: Источники и потребители электрической энергии. Альтернативные источники электрической энергии.

Тема: Источники и потребители электрической энергии.

Альтернативные источники электрической энергии.

Цели урока:

1. Сформировать представления о производстве электроэнергии.

2. Развивать навыки самостоятельной работы с различными источниками информации

3. Углубить познания учащихся о развитии электроэнергетики и связанных с ним экологических проблем, воспитание чувства ответственности за сохранение окружающей среды.

Этапы урока:

I Организационный этап.

2. Изучение нового материала.

Рассматриваемые вопросы:

1. Производство электроэнергии

2. Способы передача электроэнергии на расстояние

3. Использование электроэнергии в различных областях науки

4. Экологические проблемы гидро- и теплоэнергетики

5. Некоторые пути решения проблем современной электроэнергетики.

6. Альтернативные источники электроэнергии

7. Использование электроэнергии в нашем селе

IV. Подведение итогов урока

V. Домашнее задание.

VI. Рефлексия.

Ход урока:

Слово учителя:

l. Организационный этап

2. Изучение нового материала

Как наша прожила б планета

Как люди жили бы на ней

Без теплоты, магнита, света

И электрических лучей!

Что было бы? Пришла бы снова

Хаоса мрачная пора.

Лучам приветственное слово,

А солнцу – громкое ура!

(А.Мицкевич)

Ребята, скажите, какой физический смысл заключен в этих строках?

Рождение энергетики произошло несколько миллионов лет тому назад, когда люди научились использовать огонь. Огонь давал им тепло и свет, был источником вдохновения и оптимизма, оружием против врагов и диких зверей, лечебным средством, помощником в земледелии, консервантом продуктов, технологическим средством и т.д.

Прекрасный миф о Прометее, даровавшем людям огонь, появился в Древней Греции значительно позже того, как во многих частях света были освоены методы довольно изощренного обращения с огнем, его получением и тушением, сохранением огня и рациональным использованием топлива.

На сегодняшний день энергия остается главной составляющей жизни человека. Она дает возможность создавать различные материалы, является одним из главных факторов при разработке новых технологий. Попросту говоря, без освоения различных видов энергии человек не способен полноценно существовать. Трудно представить существование современной цивилизации без электроэнергии. Если в нашей квартире отключается свет хотя бы на несколько минут, то мы уже испытываем многочисленные неудобства. А что произойдет при отключении электроэнергии на несколько часов! Электрический ток – основной источник электроэнергии. Вот почему так важно представлять физические основы получения, передачи и использования переменного электрического тока. Энергия в форме энергии переменного тока удобна и с высоким КПД получается, передается и распределяется между потребителями. Ее легко преобразовывать в другие виды энергии – механическую, тепловую, световую и др.

К альтернативным (бесплатным) источникам электроэнергии принято относить такие системы преобразования природной энергии в электрическое напряжение, как солнечные энергосистемы, ветряные электрогенераторы, а также термоэлектрические источники электроэнергии.

Солнечные электростанции используют для своей работы солнечное излучение, трансформируя его в электрическую энергию. Солнечные энергосистемы могут быть построены как по схеме с термодинамическим преобразованием энергии солнца, так и по схеме прямого преобразования последней в электрическую энергию (с помощью фотоэлементов). В первом случае солнечная радиация сначала превращается в тепловую энергию и только затем (с помощью теплогенератора) преобразуется в электрическую. Во втором варианте превращение солнечной энергии в электрическую осуществляется за счёт электронных свойств фотоэлементов (за счёт использования "фотоэффекта"), т.е. используются солнечные модули.

К категории солнечных энергонакопителей можно отнести и так называемые коллекторы, или аккумуляторы тепла, которые подобно фотоэлементам устанавливаются на крышах зданий и домов. Коллектор представляют собой конструкцию из соединительных труб и баков, окрашенную в чёрный цвет. Конструкции с подобным покрытием за счёт интенсивного поглощения ими солнечного излучения способны нагревать содержащуюся в них воду до 70 градусов по Цельсию. Причём в солнечную погоду такое нагревание возможно даже при нулевой температуре окружающего воздуха. При этом количество нагреваемой воды, ее рабочая температура, а также период накопления тепла зависят только от размеров используемого резервуара.

Ветряные электрогенераторы широко применяются в тех районах, где в течение года преобладает устойчивая ветреная погода. В настоящее время на рынке специального электрооборудования можно встретить различные модели ветряных электрогенераторов, различающихся как по мощности, так и по конструктивному исполнению.

Термоэлектрические источники электроэнергии были придуманы человеком очень давно. Ещё во время второй мировой войны советские инженеры разработали первую модель термогенератора, предназначенного для партизанских отрядов и работающего от огня костра. В сороковые годы прошлого века выпускались также термогенераторы, работающие на тепле керосиновой лампы и вырабатывающие электроэнергию, которая использовалась для работы радиопередатчиков и приёмников.

