Цель: развитие экономического и экологического мышления учащихся на основе межпредметной интеграции учебных предметов географии, экологии, литературы, немецкого языка.
Суть игры: Игра - телемост проводится между странами Россией и Германией, в ходе игры рассматриваются проблемы и вопросы, связанные с традиционными и альтернативными источниками энергии.
Участники: учащиеся 10 – 11 классов.
Оформление: музыка “Время вперед”, плакаты “Исторические этапы использования энергии”, “Запасы органического топлива на Земле”, “Мировой энергетический баланс”, карта “Мировая энергетика”, фильм “Источники энергии”.
Сценарий игры
Звучит мелодия “Время вперед!”
Ведущий РФ: Добрый день. Во времена Циолковского немногочисленные, сравнительно маломощные электростанции, пожиравшие горы угля и реки нефти, нередко с трудом обеспечивали даже самые скромные потребности людей. Трудно было при этом оспаривать мысль о скором энергетическом истощении Земли. С тех пор потоки электричества буквально залили Землю. Однако численность народонаселения растет в геометрической прогрессии и неизбежно влечет за собой возрастание потребностей в энергии. Проблемой номер один называют в наше время проблему энергетических ресурсов человечества. Международные конференции, сотни книг, тысячи исследований посвящены поиску наиболее дешевых, технически доступных, экологически безопасных и обоснованно дальновидных решений этой проблемы.
Этому посвящен и наш телемост “Энергетика: вчера, сегодня, завтра”. В нашей передаче принимают участие специалисты различных энергетических областей, историки, экологи, эксперты, представители средств массовой информации, а также наши уважаемые зрители. И мы надеемся, что вы будете активными участниками телемоста.
Наш телемост проводится между Россией и Германией, специалисты этих стран раскроют грани и аспекты некоторых видов энергии. Мы приветствуем вас, Германия! Берлин! Берлин! Вы слышите нас?
Ведущий Г: ……………(на немецком языке)
Переводчик: Связь отличная. Мы также приветствуем вас, Россия, и надеемся на продуктивное двустороннее обсуждение проблемы.
Ведущий РФ: Энергетика - отрасль хозяйства, охватывающая энергетические ресурсы, выработку, преобразование, передачу и использование различных видов энергии. А как давно человек начал использовать энергетические ресурсы? Давайте обратимся к истории.
(Выходят учащиеся с плакатами. На каждом плакате схематично в исторической последовательности отражено освоение человеком источников энергии.)
Историк: В биогенный период, около 500 тыс. лет назад, человек впервые освоил энергию огня – тепловую энергию от сгорания древесины.
В аграрный период, начавшийся около 10 тыс. лет назад с возникновением земледелия, потребность в энергетических ресурсах возрастает, помимо тепловой энергии, а также наряду с использованием тягловой силы животных, человек строит мельницы, работающие на энергии ветра и воды.
В индустриальный период, начавшийся в конце XVII начале XVIII века, с появлением промышленного производства и увеличением численности народонаселения, человек осваивает новые источники энергии. Расширяются возможности тепловой энергетики – с началом добычи угля, нефти и природного газа строятся теплоэлектростанции. Широко осваивается энергия рек – возводятся гидроэлектростанции. К концу XX века человек осваивает возможности атомной энергии. В густонаселенных районах и районах, бедных энергетическими ресурсами, атомные электростанции становятся незаменимыми. Но и эти виды энергетики уже не в состоянии удовлетворить растущие потребности людей, поэтому на смену им приходит нетрадиционные: ветроэлектростанции, геотермальные электростанции, гелиоэлектростанции. И человек на этом не останавливается, он ищет и использует альтернативные источники энергии - энергию приливов и отливов, морских течений, жидкого водорода, синтетического топлива и др.
Ведущий РФ: Итак, тепловая энергия была первой освоена человеком, и на сегодняшний день является приоритетной по использованию – более 70% в мировом балансе приходится именно на нее (показывает по плакату “Мировой энергетический баланс”). Наверное, использование этой энергии действительно выгодно? Я адресую свой вопрос технологу тепловых электростанций.
