Возобновляемые и нетрадиционные источники энергии Биоэнергетика

Учебная дисциплина: Охрана окружающей среды и энергосбережение (2ч)

Тема урока

Возобновляемые и нетрадиционные источники энергии Биоэнергетика

Тип урока: УФНЗ

Цель занятия:

развивать представление о разнообразных источниках энергии и перспективах использования традиционных нетрадиционных видов энергоносителей ;сформировать представление о биоэнергетике..

Ход занятия

1. Организационный момент

2. Формулирование целей и задач урока

3. Актуализация знаний

4. Объяснение нового материала с элементами закрепления.

5.Закрепление материала

6.Задание на дом: Подготовить творческое задание : по теме занятия

3. Актуализация знаний

3.1. Для чего нужна энергия?

3.2Какие источниках энергии вам известны?

3.3Определите наиболее древние, а значит и традиционные источники энергии

3.4 Что можно представить под нетрадиционными источниками энергии?

4. Объяснение нового материала с элементами закрепления.

4. 1. Невозобновляемые и возобновляемые источники энергии.

4.2. Классификация и виды ВИЭ

4.3. Энергия солнечного света

4.4. Энергия ветра

4.5 Использование энергии воды

4.6. Энергия приливов и отливов

4.7. Геотермальная энергия недр Земли

4.8. Мировые тенденции использования возобновляемых источников

5. Закрепление материала

5.1.Обсудим ваши эссе «Энергетика будущего» с учетом изучения сегодняшнего материала

5.2 Какие минусы ВИЭ вам показались значительными

5.3.Определите перспективы использования каждого из видов ВИЭ и биотоплива для РБ

4.1.Рефлексия.

Материалы к занятию.

Источники делятся на два основных вида: невозобновляемые; возобновляемые.

Первые включают ископаемые виды топлива, которые при добыче и израсходовании не восполняются природой. На данный момент они составляют ¾ от общего объема выработки и потребления энергии. Среди них нефть, газ, уголь. Для возобновляемых используется аббревиатура ВИЭ. Для них характерно воспроизведение за счет естественных природных процессов, образуемых за счет действия следующих явлений: свечение солнца, круговорот воды, сила гравитации, ветер. Отличие от альтернативных источников Альтернативные источники включают возобновляемые и другие неископаемые виды энергии: водород, энергия расщепления. Классификация и виды ВИЭ по явлениям:

• солнце;

• ветер;

• вода;

• тепло земли;

• биотопливо.

Энергия солнечного света

Для извлечения энергии используются панели, на которых концентрируются солнечные лучи. После этого происходит нагревание и последующая выработка за счет взаимодействия элементов панели: бора и фосфора.

Для размещения панелей важен ряд параметров: высота, климат, положение солнца. Используется полученная энергия для выработки электричества, отопления и нагрева воды. Мировая доля солнечной энергетики составляет 1,3% – 301 ГВт/ч.

Среди недостатков технологии выделяют высокую стоимость, низкий коэффициент полезного действия (до 20%), что приводит к низкой экономической целесообразности использования солнечных панелей.

Энергия ветра

Ветроэнергетические установки (ВЭУ) – башни с вращающимися лопастями.

Основание башни бывает стационарным, плавучим. Разработка плавучих связана с тем, что оптимальное место установки ВЭУ – прибрежная зона в 10-12 километрах от берега.

Главный недостаток ветра – непостоянность. Для избегания этого фактора инженеры заранее анализируют предполагаемую область размещения ВЭУ с учетом силы и направления ветра. Мировая доля ветряной энергетики составляет 2,6% – 600 ГВт/ч.

Использование энергии воды

Напор используется для работы гидроэлектростанций – самый распространенный способ. Менее распространенные методы связаны с приливами, отливами, волнами, течениями, разницей температур на поверхности и глубине.

Вода – возобновляемый источник, составляющий ¾ от объема. Среди всех источников гидроэнергетика дает примерно 15%. За счет круговорота воды в природе обеспечивается энергетическая стабильность.

