Тема урока: "Электроэнергетика". 9-й класс

Цели:

• дать определения понятиям “электроэнергетика”, “энергосистема”;
• познакомить с электростанциями различных типов, их достоинствами и недостатками;
• объяснить значение электроэнергетики для экономики страны.

Оборудование: карта “электроэнергетики”, атласы, раздаточный материал “Типы электростанций”, контурные листы, таблица “Себестоимость различных типов электростанций”, схема ГАЭС, ГЭС (таблица), 2 варианта тестовой проверки.

Форма проведения урока: изучение нового материала с элементами практической работы и составление мини-проектов по решению отдельных проблем, связанных с производством энергии.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

II. Картографическая разминка (7 мин.)

На приготовленных контурных листах отметить объекты (10), 2 варианта.

1 вариант 1. Кузнецкий бассейн 2. Западно-Сибирский бассейн 3. Тимано-Печорский бассейн 4. Тунгусский бассейн 5. Донецкий бассейн 6. Уренгой 7. Игрим 8. Усть-Балыкское 9. Канско-Ачинский бассейн 10.Штокмановское

2 вариант 1. Печорский бассейн 2. Волго-Уральский бассейн 3. Тихоокеанский бассейн 4. Таймырский бассейн 5. Южно-Якутский бассейн 6. Подмосковный бассейн 7. Шаим 8. Астраханское 9.Усинское 10. Бованенковское

С 5 по 10 – указать название месторождения и что добывают, обозначить условным знаком.

III. Изучение нового материала

1. Электроэнергетика как отрасль хозяйства объединяет процесс генерирования, передачи, трансформации и потребления электроэнергии. Она является очень важной отраслью экономики, так как без энергии невозможна работа ни одного предприятия, обуславливает темпы развития экономики. Эта отрасль жизнеобеспечения. Размещение зависит от двух основных факторов: ресурсного и потребительского. До появления электронного транспорта энергетика ориентировалась на потребителя, используя привозное сырье. В настоящее время после постройки сети высоковольтных ЛЭП и создание единой энергетической системы России (ЕЭС) больше внимания при размещении электростанций уделяется ресурсному фактору. В 2003 году в России было произведено 915 млрд. кВт · ч электроэнергии. Она производится на электростанциях разных типов, но ведущими являются тепловые, гидравлические и атомные.

Для объяснения преимуществ и недостатков различных типов электростанций воспользуемся приготовленными шаблонами-таблицами “Виды электростанций”. Представляется схема.

Типы электростанций

Выводы к таблице:

Таким образом, электроэнергетика как отрасль хозяйства объединяет процессы генерирования, передачи, трансформации и потребления электроэнергии. Одна из главных специфических особенностей отросли в том, что её продукция не может накапливаться для последующего потребления, использования: производство энергии в каждый момент времени должно соответствовать размерам потребления.
Вторая особенность – универсальность энергии, т.е. она обладает одинаковыми свойствами независимо от того, каким образом она произведена – на тепловых, атомных или гидравлических.
Передача энергии осуществляется мгновенно.
Средняя себестоимость производства электроэнергии:

копеек за кВт · ч АЭС (в Европейской части) ТЭС на газе ТЭС на мазуте ТЭС на угле

2004 г. 19,2 23,6 72,7 44,5

ГЭС (самая низкая) ), лучшие электростанции, такие как Саяно-Шушенская, дают себестоимость ~ 0.08 руб/квтч. Но есть много ограничений: энергопотенциал рек меняется по сезонам.

Полный вариант таблицы см. Приложение.

1 этап:

Сначала рассматриваем общие вопросы и преимущества ТЭС и АЭС, а ГЭС – по ходу объяснения, работы микрогрупп (можно закончить дома).

2 этап:

У электростанций есть и недостатки. Учитель раскрывает недостатки. Заполняем таблицу по недостаткам ТЭС и АЭС.

3 этап:

Точки зрения "Внимание – проблема!"

