(Приложение 2).
В результате появляется электрический генератор.
Открытие Фарадея было взято на вооружение учеными. Началось строительство небольших электростанций, работающих на энергии воды и паровых машинах.
Каждый из них имеет свои технико-экономические особенности и факторы размещения.
Выясним, где производят электроэнергию?
Слово группе географов, которые исследовали типы электростанций.
- Нашей группе интересно было выяснить, на чем работают электростанции, какие имеют преимущества и как размещаются на территории России.
Мы узнали, что 75% энергии производится на тепловых электростанциях, которые работаю на угле, газе, мазуте, торфе, а поэтому их можно строить в разных районах страны. ТЭС строят быстро, строительство обходится дешевле, чем строительство, например, АЭС и ГЭС.
Самая крупная ТЭС России - Сургутская .
(Приложение 3)
Крупные ТЭС называют ГРЭС (государственные районные электростанции).
(Приложение 4)
Разновидностью ТЭС являются теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), которые кроме электроэнергии вырабатывают тепло, поэтому их строят в городах, так как горячий пар и вода передаются на расстояние не более 20-30 км.
Конденсационные (КЭС) - производят только электроэнергию (отработанный в турбинах пар конденсируется обратно в воду и снова поступает в систему).
По характеру обслуживания потребителей ТЭС подразделяются на два вида:
-районные (ГРЭС), которые ориентируются на сырьевой фактор.
-центральные - располагаются вблизи потребителя и ориентируются на потребительский фактор.
Группа физиков.
Наша группа занималась изучением технического принципа действия электростанций. На всех станциях генераторы преобразуют различные виды энергии в электрическую за счет явления электромагнитной индукции.
В чем оно заключается?
Электромагнитная индукция (от лат. слова - наведение) – явление порождения вихревого электрического поля переменным магнитным полем. Если внести в переменное магнитное поле замкнутый проводник, то в нем появится ток – индукционный.
Генератор (от лат. слова – производитель)-это устройство, преобразующее механическую энергию вращения в электрическую энергию переменного тока.
(Приложение 5)
Основным элементом генератора электрического тока является рамка, которую вращают в магнитном поле.
При этом пронизывающий рамку магнитный поток изменяется со временем, вследствие чего в рамке возникает индукционный ток. При равномерном вращении рамки в ней появляется переменный ток: сила тока изменяется по синусоидальному закону.
Щетки используются как скользящие контакты, чтобы «снимать» с вращающейся рамки ток. Из-за большого сопротивления щетки греются и вследствие трения они стираются. Поэтому в современных генераторах вращают не рамку, а постоянные магниты. В промышленных генераторах вращающаяся часть- ротор, неподвижная - статор.
(Приложение 6)
На ТЭС с помощью тепловых двигателей (газовых турбин, паровых турбин) внутреннюю энергию топлива (нефти, газа, угля) преобразуют в механическую энергию. Затем механическую энергию преобразуют в электрическую с помощью генератора. Для выработки 1кВт ч электроэнергии затрачивается несколько сот граммов угля. Каждый киловатт соответствует примерно мощности двух лошадей. Работу стольких же лошадей заменяет электростанция в 1 мил.киловат. Лошадь на полную мощность изо дня в день способна работать по 8 часов. Значит станция заменяет несколько миллионов лошадей. «Шеренга» из лошадей для станции в 1 мил.киловат поместиться вдоль железной дороги протянувшейся от Петербурга до Владивостока.
ТЭС дают около 40% всей электроэнергии и снабжают теплом и светом сотни городов.
(Приложение 7)
При сжигании ископаемых (угля, нефти…), обладающих сернистостью около 2,5%, ежегодно образуется до 40мил.тон сернистого газа и окислов азота, т.е около 70 кг. вредных веществ на каждого жителя земли в год.
Известна озабоченность ученых по поводу «парникового эффекта», возникающего из-за выброса углекислого газа при сжигании топлива, и соответствующего глобального потепления климата на нашей планете. Да и проблемы загазованности воздушного бассейна, «кислых дождей», отравление рек приблизились во многих районах к критической черте.
Группа географов:
Проследим, где сосредоточены крупнейшие в России ТЭС?
Наибольшее их средоточение приходится на Подмосковье .
Крупнейшая из ГРЭС, кроме Рефтинской, Костромская .
(работа с настенной картой).
В работе ТЭС есть и недостатки:
· Работают на невозобновимых ресурсах ;
· Дают много отходов;
· Режим работы меняется медленно (для разогрева котла необходимо 2-3 суток);
· Энергия дорогая, так как для добычи и транспортировки топлива требуется много людей.
При знакомстве с ГЭС мы выяснили, что гидроэнергетика использует возобновимые источники энергии, что позволяет экономить минеральное топливо. Ее преимущества:
- высокий КПД (92-94%, а у ТЭС и АЭС- 33%);
-экономичность;
-простота управления;
-маневренность;
-длительные сроки эксплуатации;
-дешевизна;
-низкая себестоимость.
