ТВОРЧА РОБОТА НА КОНКУРС «ЕНЕРГІЯ І СЕРЕДОВИЩЕ»

Номінація: Педагогічна розробка
 

Практичний урок
«Збережемо клімат за допомогою простих практичних рішень»
(конспект факультативного заняття)

Конспект сумісного заняття гуртків «ЕКО об’єктив» та «Електрик».
Тема: Збережемо клімат за допомогою простих енергетичних рішень
Основна концепція
Пошук екологічно чистих джерел енергії  і методи впровадження їх в повсякденне життя.
Тривалість
2 академічні години
Місце проведення
Лабораторія електротехніки
Обладнання
Мультимедійний проектор
Навчальні предмети
Екологія, хімія, фізика, математика
Завдання
-         розвиток системи інтелектуальних та практичних умінь та навичок стосовно вивчення, оцінювання та протидії проблемі зниження викидів парникових газів, зменшення впливу людини на клімат;
-         розробка ЕКО ініціатив з питань впровадження альтернативних джерел енергії;
-         надання учням інструментарію впровадження альтернативного джерела енергії на прикладі вітрогенераторів.
Форми та методи
Інформаційні повідомлення (з використанням презентацій), обговорення, дискусія, колективна робота та робота в групах

І.  ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП
(вступне слово викладача)
ВСТУП
 По характеру рельєфу Дніпропетровська область — хвиляста рівнина. Поверхня дуже порізана ярами, балками, долинами річок. По території області протікають річки Дніпро, Самара, Вовча, Сура, Кильчень, Орель, Інгулец, Саксагань, Базавлук та інші. Переважно ландшафт області є розораним степом з ділянками лісу по берегах річок. Кліматичні явища проявляються зимою - морозами з вітром, а влітку суховіями, пиловими бурями і сильними південними вітрами.
Методи видобутку екологічно чистою енергії:
1.      установка сонячної батареї
2.      геотермальні генератори
3.      вітрогенератори
Геотермальні генератори - дорогий проект, який практично не доступний для споживача. З двох методів  екологічно чистої енергії, що залишилися, найдоступнішим в обслуговуванні  і відповідним до нашої кліматичної смуги  є вітрогенератори. Це є одним з кращих способів вирішення екологічної ситуації в нашій області: зменшенню парникових газів і покращення впливу людини на клімат (симбіоз людини і природи).
ІІ. ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА
1.      ПАРНИКОВИЙ ЕФЕКТ ТА ЙОГО ВПЛИВ НА ЕКОСИСТЕМУ
(інформаційні повідомлення членів гуртка «ЕКО об’єктив», показ презентації)
ПОНЯТТЯ ПАРНИКОВОГО ГАЗУ
 Парниковий газ (англ.Greenhousegas)- газ, що поглинає теплове випромінювання поверхні Землі і хмар (інфрачервона радіація) і відбиває її назад до Землі. До основних парникових газів в атмосфері Землі відносяться пари води (H2O), вуглекислий газ (CO2), закис азоту (N2O), метан (CH4), озон (O3), гексафторид сірки (SF6), гідрофторвуглець (ГФУ), перфторвуглероди (ПФУ).
В останньому звіті Робочої групи МГЕЗК констатується, що найбільший внесок у зміні клімату вносить вуглекислий газ, потім йдуть метан, галоїдвуглероди і закис азоту.
  Визначено шість основних парникових газів, які дають внесок до парникового єфекту: діоксид вуглецю (СО2),  метан (СН4),  закис азоту (N2O),  гідрофторвуглецеві сполуки, перфторвуглецеві сполуки, гексафторидсірки (SF6).
   Інші парникові гази - (N2O), фреон 11 -(CFC 11), фреон 12-(CFC 12) та інші види фреонів.
   Не слід забувати і про озон - це газ, який дуже необхідний на вищих шарах атмосфери, адже він захищає життя на Землі від ультрафіолетового випромінювання, але на нижніх шарах атмосфери також може спричиняти виникнення парникового ефекту. Нагромадження парникових газів в атмосфері порушує природний температурний баланс на планеті і викликає загальне потепління і зміну клімату.
СКЛАД ПАРНИКОВОГО ГАЗУ
Діоксид вуглецю
    (СО2) - один із найважливіших парникових газів. Упродовж мільйонів років трильйони тонн вуглецю споживалися з атмосфери рослинами, які надалі відмирали та перетворювалися на поклади вугілля  та спалювання викопних видів палива. На сьогоднішній день в атмосферу кожного року виділяється біля 5.5 мільярдів тонн вуглецю в наслідок згоряння викопного палива. Ще 1,5 мільярда тонн діоксиду вуглецю на рік виділяється в результаті зміни землекористування, а саме – вирубання лісів. Зрублені дерева припиняють поглинати діоксид вуглецю, а той,що міститься в них, після спалювання негайно надходить назад в атмосферу. Такі зміни призводять до збільшення концентрації СО2 в атмосфер і приблизно на 0,5% на рік. Порівняно з періодом часу до початку промислової революції в міст СО2 в атмосфері збільшився на 30%.
Використання викопного палива для виробництва електричної та теплової енергії та транспорту є основними джерелами надходження СО2 у світовому масштабі.
  Накопичувачами діоксиду вуглецю називають ліси та океани, які поглинають діоксид вуглецю СО2 з атмосфери. Таким чином, вони частково компенсують викиди парникових газів. Посадки лісів та іншихзелених насаджень – один із способів зниження концентрації парникових газів в атмосфері, оскільки рослини поглинають діоксид вуглецю з повітря.
Джерела глобальних викидів діоксиду вуглецю(СО2): енергетика-79%, інші галузі-3 %,  вирубка лісів, розчищення земель-18%.

