Тема урока: «Проблемы энергетики»
Эпиграф:
«Возобновляемые источники энергии – это не альтернатива существующей энергетике, а ее будущее, и вопрос лишь в том, когда это будущее наступит, и что мы можем сделать, чтобы его приблизить.»
Цели урока:
Учебные:
Изучить материал про альтернативные источники энергии; актуализировать и углубить знания учащихся о производстве электроэнергии на различных видах электростанций, а также, их преимущества и недостатки в экологическом отношении. Привитие интереса к химии и экологии.
Воспитательные: воспитывать умение слушать товарища, формировать умение работать с дополнительной литературой. Формирование экологического сознания учащихся. Формирование у старшеклассников коммуникативных умений (публично выступать по теме, вести диалог, участвовать в дискуссии, активно слушать).
Оборудование: компьютер, видеопроектор, экран коллекции: «Нефть», «Каменный уголь»
Ход урока.
1. Организационный момент.
2. Основная часть урока:
2.1. Изучение нового материала.
Учитель: Сегодня мы будем обсуждать один из самых важнейших аспектов будущего человечества – энергетический. Энергия – это важнейший ресурс для работы промышленности, сельского хозяйства, для обеспечения комфортных условий жизни человека. Прежде я попрошу дать справку о современном состоянии энергетики в мире.
1ученик:
Сегодня в мире в среднем на одного человека потребляется 2 КВт энергии в год. Разумеется, эта цифра скрывает различия электропотребления в бедных и богатых странах. В США, например, ежегодное энергопотребление достигло уже более 10 КВт энергии в год. Пределом наращивания потребление энергии считается 20 КВт в год. Днако достичь такого высокого уровня энергопотребления можно только в том случае, если резко , примерно в 10 раз, снизится удельное загрязнение на единицу производимой энергии. При современном удельном загрязнении увеличение производства энергии в 10 раз погубит биосферу.
Сегодня в мире используются следующие основные источники энергии: уголь ( торф, сланцы) – 28%, нефть – 33, природный газ – 10, ядерная энергетика – 10, ядерная энергетика - ;, некомерческие источники ( дрова, отходы сельского хозяйства) – 4, нетрадиционные источники – 0,4 %. Ресурсы разных энергоносителей очень различаются. Так, угля на планете хватит на 600 лет, нефти - на 90, газа – на 50, урана при использовании тех реакторов, которые сегодня работают на АЭС – на 30-80 лет. Некоторые авторы считают и приводят другие данные. Но при разработке прогнозов чаще опираются на нижние пределы.
Учитель: Как же отрасли энергетики загрязняют окружающую среду?
1ученик:
Если сравнивать газ, нефть и уголь Сегодня очевидно, что выживание человечества на нашей планете возможно лишь при построении общества устойчивого развтия, в котором обеспечивается экономия ресурсов и снижение уровня загрязнения окружающей среды. Если сравнивать газ, нефть, уголь, то соотношение загрязнения окружающей среды на единицу энергии сегодня составляет 1:4:11, а мировые цены энергоносителей приблизительно 1:1,7:0,8
Учитель: Поговорим конкретно о различных видах энергетики. И в первую очередь об угольной теплоэнергетике. Как же возник уголь на земле?
2 ученик:
Период времени в истории Земли, знаменующийся бурным развитием растительного царства, давший материал для образования каменных углей, геологи называют каменноугольным. Длительность этого периода составляет не менее 75 млн. лет. Этот период характеризуется пышной растительностью. И именно в этот период создались условия для разложения отживших растений без доступа воздуха. Оно сопровождалось выделением ряда летучих продуктов распада и постепенным обогащением углеродом. Так на протяжении длительного времени происходило образование огромных залежей торфа, образцы которого вы видите в коллекции. Дальнейшая судьба его определялась особенностями геологической истории данного района. Если погружение суши было не большим и залежи торфа покрывались тонкими слоями осадочных пород, торф превращался в бурый уголь. (см. Коллекцию – образцы бурого угля), При значительном погружении суши и мощном накоплении осадков торф, подвергаясь значительному давлению, а иногда и действию высокой температуры, превращался в различные виды каменного угля и антрацит, который содержит больше всего углерода. Антрациты обладают наиболее высокой теплоотводной способностью и используются как высококачественное, бездымное топливо в металлургии и химической промышленности. В электротехнике из антрацита изготавливают микрофонный порошок.