Вместе с этим есть и недостатки:
-большие сроки строительства;
-большие капиталовложения;
- создание водохранилищ ведет к затоплению территорий, которые использовались в хозяйственной деятельности человека.
Группа физиков.
На ГЭС используются для вращения роторов потенциальная энергия воды.
(Приложение 8 )
Роторы приводятся во вращение гидравлическими турбинами.
ГЭС дают около 20% всей вырабатываемой энергией в стране.
Группа географов:
Крупнейшая в России - Саяно-Шушенская ГЭС - это шестая по величине ГЭС мира. Вторая в России Красноярская ГЭС - занимает седьмое место в мире. На третьем месте в России - Братская ГЭС. Все они размещены на крупнейших сибирских реках.
(работа с настенной картой).
Приложение 9,10
А знаете ли вы, что при строительстве обычных ГЭС теперь все чаще отдают приоритет станциям малой мощности и ГЭС с низким напором воды, которые, как правило, располагаются на водоочистных станциях и оросительных каналов.
Приложение 11.
Например, в Сочи, недалеко от села Красная Поляна, где как уже известно, состоятся Олимпийские игры в 2014 году, началось строительство малой ГЭС на реке Бешеная мощностью 1,5 тыс. кВт ч.
В окрестностях города намечено построить таких ГЭС несколько десятков. Каскад из них будет обслуживать не только сам город, но и всю инфраструктуру Олимпийской деревне.
Приложение 12,13
Для знакомства с электроэнергетикой Волгоградской области, где она является отраслью специализации, мы побывали с экскурсией на Волжской ГЭС и узнали, что для строительства севернее города- героя Волгограда ГЭС, 7 сентября 1950 года на левый берег Волги прибыла первая группа рабочих, и начала готовить площадку для деревянного городка. 20 ноября в палаточном городке строителей вспыхнули первые электрические лампочки. Так началась битва за покорение могучей русской реки.
Прошло десять напряженных лет, прежде чем вступила в эксплуатацию, в декабре 1960 года, последний агрегат электростанции.
Нам интересно было узнать, что основания его котлована покоится на 35 метров ниже уровня реки.
А само здание ГЭС!
Длина его свыше 700 метров, ширина- 90 метров, высота- 70 метров. По своему объему оно равно высотному зданию МГУ. Водосливная плотина имеет 26 пролетов, по 20 метров каждый. По мостовому переходу плотины проложено автомагистраль шириной 12 метров и две линии железной дороги. Два судоходных шлюза - крупнейшие в стране.
В настоящее время Волжская ГЭС имени В.И.Ленина дает 61% всей электроэнергии региона. Она вырабатывает 2 мил.541 тыс. кВт ч электроэнергии. Это самая дешевая энергия европейской части России.
Слово исследователям.
-Поскольку мы занимаемся исследовательской работой в школьном экологическом парламенте, нам интересен был и вопрос о влиянии ГЭС на экологическую обстановку в области, в нашем поселении и нам удалось выяснить:
во-первых - произошло сокращение численности осетровых пород рыб, которые не смогли вернуться после нереста, так как в это время осуществлялось перекрытие реки;
во-вторых - произошло насыщение грунтовых вод, что создает угрозу появления оползней;
в третьих – в последнее время все чаще говорят об аварийном состояние плотины, которое в худших прогнозах экологов, может привести к экологической катастрофе- затоплению территорий, в том числе Волго-Ахтубинской поймы- памятники природы Волгоградской области.
Приложение 14
Группа географов:
Продолжаем обзор электростанций. 27 июня 1954 года в городе Обнинске начала работать первая в мире атомная (АЭС) электростанция, мощностью всего лишь 5 МВт (была закрыто в 2002 году).
Приложение 15
АЭС работают на ядерном топливе (уран, плутоний). Доля АЭС в производстве электроэнергии в России составляет 14%. АЭС строят там, где нет традиционных видов топлива, гидроэнергоресурсов, нет дорог, а энергия нужна.
Группа физиков:
Подробнее о принципах работы мы будем говорить в 11 классе. На АЭС энергию, которая выделяется в атомных реакторах преобразуют с помощью тепловых двигателей в механическую энергию, после чего механическую энергию преобразуют в электрическую с помощью генераторов.
Атомная энергетика не потребляет кислорода и имеет ничтожное количество выбросов.
Группа географов:
В чем приоритет АЭС?
Для производства равного количества энергии на АЭС надо 1 кг.ядерного топлива, а ТЭС – 3000 тонн каменного угля. На 20-30 тонн ядерного топлива АЭС может работать несколько лет. Кроме этого АЭС при правильной эксплуатации и рациональном решении проблемы утилизации отработанного ядерного топлива- АЭС наносят существенно меньший вред окружающей среде, чем ТЭС и даже ГЭС.