                                                                         Метан
   Метан – інший парниковий газ. Він виділяється при видобуванні та транспортуванні вугілля, природного газу та нафти, а також при розведенні худоби, розпаді органічних речовин у твердих побутових відходах на міських звалищах. Загрозливі кількості метану утворюються і при розкладанні органічних речовин на затоплених рисових полях Азії та південних районах України.
Метан у 21 раз ефективніше затримує тепло і, таким чином, в 21 раз більше сприяє створенню парникового ефекту.
Джерела глобальних викидів метану(СН4):
  1. Енергетика-26%
  2. Кишкова ферментація-24%
  3. Вирощування рису-17%
  4. Звалища ТПЛ-11%
  5. Гниття біомаси-8%
  6. Відходи тваринництва-7%


Оксиди азоту
Оксиди азоту(N2О) в основному виділяються під час сільськогосподарської діяльності та спалювання трави і дерев, викопного палива при низьких температурах.
Джерела глобальних викидів оксиду азоту (N2O):
  1. Енергетика-79%
  2. Інші галузі-3 %
  3. Вирубка лісів, розчищення земель-18%
  4. Удобрювання полів-50%
  5. Спалювання біомаси- 12%

Частка викидів парникових газів за секторами
   Сектор виробництва та постачання енергії є основними джерелом викидів парникових газів в Європі. Незважаючи на зменшення викидів у 90-х роках, протягом останнього часу їх рівень стабільно підвищується.
    Інші важливі джерела викидів: транспортний, промисловий сектори, сектори будівництва та домашньогого сподарства.
Як боротися з парниковим газом
  Так як джерелом енергії є земні ресурси (копалини), які рано чи пізно будуть вичерпними. То потрібно знайти шляхи до збереження земних ресурсів і  чистоти атмосфери в цілому. Хочу пригадати видатного вченого Ніколу Тесла, якого дуже хвилювало майбутнє людства і він не розумів, чому потрібно платити гроші за електроенергію, яку можна знайти на Землі як повітря…
  Він сказав: "Ця нова енергія для управління машинним устаткуванням світу буде витягнута з енергії, яка рухає всесвітом, космічною енергією, центральним джерелом якої для Землі є Сонце і яка  присутня скрізь в необмежених кількостях".

2.      ВІТРОГЕНЕРАТОРИ ЯК МЕТОДИ ВИДОБУТКУ ЕКОЛОГІЧНО ЧИСТОЇ  ЕНЕРГІЇ
(інформаційні повідомлення членів гуртка «Електрик», показ презентації, міні дискусія «Вітрогенератори: за та проти», перегляд відеороликів з тематики)

Види, найкращі варіанти вітрогенераторів
     Енергію вітру людство використовувало з давніх давен, коли з'явилися перші млини і вітрила. У сучасному світі, коли традиційні енергоносії, такі як газ, нафта, вугілля і атомна енергетика постійно дорожчають, багато хто замислюється про автономне та екологіче енергозабезпечення. Одним з найкращих варіантів є установка вітрогенератора.
Вітрогенератор, або ВЕУ являє собою пристрій, який перетворює кінетичну енергію вітру безпосередньо в електричну енергію.
 Так, залежно від номінальної потужності, вітрова електростанція може використовуватися як:
 - основне джерело живлення (тобто повне автономне енергозабезпечення об'єкта);
 - резервне джерело живлення (тобто безперебійне або аварійне енергозабезпечення об'єкта);
 - джерело для вироблення електроенергії з точки зору комерційних цілей, з метою продажу за таким «зеленим тарифом».
Конструкція вітрогенератора
  За своєю конструкцією вітрогенератор складається з кількох основних і допоміжних блоків. До основних компонентів вітрогенератора відносяться: щогла, пропелер, генератор.
Допоміжні компоненти вітрогенератора: акумуляторні батареї, контролер-інвертор, АВР (автоматичний перемикач джерела живлення).