Энергия водного потока

Для этого строятся гидроэлектростанции (ГЭС), перекрывающие русла рек. Образовывающиеся водохранилища и разница уровней воды создают напор, вращающий турбины, от которых генераторы вырабатывают электричество. ГЭС представляют собой плотины и влекут локальные изменения экосистемы: перекрытие доступа к нерестилищам, затопление территории, образование новых мест обитания водоплавающих.

Гидроэнергетика обеспечивает 16% мирового производства энергии, что составляет 25 тысяч ТВт/ч. Например, Парагваю она дает 100% вырабатываемой энергии. Годовая выработка китайской ГЭС «Три ущелья» составляет 98 ТВт/ч – это самая мощная ГЭС в мире.

Энергия приливов и отливов

За счет действия гравитации Луны и Солнца на Земле существует явление приливов и отливов. Во время прилива уровень воды поднимается, по аналогии с действием ГЭС во время отлива может вырабатываться энергия. Для этого в прибрежных районах сооружают приливные электростанции (ПЭС) с генераторами, насосными установками Потенциальная энергия волн Конструкция волновых электростанций, состоящая из поршней, размещенных в специальных отсеках, называется «Морской змей».

Геотермальная энергия недр Земли

Земные недра содержат огромное количество энергии, которая сама в некоторых местах вырывается наружу в виде гейзеров и вулканов. Для доступа к источникам бурятся скважины к недрам земли глубиной до полутора километров. Вода подается для отопления или используется для выработки энергии.

Данный вид получения энергии отличается стабильностью и, например, в Исландии дает четверть всего электричества. Кроме Исландии, велика доля (более 10%) в следующих странах: Филиппины, Сальвадор, Коста-Рика, Кения, Новая Зеландия, Никарагуа.

Биоэнергетика и биотопливо

Биоэнергетика и биотопливо. Биотопливо в данном случае – источник энергии. К топливу относится сырье, получаемое при переработке биологических отходов живого или растительного происхождения: этанол, метанол, биодизель.Биотопливо трех поколений:

Ведущее место в производстве биотоплива занимает Бразилия которой приходится до 45% мирового объема.

Плюсы и минусы использования ВИЭ

Многие виды ВИЭ имеют нестабильный характер и не могут на регулярном уровне обеспечивать потребности в требуемом объеме.

Мировые тенденции использования возобновляемых источников

Начиная с XXI века в мире произошел стремительный рост выработки энергии:в 22 раза за 13 лет выросла ветряная энергетика; в 430 раз за 10 лет выросла солнечная энергетика.

В некоторых регионах приняты государственные программы, призванные увеличить долю энергии, получаемой из возобновляемых источников до 75-100%. Также инициатива исходит от крупнейших корпораций, стремящихся получать 100% из ВИЭ: IKEA, Apple, Google.

Необходимость внедрения ВИЭ

Нетрадиционные виды энергетики призваны заменить действующие, ресурсы которых ограничены. Своевременное внедрение ВИЭ позволит избежать энергетического кризиса, экологических проблем на планете. Некоторые страны способны полностью покрыть свои потребности за счет ВИЭ: Шотландия, Ирландия, Дания.

Статистические данные и прогнозы По одному из прогнозов к 2040 году на ВИЭ придется до половины мирового объема энергетики.

Страны-лидеры по использованию ВИЭСреди лидеров по применению ВИЭ– США и Китай. Среди малых стран есть те, которые полностью или большей частью обеспечивают себя за счет возобновляемых источников энергии: Исландия, Дания, Уругвай, Коста-Рика, Никарагуа.

Возобновляемые источники будущего

Водород один из возобновляемых источников будущего.Элемент уже активно применяется в ракетном топливе. Ведутся разработки для его широкого применения в транспорте.

Перспективы ВИЭ

Исчерапемые ресурсы – наиболее освоенный источник. По экономическим показателям конкуренцию составляет только гидроэнергетика и атомная. Себестоимость от возобновляемых выше в несколько раз.