Технолог ТЭЦ: Действительно использование тепловой энергии дает немало преимуществ. Если это ТЭЦ, работающие на угле, то здесь можно отметить следующее: экономически выгодна привязка к угледобывающему бассейну, сравнительно высокая удельная теплота сгорания топлива, простота хранения, пригодность к непосредственному использованию. Что касается нефтепродуктов и природного газа, используемых на ТЭЦ, то у них удельная теплота сгорания выше, а добыча дешевле, чем у угля, для них характерна малая зольность, они легко и удобно хранятся при соблюдении правил техники безопасности. Природный газ вообще не требует переработки, используется сразу, при этом является экологически чистым топливом. Я считаю, что все эти показатели позволят еще долгое время теплоэнергетики занимать ведущее положение.
Корреспондент журнала “Экономика и бизнес”: (представившись) Еще Д.И.Менделеев говорил, что сжигать нефть, все равно, что топить печь ассигнациями. А вы говорите, что это выгодно?
Технолог ТЭЦ: На самом деле нефть в чистом виде на ТЭЦ не используется, в основном это остаточный продукт ее переработки – мазут, что позволяет использовать нефть без остатка, что экономически выгодно.
Эколог 1: Я готов привести аргументы, которые могут перечеркнуть все плюсы теплоэнергетики, названные уважаемым специалистом, т.к. работа ТЭЦ сопровождается экологическими проблемами. Во-первых, любое сжигание топлива ведет к высокому потреблению кислорода и, с другой стороны, к выделению углекислого газа в таком количестве, которое вызывает экологическую проблему так называемого “парникового эффекта”, приводящего к потеплению климата, последствия которого мы в последнее время ощущаем все больше и больше.
Вторая проблема - это загрязнение окружающей среды, причем загрязнение неоднозначное: при сгорании помимо теплового загрязнения среды, идет химическое загрязнение воздуха оксидами серы, азота, фтористыми соединениями, твердыми частицами пепла.
Эколог 2: Я хочу поддержать своего коллегу и продолжу. Сточные воды ТЭЦ также загрязнены, что оказывает губительное воздействие на живой мир водоемов и качество питьевой воды, к тому же воды не всегда охлаждаются, что приводит к цветению и зарастанию водоемов. Большая опасность в том, что зола ТЭЦ радиоактивна. Не будем забывать о том, что добыча топлива требует размещения отвалов, а транспортировка нефтепродуктов опасна, т.к. возможны аварии. И, наконец, напомню, что все эти виды топлива огне- и взрывоопасны. Так что использование теплоэнергетики должно быть сведено к минимуму.
Ведущий РФ: С нами на связь выходит Берлин. Мы слушаем ваше мнение.
Ведущий Г: …………………………………(на немецком)
Переводчик: Наши специалисты хотели бы кое-что подтвердить цифрами.
Эколог Г: ……………………….(на немецком)
Переводчик: Ежегодно в мире сжигается около 9 млрд. тонн топлива, что приводит к выбросу более 2 млрд. тонн углекислого газа, что вызывает постепенное потепление климата, и не секрет, что Европа в последнее время просто не успевает справляться с его последствиями - наводнениями. Так что теплоэнергетике должна быть найдена альтернатива.
Ведущий РФ: Мы согласны с вами, да и тепловые ресурсы на планете небесконечны.
(Знакомит с данными таблицы “Запасы топлива”) По данным экономистов запасов органического топлива приблизительно хватит на 150 лет, и если угля хватит на 425 лет, то нефти и газа осталось совсем мало, их используют шире, чем уголь, соответственно на 35 и 50 лет.
Однако, мы имеем возможность использовать другой вид энергетический ресурс более дешевый и относительно неисчерпаемый – воду. Уважаемые специалисты по гидроэнергетики, вам слово.