Широкие круги населения и некоторые специалисты считают, что положение на Волге было бы совсем иным, если бы не было водохранилищ, замедливших сток реки, и плотин – “тромбов”, появившихся в её русле.

Другая группа утверждает, что строительство ГЭС на Волге вызвано необходимостью решения многих хозяйственных задач: Волжско-Камский каскад даёт 20% электроэнергетики, производимой на ГЭС России, обеспечивает водными ресурсами промышленные центры.

Какую точку зрения и почему вы будите отстаивать?

Выступление первой микрогруппы со своим проектом.

Россия располагает большим гидроэнергетическим потенциалом (9% от мировых запасов), что определяет широкие возможности развития гидроэнергетики. По обеспеченности гидроэнергетическими ресурсами Россия занимает II место в мире после Китая.

Гидроэнергетика использует возобновимые источники энергии, что позволяет экономить минеральное топливо. На гидроэлектростанциях энергия текущей воды преобразуется в электрическую энергию. Основная часть ГЭС – плотина, создающая разницу уровней воды и обеспечивающая её падение на лопасти генерирующих электрический ток турбин. К преимуществам гидроэлектростанций следует отнести высокий коэффициент полезного действия (кпд) – 92–94% (для сравнения у АЭС и ТЭС – около 33%), а также экономичность, простоту управления. ГЭС наиболее маневренны при изменении нагрузки выработки электроэнергии, поэтому этот тип энергоустановок имеет важнейшее значение для пиковых режимов работы энергосистем, когда возникает необходимость в резервных объёмах электроэнергии. ГЭС имеют большие сроки строительства – 15–20 лет и требуют на этом этапе больших капиталовложений, но все минусы компенсируются длительными сроками эксплуатации (до 100 лет и больше) при относительной дешевизне поддерживающего обслуживания и низкой себестоимости выработанной электроэнергии.

Любая ГЭС – комплексное гидротехническое сооружение: она не только вырабатывает электроэнергию, но и регулирует сток реки, плотина используется для транспортных связей между берегами. В нашей стране при крупных ГЭС часто создавались значительные промышленные центры, которые использовали мощности строительной индустрии. Они высвободились после сооружения плотины, и были ориентированы на дешёвую электроэнергию гидроустановок. Более полно гидроэнергетические ресурсы используют серии ГЭС на одной реке – каскады. Наиболее мощные каскады ГЭС в России построены на Енисее, Ангаре, Волге, Каме. По числу отдельных ГЭС, на протяжении небольшого участка русла, в России нет равных каскадам Кольского полуострова: Нивскому (6 ГЭС общей установленной мощностью 578 МВт), Пазскому (5 ГЭС, 512 МВт). На Волге располагается 11 ГЭС.

Преобладающая часть гидроэнергетического потенциала сосредоточена в восточных районах страны, в бассейнах Енисея, Лены, Оби, Амура. Однако наиболее освоен энергетический потенциал рек Европейской части, коэффициент его использования ныне составляет 47%. Освоенность гидроэнергетического потенциала Сибири существенно ниже – 22%, на Дальнем Востоке этот показатель не превышает 4%.

Крупнейшая ГЭС России – Саяно-Шушенская, с установленной мощностью 6400 МВт – шестая по величине ГЭС мира. Вторая в России – Красноярская ГЭС (6000 МВт), в мире занимает 7 место. Самой мощной ГЭС в мире ныне является Итайпу, на границе Бразилии и Парагвая (12,6 тысяч МВт). За ней следует Гранд-Кули (США, 10,8 тысяч МВт), Гури (Венесуэла, 10,3 тысяч МВт), Тукуруи (Бразилия, 8 тысяч МВт), Санься (Китай, 7,7 тысяч МВт).

Недостатки работы новых ГЭС можно рассмотреть на примере работы Чебоксарской ГЭС.

С 1971 по 1991 из 56 населённых пунктов зоны затопления Чебоксарской ГЭС было вынесено 2730 домовладельцев, а 37 населённых пунктов исчезли навсегда. Было уничтожено 73 археологических памятников, 18 исторических памятников. Список можно продолжить.

