Внеклассное мероприятие по экологии для школьников 6-8 класса. Альтернативная энергетика

Автор сценарной разработки: Новикова Екатерина Михайловна, заведующий отделом по основной деятельности ГУО «Слуцкий эколого-биологический центр учащихся», г.Слуцк, Минская область, Республика Беларусь.
Аннотация: На протяжении всей жизни мы пользуемся электроэнергией, но часто ли мы задумываемся как ее получают, насколько это безопасно, и есть ли другие способы получения электричества? В ходе познавательно-экологической программы учащиеся знакомятся с альтернативными источниками получения энергии, рассматривают плюсы и минусы альтернативной энергетики.

Состав группы: возраст детей: 12-15 лет, количество учащихся: 8-12
Цель: расширить знания учащихся о плюсах и минусах альтернативной энергетики.
Задачи:
- расширить знания учащихся о видах альтернативной энергетики;
- воспитывать экологическую культуру, а также бережное отношение к природе;
- развивать память, а также логическое мышление у учащихся.
Форма организации мероприятия: познавательно - экологическая программа.
Методы обучения: словесный, наглядный, практический.
Материально-техническое обеспечение мероприятия: мультимедийная установка, компьютер с доступом в сеть интернет.
Продолжительность мероприятия: 1 час

План мероприятия
1. Вступительное слово педагога.
2. Мини-лекция «Виды альтернативной энергетики» (с демонстрацией презентации).
3. Упражнение «Верно не верно»
4. Онлайн-тест «Возобновляемые источники энергетики»
5. Рефлексия «Чемодан».
6. Заключительное слово педагога.Вступительное слово педагога
В неразвитых странах смертельно опасно пить воду,
в развитых – дышать воздухом.
Джонатан Рейбан

Педагог: Что такое альтернативные источники энергии? И почему они называются альтернативными? Так ли всё безоблачно на горизонте владельцев чудо-оборудование, способное дарить бесплатную энергию?
Целая череда вопросов, связанная с использованием альтернативных энергетических технологий, всё чаще возникает у простого обывателя, задумывающегося об отказе от традиционных источников энергии. Ведь, казалось бы, как это здорово – полностью перейти на неиссякаемый природный ресурс и забыть о выхлопах бензина под окном, бесконечных счетах и зависимости от тысячи и одной компаний, присылающих эти счета! Однако в любом серьёзном деле существуют свои подводные камни, и хорошо бы выявить их заранее, до того, как отправиться в плаванье.

2. Мини-лекция «Виды альтернативной энергетики»
(на протяжении мини-лекции демонстрируется презентация)

Альтернативные источники — что это такое?
Альтернативными источниками энергии принято называть способы получения тепла и электричества при помощи неиссякаемых природных ресурсов — солнечных лучей, ветра и прочих даров природы. Одним из наиболее распространённых способов использования природной энергии являются солнечные батареи, пополняющие свой заряд от попавших на них лучей. Предприимчивые представители человеческой расы научились встраивать такие батареи не только в электроприборы, но и в черепицу, фонтаны, портативные зарядные устройства, крыши автомобилей, дорожное покрытие и даже летательные аппараты.

Геотермальная энергетика– способ получения электроэнергии путем преобразования внутреннего тепла Земли (энергии горячих пароводяных источников) в электрическую энергию.

Этот способ получения электроэнергии основан на факте, что температура пород с глубиной растет, и на уровне 2–3 км от поверхности Земли превышает 100°С. Существует несколько схем получения электроэнергии на геотермальной электростанции.

Прямая схема: природный пар направляется по трубам в турбины, соединенные с электрогенераторами. Непрямая схема: пар предварительно (до того как попадает в турбины) очищают от газов, вызывающих разрушение труб. Смешанная схема: неочищенный пар поступает в турбины, а затем из воды, образовавшийся в результате конденсации, удаляют не растворившиеся в ней газы.

Стоимость «топлива» такой электростанции определяется затратами на продуктивные скважины и систему сбора пара и является относительно невысокой. Стоимость самой электростанции при этом невелика, так как она не имеет топки, котельной установки и дымовой трубы.

К недостаткам геотермальных электроустановок относится возможность локального оседания грунтов и пробуждения сейсмической активности. А выходящие из-под земли газы могут содержать отравляющие вещества. Кроме того, для постройки геотермальной электростанции необходимы определенные геологические условия.

Ветроэнергетика – это отрасль энергетики, специализирующаяся на использовании энергии ветра (кинетической энергии воздушных масс в атмосфере).

