассу.
1.3. Геотермальная энергия.
Геотермальная энергетика. Ресурсы: перспективные источники перегретых вод. Достоинства и недостатки. Геотермальная электроэнергетика в мире и России. Классификация геотермальных вод. Геотермальные электрические станции с комбинированным циклом для северных районов России. Перспективность использования альтернативной энергии и КПД установок.
II. Нетрадиционные ВИЭ (7 часов)
2.1. Солнечная энергия
Энергия поставляемая на нашу планету Солнцем. Преобразования энергии Солнца в электрическую. Солнечные электростанции. Солнечные батареи. Широкий спектр применения солнечных батарей. Энергопассивные дома. Город «Солнца».
Ограничение масштабов использования фотоэлектрических солнечных батарей. Главная помеха для развития солнечной энергетики – земная атмосфера. Идея космической СЭС. Перспективы развития солнечной энергетики в России.
2.2. Ветровая энергия
Ветер служит человеку. Первые путешествия под парусом. Начало эры воздухоплавания. Воздушные винты в начале ХХ века. Преобразование энергии ветра. Ветровые двигатели: типы и принцип действия. Ветровые электростанции. Экономическое и экологическое «за» и «против» ветровой энергетики. Территории, где возможно развивать, и уже развита ветровая энергия; ветровая энергия с точки зрения экологии. Революционный ветрогенератор от самарского изобретателя.
2.3. Энергия морских волн и океанических течений. Энергия приливов.
Общие сведения об использовании энергии ветровых волн. Энергия поверхностных волн. Конструкция волновой электростанции. Гольфстрим – источник колоссальных энергетических ресурсов. Механическая мощность океанского течения. Подводная электростанция, собирающая энергию волн. Приливная энергия. Принципы работы ПЭС. Крупнейшая в мире приливная электростанция. Достоинства и недостатки волновой энергии. Потенциал и перспективы использования энергии волн.