Затоплено было 43,6 тыс. га высокопродуктивных земель, в том числе 18,9 тыс. га сельскохозяйственных угодий, 22,9 тыс. га лесов.

В 1995 году в районе г. Козьмодемьянска был отмечен оползень шириной 35 м, длиной 40 м, с глубиной захвата пород 2 м и образованием уступа 2,5 м.

Также следует отметить, что прозрачность волжской воды снизилась в десятки раз, и это неудивительно.

Волга ежегодно несёт в Каспийское море 32 тыс. т нитратов, 591 тыс. т. взвешенных веществ, 29 тыс. т. нефтепродуктов,7,3 тыс. т. мыльной пены, 313 тыс. т. фенолов. Плотины и сильное загрязнение воды поставило под угрозу исчезновения крупнейшее в мире (90%) стадо осетровых рыб.

За последние 20 лет улов рыб здесь сократился в 2 раза. Через очистные сооружения проходит всего 36% сбрасываемых сточных вод.

Таким образом трудно переоценить роль водохранилищ. Они и связанные с ними ГЭС основные поставщики электроэнергии в момент наибольшей потребности в ней, так как тепловые и атомные станции не могут так оперативно менять режим своей работы, как ГЭС. Без водохранилищ невозможно было бы обеспечить гарантированное водоснабжение в районах орошаемого земледелия, а также для такого мегаполиса как Москва, и поддерживать необходимые для речного транспорта глубины. Водохранилища – центры водной рекреации и рыболовства. Вместе с тем создание водохранилищ привело к негативным изменениям в жизни людей и в окружающей среде: затоплены и подтоплены ценные пашни и пастбища, перенесены на новое место многие города и населенные пункты.

Замедленный водообмен снижает способность самоочищения природных вод, хотя наличие больших масс воды позволяет разбавлять загрязненные стоки, попадающие в реки и водоемы. Именно поступление загрязненных стоков – главная причина неудовлетворительного качества воды во многих водохранилищах.

Предлагаем ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ:

1. Использование энергосберегающих технологий.
2. Экономия электрической энергии в производстве.
3. Строительство мини ГЭС.
4. Использование нетрадиционных источников электрической энергии, таких как ветровых, геотермальной, гелио установок, приливных станций.
5. Использование энергии ГАЭС.

Гидроаккумулирующие ГЭС. Их сооружают там, где потребление электрической энергии в течение суток очень неравномерно. Особенность этих ГЭС состоит в том, что на них установлены обратимые гидроагрегаты, которые могут работать и как генераторы тока, и как электрические водяные насосы. Когда потребление энергии невелико, гидроагрегат перекачивает воду из водохранилища в верхний бассейн, получая электрическую энергию от других электростанций (например, тепловых). Когда же потребителям требуется такое количество электроэнергии, которое не могут выработать тепловые электростанции, гидроагрегат ГЭС начинает работать как генератор тока – он приводится в действие водой, поступающей из верхнего бассейна. Мощность некоторых аккумулирующих ГЭС превышает 1,5 ГВт.

В СНГ обратимые агрегаты установлены на гидроэлектростанции, сооруженной в зоне верхнего бьефа Киевской ГЭС.

У второй микрогруппы есть дополнение к таблице и вариант решения использования отслуживших атомных подводных лодок.

Отслужившие свой срок атомные подводные лодки необходимо разукомплектовать, размонтировать их атомные реакторы, разделать корпуса и т.д. Но мощностей судоремонтных заводов не хватает. Поэтому эти подлодки должны много лет ждать своей очереди. В то же время, несколько изменив их энергетическую схему, можно их использовать для производства электроэнергии.

Атомные подводные лодки можно использовать как плавучие или прибрежные атомные электростанции. Для этого нужно присоединить к ротору турбины электрогенератор большой мощности, который будет вырабатывать переменный ток, а редукторы и винто-рулевое устройство убрать.