Технолог ГЭС: Действительно, электроэнергия от гидроэлектростанций дешевая, сами ГЭС просты в эксплуатации, гидроресурсы лежат на поверхности, их не нужно добывать и перерабатывать, они не дают вредных отходов и выбросов в атмосферу, поэтому гидроэнергетика в будущем неоспоримо будет использоваться.
Эколог 3: Указав плюсы ГЭС, вы забыли о том, что для их строительства необходимо сооружение водохранилищ, что привело к затоплению огромных территорий, с которых зачастую приходилось выселять людей, произошли потери посевных площадей. Затопление неблагоприятно повлияло и на рельеф побережий рек. Да и все реки, которые можно было использовать под строительство ГЭС, практически уже освоены.
Ведущий РФ: А вот как описывал эту проблему Валентин Распутин в повести “Прощание с Матёрой” ( Приложение 1).
Корреспондент журнала “Природа и человек”: (представившись) Я слышал, что еще одной проблемой ГЭС является так называемая “наведенная сейсмичность”, что это такое?
Ведущий РФ: Давайте по этому вопросу послушаем сейсмолога.
Сейсмолог: Действительно, существует гипотеза, согласно которой дополнительное напряжение, создаваемые весом воды и весом плотины, способны нарушать равновесие состояния земной коры вы районе ГЭС. Поэтому, учитывая это явление при их строительстве, в сейсмически опасных районах всегда делается расчет на прочность плотин при землетрясениях до 8-9 баллов.
Ведущий РФ: Как видим, гидроэнергетика имеет свои плюсы и минусы.
А как обстоят дела в Германии? Вопрос Берлину: Какие источники электростанций преобладают у вас, с чем это связано?
Ведущий Г: ………………………(на немецком)
Переводчик: Дадим слово энергетику.
Энергетик Г: ……………………….(на немецком)
Переводчик: Исторически и экономически сложилось, что на территории Германии преобладают ТЭЦ, в связи с тем, что в Рурском бассейне значительные запасы угля, однако они истощаются, на втором месте ГЭС, АЭС занимают 3-е место, но в последние годы их роль возрастает. И хотя по поводу использования атомной энергии идут постоянные споры, на наш взгляд это единственный реальный сегодня и не имеющий ограничений в обозримом будущем источник энергии.
Например, наши соседи, французы, отдают ей приоритет - до 78% этой энергии используется во Франции по сравнению с другими энергетическими ресурсами.
У атомной энергии есть несомненные плюсы: запасы ядерного топлива велики, а для работы атомного реактора масса топлива измеряется в граммах, поэтому ядерные источники можно считать неисчерпаемыми. Атомная энергетика – дешевый источник энергии, а если мы найдем экологически чистый способ утилизации ядерных отходов, то атомные электростанции вообще окажутся вне конкуренции.
Ведущий Г:…………………………(на немецком)
Переводчик: Наверное, наши русские коллеги согласятся с этими достоинствами атомной энергии, но кому, как не им знать о том, что может произойти в случае аварии на атомной электростанции. Россия, вам слово!
Ведущий РФ: 27 июня 1954 года атомная электростанция в г. Обнинске была запущена в эксплуатацию – так началась эра мирной атомной энергетики. Сегодня на земном шаре более трехсот АЭС, дающих людям нужную энергию, при чем, энергию действительно дешевую. Однако есть много противников атомной энергетики, их стало еще больше после аварии, произошедшей на Чернобыльской АЭС. Давайте вспомним о той страшной трагедии (Приложение 2).
Ведущий РФ: Кажется, в этом мире к ответственности призывают только экологи. Эколог 4: Самая большая опасность, несопоставимая с жизнью – это, конечно, авария на АЭС. Но даже в случае нормальной работы атомной станции наблюдается пусть и небольшой радиоактивный фон и тепловое загрязнение вокруг АЭС, не зря же станции строят за несколько десятков километров от населенных пунктов. А ведь это потеря земель, которые уже нельзя использовать. Науке еще неизвестен способ безопасной утилизации отработанного ядерного топлива, идет простое захоронение ядерных отходов, а это снова приводит к радиоактивному загрязнению, а отсюда – генные мутации, онкологические заболевания. И если человек еще не конца освоил термоядерный синтез, не научился полностью им управлять, стоит ли так рисковать и считать, что будущее за атомными станциями.