Самое большое месторождение каменного угля на Украине - это Донецкое месторождение.
3 ученик:
Угольная энергетика является самой перспективной попричине больших запасов угля на планете и ТЭС на угле дает самую дешевую энергию. Если же исходить из современного состояния электростанций на угле, то они они обладают всеми пороками экологически грязной энергетики. Вместе с дешевой энергетикой ТЭС производят огромное количество экологически опасной золы, выбрасывается в атмосферу диоксид серы и множество других токсичных газообразных и пылевидных твердых отходов, также тяжелые металлы. Но в будущем технология сжигания угля изменится.
Во- первых, получены хорошие результаты по подземной газификации угля. При этом на поверхность поднимается экологически чистый газ, и приэтом не происходит загрязнение среды золой. Также разрабатываются новые схемы очистки дыма угольных ТЭС, при которых фиксируется 95 % загрязнителей. Но, к сожалению, при самой тщательной очистке дыма, выбросы диоксида углерода будут все таки высоки, что повышает парниковый эффект.
Учитель: Какие перспективы и проблемы традиционной нефтяной энергетики?
4 ученик:
«Чёрное золото» так часто называют нефть. Обратите внимание на внешний вид нефти (коллекция). Это чёрная, маслянистая жидкость, иногда она бывает красная, синяя, светлая и даже прозрачная с характерным резким запахом. Нефть – в основном смесь различных углеводородов, она содержит 80 – 87% углерода, 10 – 14% водорода, до 5% серы, до 3% кислорода, до 2% азота. При сжигании 10 т нефти выделяется столько тепла как при сгорании 13 т антрацита или 31 т дров. Она является основой энергетики всех отраслей хозяйства. Известна и лечебная нефть, богатая нафтеновыми и ароматическими углеводородами. Химизм происхождения нефти до сих пор до конца и не выяснен. Человечество давно познакомилось с нефтью. Археологические раскопки свидетельствуют, что ещё в долине реки Ефрат нефть и продукты её окисления (асфальты) люди добывали 6 – 8 тыс. лет тому назад. Для бальзамирования мумий также использовали асфальт. Из нефти изготавливались лекарственные препараты. В Вавилоне нефтью освещали улицы. В 15 в. появляются первые асфальтированные улицы в Париже и Петербурге. Но главное – нефть нужна была для керосиновых ламп. После изобретения инженером В.Г. Шуховым метода перегонки нефти она стала универсальным топливом. Из курса географии вы знаете, что на территории Украины тоже есть месторождения нефти. Нефть залегает в районе Прикарпатья, Полтавской, Сумской, Черниговской областях, на территории Днепропетровска – Донецкого района.
У нефтяной энергетики другие задачи, и без нее не обойтись. Ее роль для получения электроэнергетики незначительна. При современном крекинге нефти количество светлых нефтепродуктов повышается до 90%. Нефтепродукты – основа работы транспорта с дигателями внутреннего сгорания и диизелями.Поэтому количество мазута, который используют на ТЭС немного. Мазут также используют сейчас как сырье органического синтеза
Учитель: Переходим к наиболее дешевому и экологически чистому из всех видов углеродистых соединений виду топлива
5 ученик:
Наиболее экономичный вид топлива, который широко используется в промышленности и быту – это газ. У него наиболее простая транспортировка, что делает его дешевле. Газ также является ценным сырьём для производства синтетических волокон, каучука, пластмасс, спиртов, жиров, взрывчатых веществ, медикаментов, азотных удобрений и т.д. Газ имеет такое же происхождение, как и нефть. Но если нефть известна человечеству более 8 тысячелетий, то газ стал применяться последние десятилетия. Хранящийся под землёй газ делят на природный (образует самостоятельные скопления) и попутный (находиться в нефти в растворённом состоянии). Газ состоит из углеводородов с примесью азота, углекислого газа, сероводорода, гелия и аргона. Выбросы загрязняющихвеществ при сжигании газ намног ниже чем при сжигании угля или нефти.