Такие плавучие атомные электростанции можно использовать вдоль побережья внешних морей России для снабжения электроэнергией прибрежных населённых пунктов. Особенно такие атомные электростанции необходимы в труднодоступных районах страны, где доставка топлива затруднена и возникает нехватка в электроэнергии. Для обеспечения большей безопасности этих плавучих электростанций нужно увеличить толщину экранирующих свинцового и бетонного слоёв. Плавучую атомную электростанцию следует снабдить понтонами для большей устойчивости и непотопляемости. Транспортировать плавучие атомные электростанции нужно с помощью морских буксиров.

Таким образом у энергетики есть перспективы. Это:

1. Строительство мини ГЭС, ГАЭС.
2. Увеличение использования газа на ТЭС, как экономически чистого топлива.
3. Применение энергосберегающей технологии в экономике.
4. Необходимо шире использовать неисчерпаемые источники энергии (приливы, геотермальную энергию – две станции находятся на Камчатке, солнечную и ветровую).

Третья микрогруппа рассказывает о ветровых станциях.

2. Способы передачи электроэнергии

Группы электростанций разных типов объединены линиями электропередачи (ЛЭП) высокого напряжения (500 – 800 кВ) в энергосистему.

Большая часть электростанций объединена в Единую энергосистему с целью передачи энергии (см. атлас) карта “Электроэнергетика”.

Система предусматривает:

1. Надёжное обеспечение энергией.
2. Покрытие “пиковых” нагрузок.
3. Использовать разницу во времени на территории России (на одной территории ночь и минимум потребления энергии, а на другой день и пик потребления).

IV. Закрепление изученного

А).

1. Какой тип электростанций в России преобладает?
2. Чем отличается электроцентрали от станций?
3. Где лучше строить ГЭС?
4. В чём преимущество АЭС? Где их строят?
5. Что такое энергосистема?
6. Самые мощные ГЭС России, и на каких реках они находятся?
7. В каких районах нет атомных станций? (Западно-Сибирском, Восточно-Сибирском, Волго-Вятском).

Б). Тестовая проверка усвоения знаний по Т-ЭК. (2 варианта).

Вариант 1

1. Какое место в мире занимает Российская Федерация по добыче нефти?

а) первое;
б) второе;
в) седьмое;
г) входит во вторую десятку стран-лидеров.

2. По добыче какого полезного ископаемого Россия занимает первое место в мире?

а) каменный уголь;
б) природный газ;
в) железная руда;
г) медные руды;
д) золото.

3. Выберите из нижеперечисленных месторождение нефти:

а) Ямбургское;
б) Уренгойское;
в) Ковдор;
г) Самотлор;
д) Качканар;
е) Лебединское;
ж) Удокан.

4. Закончите фразу: “Астрахань, Оренбург, Ямбург – центры добычи...”

а) природного газа;
б) нефти;
в) каменного угля;
г) железной руды.

5. Самыми распространенными электростанциями, вырабатывающими большую часть энергии в России, является:

а) тепловые;
б) гидравлические;
в) атомные;
г) геотермальные.

6. “Сияние Севера” – это...

а) атомный ледокол;
б) магистральный газопровод;
в) крупнейший в мире алмаз;
г) известный ненецкий фольклорный ансамбль.

7. В середине 1990-х годов структура топливного баланса России выглядела следующим образом:

а) газ – 40%, нефть – 35%, уголь – 14%, прочее – 11%;
б) нефть – 55%, газ – 28%, уголь – 7%, прочее – 10%;
в) уголь – 34%, нефть – 31%, газ – 26%, прочее – 9%.

8. Три четверти добываемого в России угля используется:

а) в химической промышленности в качестве ценного сырья;
б) в черной металлургии в качестве кокса;
в) на тепловых электростанциях как топливо;
г) как топливо на транспорте (тепловозах, судах и т.п.).

9. Выберите угольный бассейн России, где добыча осуществляется только открытым способом:

а) Канско-Ачинский;
б) Кузбасс;
в) Печорский;
г) Подмосковный.

10. Выберите угольный бассейн, полностью находящийся за пределами Российской Федерации:

а) Донбасс;
б) Кузбасс;
в) Экибастузский;
г) Черемховский.