Корреспондент журнала “Наука и жизнь”: (представившись) Природа не запрограммировала в живых организмах радиоактивный цезий – 137. Однако у людей и животных он присутствует. Почему?
Эколог 4: Это как раз связано с радиоактивным загрязнением среды. Цезий – 137 появился в организмах после испытаний ядерного оружия и аварий на АЭС. Он накапливается в организме, т.к. является биохимическим аналогом калия, но не калием – а это ведет к заболеваниям.
Ведущий РФ: Можно ли было избежать Чернобыльской трагедии, или человек обречен на подобные жертвы, используя атомную энергию? Давайте предоставим слово нашему гостю – эксперту Международного агентства по атомной энергетике.
Эксперт МАГАТЭ: На самом деле, беды могло бы не случится, если бы при конструировании и строительстве АЭС учли все геологические показатели местности. Оказалось, что в этом месте расположены опасные подвижные грунты, активные разломы, пересечение речных систем, газогрязевой вулканизм, т.е. строить АЭС здесь было нельзя.
На любой АЭС через несколько лет работы реакторы требуют реконструкции, замены, модернизации, т.е. на безопасность эксплуатации АЭС должны тратится деньги. Зарубежные АЭС в 200 раз безопаснее, чем в России, и поэтому туда организуют экскурсии, на территориях вокруг станций создаются заповедники, парковые зоны, где люди отдыхают.
Ведущий РФ: Спасибо. Берлин! Вы слышите нас? А сколько в Германии вкладывается средств на безопасность эксплуатации АЭС?
Ведущий Г: ………………………(на немецком)
Переводчик: По данным наших экономистов, ежегодно в Германии на безопасность расходуется около 50 млрд. евро.
Ведущий РФ: Да, эта цифра не требует комментариев!
Итак, мы с вами рассмотрели аспекты традиционных видов энергии, а как обстоят дела с нетрадиционными. Ведь мы уже используем энергию ветра, Солнца, горячих источников. Что нам может сказать специалист по ветроэнергетики?
Технолог ВЭС: Ветроэнергетика не нова, из истории помним, что ветряные мельницы появились в аграрный период, кстати, ветровые электростанции работают практически по их принципу. Ветроэнергетика - одна из самых чистых энергий, т.к. не влияет на тепловой баланс Земли, не создает химического загрязнения, не требует добычи ресурсов, не расходует дополнительные вещества, например кислород. К сожалению, ветровые установки не обладают большой мощностью, и могут устанавливаться только в местах, где много ветра, причем скорость его должна быть не меньше 4 м/с. Ветроэнергегетика – зависимый вид энергии, ведь скорость ветра меняется в течение суток и по сезонам года. Особенно много ветровых установок в странах, имеющих выход к морю.
Ведущий РФ: В России ветровые установки пока не пользуются в должной мере, а вот в Германии, мы слышали, энергия ветра используется. Берлин, мы слушаем вас!
Технолог по ВЭС из Г. ………………………(на немецком)
Переводчик: Да, в Германии используется ветровая энергия. У нас созданы “ветровые парки” на южном побережье Ютландского полуострова. Действительно ветровые электростанции используют неисчерпаемые ресурсы, но мощность их невелика.
Ведущий РФ: А у нас снова слово просят экологи.
Эколог 5: Хотя здесь говорили о том, что ветроэнергетика экологически чистый вид энергии, на самом деле с уточнением “почти чистый”, для неё характерно шумовое загрязнение среды, не зря же из лесов, находящихся рядом с ветровыми установками улетают птицы, уходят животные. К тому же инфразвуки от ветроустановок неблагоприятно влияют и на здоровье человека: вызывают дискомфорт, беспокойство, угнетенное состояние.
Ведущий РФ: И здесь не обошлось без минусов. А что могут сказать специалисты по энергии горячих источников?