Ветряная электростанция – установка, преобразующая кинетическую энергию ветра в электрическую энергию. Состоит она из ветродвигателя, генератора электрического тока, автоматического устройства управления работой ветродвигателя и генератора, сооружений для их установки и обслуживания.

Для получения энергии ветра применяют разные конструкции: многолопастные «ромашки»; винты вроде самолетных пропеллеров; вертикальные роторы и др.

Производство ветряных электростанций очень дешево, но их мощность мала, и их работа зависит от погоды. К тому же они очень шумны, поэтому крупные ветряные электростанции даже приходится на ночь отключать. Помимо этого, ветряные электростанции создают помехи для воздушного сообщения, и даже для радиоволн. Применение ветряных электростанций вызывает локальное ослабление силы воздушных потоков, мешающее проветриванию промышленных районов и даже влияющее на климат. Наконец, для использования ветряных электростанций необходимы огромные площади, много больше, чем для других типов электрогенераторов.

Волновая энергетика – способ получения электрической энергии путем преобразования потенциальной энергии волн в кинетическую энергию пульсаций и оформлении пульсаций в однонаправленное усилие, вращающее вал электрогенератора.

По сравнению с ветровой и солнечной энергией энергия волн обладает гораздо большей удельной мощностью. Так, средняя мощность волнения морей и океанов, как правило, превышает 15 кВт/м. При высоте волн в 2 м мощность достигает 80 кВт/м. То есть, при освоении поверхности океанов не может быть нехватки энергии. В механическую и электрическую энергию можно использовать только часть мощности волнения, но для воды коэффициент преобразования выше, чем для воздуха – до 85 процентов.

Приливная энергетика, как и прочие виды альтернативной энергетики, является возобновляемым источником энергии.

Для выработки электроэнергии электростанции такого типа используют энергию прилива. Для устройства простейшей приливной электростанции (ПЭС) нужен бассейн – перекрытый плотиной залив или устье реки. В плотине имеются водопропускные отверстия и установлены гидротурбины, которые вращают генератор.

Во время прилива вода поступает в бассейн. Когда уровни воды в бассейне и море сравняются, затворы водопропускных отверстий закрываются. С наступлением отлива уровень воды в море понижается, и, когда напор становится достаточным, турбины и соединенные с ним электрогенераторы начинают работать, а вода из бассейна постепенно уходит.

Считается экономически целесообразным строительство приливных электростанций в районах с приливными колебаниями уровня моря не менее 4 м. Проектная мощность приливной электростанции зависит от характера прилива в районе строительства станции, от объема и площади приливного бассейна, от числа турбин, установленных в теле плотины.

Недостаток приливных электростанции в том, что они строятся только на берегу морей и океанов, к тому же они развивают не очень большую мощность, да и приливы бывают всего лишь два раза в сутки. И даже они экологически не безопасны. Они нарушают нормальный обмен соленой и пресной воды и тем самым – условия жизни морской флоры и фауны. Влияют они и на климат, поскольку меняют энергетический потенциал морских вод, их скорость и территорию перемещения.

Биомассовая энергетика. При гниении биомассы (навоз, умершие организмы, растения) выделяется биогаз с высоким содержанием метана, который и используется для обогрева, выработки электроэнергии и пр.

Существуют предприятия (свинарники и коровники и др.), которые сами обеспечивают себя электроэнергией и теплом за счет того, что имеют несколько больших "чанов", куда сбрасывают большие массы навоза от животных. В этих герметичных баках навоз гниет, а выделившийся газ идет на нужды фермы.

Еще одним преимуществом этого вида энергетики является то, что в результате использования влажного навоза для получения энергии, от навоза остается сухой остаток являющийся прекрасным удобрением для полей.

Также в качестве биотоплива могут быть использованы быстрорастущие водоросли и некоторые виды органических отходов (стебли кукурузы, тростника и пр.).

Такие источники обладают рядом преимуществ в сравнении с традиционными способами производства энергии:

1. экологичность; при использовании оборудования отсутствуют какие-либо выбросы вредных веществ, загрязняющих окружающую среду;
2. бесшумность (данный пункт не относится к варианту с ветряками);
3. возможность установки в удалённых точках планеты, не оснащённых линиями электропередач;
4. бесплатная энергия.

Почему их так мало?
Да, действительно если альтернативные источники энергии настолько хороши, почему они всё ещё не используются повсеместно? Вот и пришло время вернуться к «подводным камням: к сожалению, и такие, казалось бы, универсальные устройства как ветряки и солнечные батареи имеют свои недостатки.