Учитель: Следствием такого масштабного использования ископаемых источников энергии может быть глобальное потепление (так называемый парниковый эффект) и недостаток ресурсов в будущем. Единственный вид энергетики, который не вызывает парниковый эффект - это ядерная энергетика. Хотя после аварии на Ченобыльской АЭС говорить об этом очень трудно. Каковы же прогнозы по этому виду энергетики?
6 ученик:
В последних прогнозах ядерную энергетику рассматривают как самую перспективную.Такие страны, как Япония и Франция, уже сегодня большую часть энергии получают именно от АЭС, и экологическое состояние этих стран вполне благополучное, несмотря на образование радиоактивных отходов. Таким образом, экологическая чистота атмосферы в ядерной энергетике сочетается с сильнейшим на тысячелетие радиоактивным загрязнением. Это пугает многих. Но, если разобраться, то даже у тех реакторах, которые сегодня используются, количество высокорадиактивных отходов не так велико. Англичане подсчитали, что энергия, которую тратит средний англичанин за свою жизнь из угля даст 20 куб. м радиоактивной и токсичной золы, а вот АЭС даст всего 150 мл РАО. В будущем будут использоваться реакторы на быстрых нейтронах. Они будут в 20 раз менее опасными. При работе АЭС образуется плутоний. В мире накопилось 1000 т его. А период полураспада плутония составляет сотни лет. В настоящий период и этот вопрос решаемый. Япония разработала типы ядерных реакторов в которых можно сжечь плутоний. Более того, она скупает у других стран этот материал.
Учитель:
В 21 веке начнется переход к альтернативным источникам энергии, эпоха «черного золота» пройдет и что произойдет с экономикой стран зависящих от нефти можно только догадываться.
7 ученик:
Альтернативные источники энергии включают в себя солнечную, ветряную, приливную, геотермальную энергию, а также энергию, получаемую при сжигании биомассы. Темпы развития альтернативных источников энергии впечатляют.
Остановимся на солнечной энергетике. Она бесплатная, неисчерпаемая и экологически чистая. В последние 5 лет рост производства фотоэлектрических установок составляет порядка 30% в год. В связи с этим следует упомянуть проект "Тысяча крыш", реализованный в начале 1990-х гг. в Германии. Основную часть издержек (до 70%) при реализации этого проекта взяло на себя государство. В Германии на крышах 2250 домов были установлены фотоэлектрические установки. При этом роль резервного источника энергии играла электросеть, которая покрывала недостаток электроэнергии, а в случае ее избытка забирала излишек. Вскоре после этого, в США была начата еще более глобальная по масштабам программа "Миллион крыш". На ее реализацию из федерального бюджета было выделено около $6 млрд. Логично предположить, что в ближайшие годы количество подобных проектов будет только увеличиваться.
В мире также наблюдается интерес к альтернативным источникам питания для автомашин, позволяющим сократить выброс углекислого газа в атмосферу. Разработка и производство автомобильных двигателей, использующих в качестве топлива водород.
2.2 Заключение
Учитель:
Мы сегодня поговорили о различных источниках энергии. У каждого варианта есть свои плюсы и минусы. В будущем будут использованы различные источники. Но главное, мы сегодня выяснили, , что получение энергии не должно сопровождаться загрязнением окружающей среды и истощением энергоресурсов.К экономии энергии человечество будут подталкивать экогомические механизмы – возрастание ее стоимости. Поэтому к энергии необходимо относиться как можно бережнее.
2 863
16 582 