Технолог ГТЭС: Геотермальная энергия сравнительно нова, она привязана к местности и не масштабна. Хорошо с использованием горячих источников обстоит дело в маленькой Исландии, а в России это в основном на Камчатке. Горячие источники – неиссякаемы и энергоемки, только в верхнем 3-х километровом приземном слое запасено количество тепловой энергии, которое эквивалентно примерно 300 млрд. т угля. Этот вид энергии не зависит от времени суток и сезонов года. Возможно, в будущем эта энергия будет использовать шире.
Эколог 6: Хорошо, что эта энергия и немасштабна, т.к. масштабны последствия ее использования, во всяком случае, в России, ведь отработанная горячая вода никуда обратно не закачивается, а сброс такой воды приведет к наводнению, загрязнению почвы и поверхностных вод токсичными соединениями фенолов, аммиака, тяжелыми металлами.
Ведущий РФ: Увы, и здесь есть свои проблемы. Может быть, нас порадуют специалисты по гелиоэнергетике?
Технолог СЭС: Сразу оговорюсь, что больших солнечных электростанций нет, в основном это солнечные установки, которые улавливают и преобразуют энергию Солнца. Наиболее оптимально использование таких установок в тех районах, где, как говорится солнце - круглый год.
Да, такие установки дорогие, но они быстро окупаются, ведь нет никакого загрязнения, а энергетический ресурс неисчерпаем. Уже существуют целые города, большинство высотных домов в которых получают электроэнергию и отопление от солнечных батарей, установленных на крышах, например в Бразилии, Калифорнии и даже северной Швеции. Нам кажется, что возможности использования солнечной энергии имеют большие перспективы в будущем, хотя эта энергия и зависит от времени суток и сезонов года.
Эколог 7: Мы хотим сказать, что Солнце действительно чистый источник энергии, но при условии, что мощность солнечных установок должна быть минимальной, т.е. КПД не должен превышать 10%, т.к. повышение КПД до 90% приведет к изыманию солнечной энергии, а следовательно к локальному снижению температуры и конденсации паров в районе солнечной станции..
Ведущий РФ: Вот уж действительно “солнце, дарующее жизнь и … энергию”.
Итак, сегодня мы рассмотрели различные стороны традиционных и нетрадиционных видов энергии. Наверное можно сказать, что человечество вынуждено сознательно идти на какие-то “жертвы”, ведь отказаться от освоенных источников мы не можем, слишком много затрат и слишком велики потребности. Каковы же перспективы? Вначале дадим слово Германии.
Ведущий Г: ………………………(на немецком)
Переводчик: По данным наших экспертов Германия своё будущее связывает с атомной энергетикой, пока другой альтернативы мы не видим. Может быть у вас в России другие перспективы?
Ведущий РФ: Дадим слово нашим экспертам-энергетикам.
Эксперт-энергетик: На ближайшее будущее в европейской части России не будет строиться крупных теплоэлектростанций, работающих на угле. Это объясняется не только резко возросшей дальностью перевозок, но и тем, что их экологически вредное воздействие и крупные капиталовложения в очистное оборудование приводят к неконкурентоспособности.
Таким образом, газодобыча и атомная энергетика являются опорой энергетического хозяйства России.
Альтернативы атомной энергетики в России тоже нет. Возместить 40000 МВт электрической мощности, которые потеряла бы страна при отказе от атомной энергетики – это значит построить 10 новых крупнейших ТЭС со всеми вытекающими отсюда экологическими последствиями.
Ведущий РФ: А закончить наш телемост я хочу словами академика Ж.И.Алферова: “… человечество стремиться получить в свое распоряжение такой источник энергии, который бы не иссякал со временем, был бы безопасен и удобен.” Мы верим, что человечество без энергии не останется, на смену придут альтернативные источники энергии. Но это тема другой передачи.
До свидания, Берлин, спасибо за диалог. Наш телемост заканчивает свою работу, мы благодарим всех участников, гостей и зрителей.