Зависимость от погодных условий
Первостепенным требованием к источнику энергии является, конечно же, надёжность и постоянство. И именно эти два качества представляет собой слабые места в работе альтернативных технологий. Устанавливая на крыше солнечные батареи, предназначенные для снабжения электроэнергией целого дома, владелец, по сути, отдаётся на милость природы: если погода будет солнечная ― в доме будет электричество. Если выдастся череда пасмурных дней, семья рискует остаться без телевизора и холодильника.

Также выработка энергии значительно снижается ночью. Эти особенности делают солнечные батареи удачным решением в странах с тёплым климатом, где солнце светит ярко двенадцать месяцев в году, а ветряки в краях, где преобладает ветреная погода. Например, затея с ветряками оправдает себя, если среднегодовая скорость ветра в данной местности превышает 4—4,5 м/с.

В случаях же с волновыми и приливными электростанциями приходится в прямом смысле ждать «у моря погоды», и располагать оборудование в непосредственной близости к берегу [4].

Низкий КПД
Наряду с преимуществами альтернативной энергетики, существенным её недостатком является сравнительно низкий уровень выработки энергии.

Например, для обеспечения дома электричеством в объёме 200-300 ВТ требуется площадь батарей не менее 20 м;.

Такой низкий КПД не позволяет пока превратить солнечные батареи в основной источник питания автомобиля, оставляя за ними роль всего лишь дополнительного средства снабжения двигателя энергией. Да и в вечернее время на таком транспорте далеко не уедешь.

В случаях с волновой и приливной энергетикой низкая эффективность непосредственно связана с той же зависимостью от погодных условий: приливы в океане и на море бывают лишь дважды в сутки.

Формальности
Оформление бесконечных бумаг и разрешений — это то, чего пытается избежать каждый владелец частной электростанции, вкладывающий немалые средства в собственный проект. Однако решения установить личную электростанцию и покупки необходимого оборудования ещё недостаточно для того, чтобы начать беспрепятственно пользоваться дарами природы.

Во избежание длительных судов и разочарований, перед началом работ необходимо получить разрешение местных властей на постройку, ознакомиться с перечнем условий и требований, таких как максимально дозволенная высота ветряка, необходимость получить согласие соседей и т.д. Процесс оформления бумаг требует дополнительных финансовых и временных затрат.

Шум и запах
Подобные недостатки относятся, конечно же, далеко не к каждому виду альтернативных источников энергии, но в отдельно взятых случаях они имеют место быть, и игнорировать их нельзя.

Шум — один из существенных недостатков ветряных электростанций. Сила шумового эффекта на расстоянии 20 метров составляет в среднем 34—45 дБ. Ближе — громче. Радость обладания собственной электростанцией будет омрачена непрерывным шумом, доносящимся из окон, да и соседи вряд ли оценят новинку. Поэтому располагать ветряки следует в удалении от жилья.

Кроме прочего, не относящегося к шуму, птицы любят парить в воздушных потоках на гребнях высот, а операторы ветроэлектростанций — ставить там ветряные турбины, отчего огромное количество птиц и летучих мышей погибает. Есть ли способы решения проблемы? Отчасти — да. Превентивное отключение турбин в периоды интенсивных перелётов. Но чтобы полностью ликвидировать данную проблему, нужно разработать активные технологии отпугивания — пока находящиеся в зачаточном состоянии, что в свою очередь изменит не только маршруты, но и ареал многих видов, особенно крупных хищников.

Запах — неотъемлемая часть биомассовой энергетики, основанной на разложении навоза, отмерших растений и других видов биомасс. Несмотря на использование герметических контейнеров, запах на такой электростанции присутствует всегда, поэтому биомассовые источники энергии используются исключительно для обслуживания коровников и фермерских хозяйств, превращая рабочий процесс в безотходное производство.

Дороговизна оснащения и обслуживания
Несмотря на то, что использование природных ресурсов позволяет сэкономить значительные суммы на выработке энергии, производство самого оборудования — процесс достаточно трудоёмкий и очень недешёвый. Главной составляющей солнечных батарей является фотоэлемент, разработанный на основе кремния. И хотя сам по себе кремний не представляет особой ценности, его очищение и преобразование обходится дорого.