В настоящее время термогенераторы широко применяются на атомных электростанциях. При этом в ходе нагрева рабочего вещества (воды) и возникновения большой разницы температур и давлений происходит процесс генерации электричества.

Термогенераторы, выпускаемые в наше время для бытовых и промышленных нужд, представляют собой энергопреобразующие системы, разработанные на базе газовых котлов или печей медленного горения и рассчитанные на мощность не более 200 Вт. Такие установки довольно удобны для использования в современных загородных коттеджах, имеющих газовое отопление и в частных домах с печным отоплением.

Следует отметить то, что все перечисленные источники энергии не являются идеальными сами по себе, и каждый из них имеет свои определённые недостатки. Но любой из этих источников очень удачно дополняет другие и компенсирует, таким образом, имеющиеся недостатки остальных систем.

К примеру, наблюдая за погодой можно заметить интересную закономерность: при ясной, безоблачной погоде практически не бывает сильного ветра. И, наоборот, сильный, порывистый ветер обычно наблюдается в облачные и пасмурные дни. Из этого следует, что самое разумное на сегодня решение - это комбинированное использование солнечных батарей и "ветряков". При подобной организации альтернативной

Использование электроэнергии в современном доме

Потребители электричества максимальная мощность в кВт энергосберегающими лампами кВт*ч

Телевизор 0,060 7,2

холодильник 1,5 30

утюг 0,6 1,5

стиральная машина 1,5 24

освещение 1 180 40

Тепловентилятор 1 50

ИТОГО 4,66 1,7 152,7

Проведем примерный расчет потребления электроэнергии в индивидуальном доме, где имеются 2 телевизора, компьютер, видеомагнитофон, компьютер, 2 холодильника, 10 шт. осветительных ламп, насос системы водоснабжения, стиральная машина, кратковременно используются мощные приборы типа утюга, чайника, электроинструмента. Энергопотребление такого дома, судя по опросам проживающих в индивидуальных домах, составит около 400 кВт*ч в месяц. При расчете предполагается, что в доме используется автономные системы газового отопления и горячей воды. Как видите, это довольно роскошный дом по набору используемых электроприборов. Для типичного среднего потребителя реальны цифры в 200-300 кВт*час и ниже. Кстати, среднестатистические данные по Украине указывают цифру суточного потребления электроэнергии в 3 кВт*ч, т.е. примерно 100 кВт*ч в месяц.

Для энергопотребления дома в выше приведенном примере индивидуального дома, если потребление составляет 400кВт*ч в месяц, то источник должен быть 400000/(31*24) = 533Вт.

Подведение итогов урока

Основные этапы производства, передачи и потребления электроэнергии:

1. С помощью генераторов на электростанциях энергию механическую, тепловую, атомную и др. преобразуют в электрическую

2. Для передачи электроэнергии на большие расстояния электрическое напряжение повышают.

3. При распределении электроэнергии потребителям электрическое напряжение понижают.

4. В процессе использования электроэнергию преобразуют в другие виды энергии – механическую, световую или внутреннюю.

5. Производство электрической энергии осуществляется в основном на электростанциях трех типов:

- Тепловых электростанциях – ТЭС (более 60%)

- Гидроэлектростанциях – ГЭС (20-25 %);

- Атомных электростанциях – АЭС (15%).

Проблемы экологического характера в электроэнергетике:

Широкое использование электроэнергии породило одну из проблем современной цивилизации – экологический кризис.

- Все крупные электростанции оказывают разрушающее действие на окружающую среду.

- Тепловые электростанции сильно загрязняют воздух продуктами сгорания топлива. Кроме того, они приводят к тепловому загрязнению, потому что тепловые двигатели, преобразующие энергию в механическую, нуждаются в постоянном охлаждении.

- Гидроэлектростанции работают за счет падения воды с большой высоты. Чтобы обеспечить эту высоту, на равнинных реках строят плотины, поднимающие уровень воды. Это приводит к затоплению огромных территорий, которые выводятся из землепользования. В образующихся искусственных водоемах уровень воды изменяется со временем, поэтому условия для жизни рыб и водорослей там весьма неблагоприятны.

- Атомные электростанции приводят также к тепловому загрязнению. Но еще большую опасность представляет угроза аварий на таких электростанциях, при которых может произойти выброс радиоактивных веществ. Такие серьезные аварии происходили в разных странах в 70-80-х годах 20-го века, что существенно затормозило развитие атомной энергетики.

Приведенные выше экологические проблемы, а также ограниченность топливных ископаемых (например, по оценкам геологов, запасов нефти хватит меньше чем на сто лет) заставляют искать новые источники энергии (их называют альтернативными). К альтернативным источникам энергии можно отнести следующие:

1) Солнечная энергия;

2) Энергия термоядерного синтеза;

3) Приливная энергетика;

4) Ветроэнергетика и др.

Домашнее задание: Подготовить доклад на тему « Альтернативные источники электрической энергии.

.