Монтаж вітрогенератора
·         Монтаж вітрогенератора не складний процесс. Само по собі складання вітрогенератора як правило займає не більше доби (але лише в тому випадку, коли для вежі підготовлена основа). Оскільки вежа вітрогенератора зазнає потужного вітрового навантаження, під неї заливається спеціальний бетонний фундамент.
·         Для вітрогенераторів можуть використовуватися різні типи щогл: монолітні й збірні, конічні щогли або щогли із кріпленням на розтяжках.
·         Усе електроустаткування вітряка повинно монтуватися в спеціально відведеному приміщенні – сухому й провітрюваному. Температура повинна бути від +10 до +30С, а вологість не більш 80%.
Переваги використання вітрогенератора
·         Основною перевагою вітрогенератора, як джерела енергії, є безкоштовна електроенергія (якщо не брати до уваги початкові інвестиції). Заплативши одного разу певну суму грошей — ви значною мірою вирішуєте для себе проблему енергонезалежності на десятки років. Самі по собі ці установки вітрогенераторів надійні, екологічно безпечні й практично безшумні. Крім того, у більшості випадків вітрогенератор дозволяє отримувати дармову енергію саме тоді, коли в ній є підвищена потреба, а саме в холодну пору року. Наприкінці осені й на початку зими, коли наступають холоди й витрачається електроенергія на обігрів будинку, її нестача компенсується за рахунок того, що саме в цей час дують найбільш сильні вітри, і вітрогенератор працює з повною віддачею.
·         Важливо те, що вітрогенератор добре в технічному плані комбінується з іншими джерелами енергії й може працювати у парі з дизельними генераторами, сонячними батареями або іншими джерелами енергії, створюючи єдиний замкнений цикл.
Недоліки вітрогенераторів
     Неприємний момент - сама крильчатка  розташована високо над землею, потрібно враховувати, що гвинт, який швидко крутиться, при сильному вітрі може нанести серйозну травму людям, які  по необережності виявляться поблизу гвинта.
 

ІІІ. ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА
1.      Розв’язання задачі з розрахунку трансформації енергії повітря в електричну енергію.
 (колективна робота)
     Вітрогенератор може бути корисний, якщо вам не треба багато енергії, наприклад, для енергозабезпечення дачі, невеликого будинку або мисливського господарства. Слід дізнатися, яким чином потік повітря трансформується в електричну енергію і скільки такій енергії можна буде отримати на своїй ділянці. По приведеній формулі можна розрахувати енергію, яка "гуляє" вашою ділянкою :
P = V3 • ρ • S
Наприклад, на площу, 3 м2 дме повітряний потік звичайної щільності із швидкістю 5 м/с. За таких умов отримаємо:
                                   P = V3 • ρ • S = 53 • 1,25 • 12,5 = 1953,125
Де:
V - швидкість вітру, одиниця виміру - м/с
ρ - щільність повітря, одиниця виміру - кг/м3
S - площа, на яку дме (потискує) повітряний потік, одиниця виміру, - м2
                                                  Вітроенергетика на практиці
При швидкості вітру 10 метрів в секунду вітрогенератор видаватиме більше 3кВт ч, такої кількості енергії повністю вистачить для маленького котеджу.
Середньорічна швидкість вітру, м/с
 Добута енергія за рік, кВт/год
3
1445
4
3048
5
5913
6
8935
7
12864


2.      Розбір запропонованих схем та креслень.
(робота в групах за рівнями (від простого до складного)
Група 1-


Група 2-

Група 3 -

3.      Розробка та виготовлення макету вітрогенератора з пластикових бутилок.


4.      Презентація макетів.


ІV. ПІДВЕДЕННЯ ПІДСУМКІВ
(учням пропонується дати відповіді на питання)
-         Що нового ви дізналися про парніковий ефект та його вплив на екосистему?
-         Як пов'язана проблема парнікових газів з альтернативними джерелами енергії?
-         Чому саме вітрогенератори є найбільш сприйнятливим методом видобутку альтернативної енергії саме в нашому регіоні?
-         Де можливо застосування вітрогенераторів?
-         Чи реально самостійно сконструювати вітрогенератор?
-         Які знання потрібні для роботи над конструюванням саморобного вітрогенератора?
-         Які джерела для поповнення цих знань існують?



Немає коментарів:

Дописати коментар

Підписатися на: Дописи (Atom)