Установка ветряных электростанций также требует серьёзных вложений, и сумма в значительной мере зависит от внешних условий. В роли дополнительны статей расходов выступают вынужденное увеличение высоты ветряков из-за присутствия рядом холмов или высоких деревьев, приобретение специального оборудования, позволяющего накапливать электроэнергию и использовать её максимально экономно.

Недёшево обойдётся и техническое обслуживание альтернативных источников энергии — плановый осмотр, ремонт и корректировка положения в зависимости от времени года.

Учитывая все предполагаемые расходы, использование альтернативного источника энергии в частных владениях нередко оказывается нерентабельным и представляет экономическую выгоду лишь для крупных предприятий.

Прогресс не стоит на месте — уже изобретены полимерные солнечные батареи, производство которых стоит в разы дешевле

Но это отнюдь не значит, что владельцам домов следует отказаться от идеи использования альтернативных источников энергии. Ведь прогресс не стоит на месте — уже изобретены полимерные солнечные батареи, производство которых стоит в разы дешевле, чем изготовление традиционных кремниевых.

А появление на рынке новых, более экономичных, моделей генераторов и дополнительного оборудования, изменение тарифов на электроэнергию даёт повод думать, что уже в недалёком будущем данная практика всё же получит всеобщее признание [5].
Источник материала для мини-лекции: http://eco-cosm.com/articles/globalno/nedostatki-alternativnyix-istochnikov-energii

3.Упражнение «Верно не верно»
Цель: закрепить полученные знания об альтернативной энергетике.
Правила упражнения:
Педагог зачитывает высказывания, если учащиеся согласны с утверждением, они хлопают в ладоши, если не согласны – топают.
Педагог: Сейчас ребята, мы с вами немного отдохнём. Я буду зачитывать вам утверждение, если вы с ним согласны, то хлопаете в ладоши, если нет – то топаете ножками.

1. Одним из основных направлений использования альтернативных источников следует считать гелиоэнергетику, которая основана на солнечной энергии. (верно)
2. Альтернативные источники энергии обладают многими преимуществами и прежде всего неиссякаемостью, отсутствием вредных выбросов. (верно)
3. Оборудование для альтернативных источников загрязнения очень дешевое и доступно любому человеку. (не верно)
4. Биомассовая энергетика основана на использовании энергии ветра и воды. (не верно)
5. Один из существенных недостатков ветряных электростанций это – шум. (верно)
6. Альтернативными источниками энергии принято называть способы получения тепла и электричества при помощи неиссякаемых природных ресурсов — солнечных лучей, ветра и прочих даров природы. (верно)
7. Грозовая энергетика — это способ использования энергии путём поимки и перенаправления энергии молний в электросеть. (верно)
8. Снижение цен на традиционные источники энергии, их широкий ассортимент, а так же очевидные плюсы, связанные с их использованием, заставляют нас заниматься поисками альтернативных источников. (не верно)
9. Выработка электроэнергии при помощи ветряков никаким планам не поддается, поскольку она зависит от силы ветра, управлять которым человечество еще не научилось. (верно)
10. Начало использования энергии ветра восходит к древнему Вавилону (осушение болот), Египту (помол зерна), Китаю и Маньчжурии (откачка воды с рисовых полей). (верно)

4. Онлайн-тест «Возобновляемые источники энергетики»
Педагог: Ребята, сейчас мы с вами проверим, что же вы запомнили сегодня на занятии, но сделаем это с помощью интернета.
(педагог открывает тест, учащиеся отвечают на вопросы онлайн-тест «Возобновляемые источники энергетики»)

5.Рефлексия «Чемодан».
Педагог: Сейчас попрошу вас на листочках написать свои эмоции от занятия. Можете написать, кому что понравилось, или наоборот, можно написать, кто что запомнил. Как только написали, лежите свой листик в «чемодан», подписывать не нужно. (когда все сложили листики в «чемодан», педагог зачитывает эмоции и впечатления учащихся)

6. Заключительное слово педагога.
Педагог: Надеюсь, вы много чего запомнили, узнали что-то новое. А самое главное запомнили, хоть у альтернативной энергетики есть ряд недостатков и минусов, но она является наиболее предпочтительной, так как этот вид энергетики возобновляемый.
Всем спасибо за внимание, до новых встреч.

Скачать эту презентацию

Рекомендуем посмотреть:

Внеклассное мероприятие по экологии для школьников ко Всемирному дню защиты слонов Экологическая акция для школьников "Осторожно, слетки!" Экологическое исследование для школьников. Птицы - Грачи Внеклассное мероприятие по экологии для школьников: Всемирный день рыболовства