11. Найдите неверную пару:

а) Рефтинская ГРЭС – Свердловская область;
б) Усть-Илимская ГЭС – Республика Хакасия;
в) Билибинская АЭС – Чукотский АО;
г) Рыбинская ГЭС – Ярославская область;

12. Укажите, какая из перечисленных электростанций – тепловая:

а) Сургутская;
б) Братская;
в) Конаковская;
г) Ленинградская.

13. Укажите, какая из перечисленных электростанций – атомная:

а) Рефтинская;
б) Саяно-Шушенская;
в) Балаковская;
г) Угличская.

14. Выберите верное утверждение, относящееся к электроэнергетике Российской Федерации:

а) Большая часть электроэнергии вырабатывается на ГЭС;
б) Вся территория страны покрыта единой энергосистемой;
в) Крупнейшие гидроэлектростанции страны расположены на реках Лена, Обь и их притоках;
г) Две атомные электростанции располагаются за Северным полярным кругом.

15. Выберите республику бывшего СССР, в которой значительная доля электроэнергии вырабатывается на АЭС:

а) Белоруссия;
б) Казахстан;
в) Литва;
г) Грузия;

Вариант 2

1. Найдите ошибку в перечне производств, относящихся к топливно-энергетическому комплексу:

а) нефтедобыча;
б) нефтепереработка;
в) газопроводный транспорт;
г) производство удобрений.

2. В структуре производства первичной энергии в России доля газа составляет:____ %.

3. Укажите главный район добычи нефти в России:

а) Север;
б) Западная Сибирь;
в) Урало-Поволжье;
г) Северный Кавказ.

4. Выберите субъект Российской Федерации, в котором находится Кузнецкий угольный бассейн:

а) Кемеровская область;
б) Ростовская область;
в) Красноярский край;
г) Республика Коми.

5. Укажите электростанцию, которая входит в тройку наиболее мощных теплоэлектростанций России:

а) Саратовская;
б) Балаковская;
в) Приморская;
г) Костромская.

6. В России производство электроэнергии на ТЭС составляет: _____ %.

7. Укажите основной регион добычи нефти в Урало-Поволжье:

а) Республика Татарстан;
б) Самарская область;
в) Республика Удмуртия;
г) Оренбургская область.

8. Подчеркните ошибку среди указанных направлений газопроводов в России:

а) Северный Кавказ – Центр;
б) Ямало-Ненецкий автономный округ – Центр;
в) Ямало-Ненецкий автономный округ – Кузбасс;
г) остров Сахалин – Владивосток.

9. Из какого бассейна, коксующийся уголь экспортируется в Японию:

а) Печорский;
б) Иркутский;
в) Кузнецкий;
г) Южно-Якутский.

10. Укажите ошибку в перечне атомных электростанций России:

а) Тверская;
б) Костромская;
в) Смоленская;
г) Курская.

11. Напишите название самой мощной гидроэлектростанции в России и реку, на которой она расположена: _____________________________________.

12. Укажите города – центры нефтепереработки:

а) Санкт-Петербург и Москва;
б) Москва и Ярославль;
в) Ярославль и Архангельск;
г) Архангельск и Санкт-Петербург.

13. Отметьте крупнейшие газовые месторождения России:

а) Медвежье и Самотлор;
б) Уренгой и Ямбург;
в) Оренбургское и Астраханское;
г) Березовское и Качканар;

14. Крупнейшие общегеологические запасы угля находятся в бассейне:

а) Тунгусском;
б) Печорском;
в) Ленском;
г) Канско-Ачинском.

15. Найдите ошибку в перечне недостатков тепловых электростанций:

а) сильно загрязняют атмосферу;
б) используют невозобновимые исчерпаемые ресурсы;
в) высокая себестоимость электроэнергии;
г) могут быть построены только возле месторождений топливных ресурсов.

V. Домашнее задание:

1) §23;
2) Типы электростанций в Марий Эл;
3) Заполнить контурную карту стр. 42–43.