Урок по географии на тему «Электроэнергетика стран мира»

Тема: электроэнергетика стран мира

Цели урока:

§  Образовательная - научить обучающихся принципам классификации на основе различных признаков, научить давать сравнительные характеристики с выделением определённых преимуществ.  

§  Развивающая – с использованием приёмов технологии критического мышления научить вычленять главное из текста, составлять кластеры как основу классификации объектов по определённым признакам.

§  Воспитательная – взаимодействие в группе сверстников, формирование толерантного отношения друг к другу, умения работать в команде.

 Ход урока:

1.     Актуализация знаний: Каким термином можно объединить понятия «нефть», «уголь», «газ»? Постройте верную логическую цепочку, заменив неверные утверждения на истинные:

ТЭК – добыча рудных полезных ископаемых – по уровню добычи лидируют преимущественно экономически развитые страны мира – переработка нефти, угля, газа - переработка топливных полезных ископаемых безотходна - продукты переработки нефти утилизируют – топливные полезные ископаемые используют для производства ……..

Заполните схему: ТЭК = ………+………….+……………

Для учащихся: цель урока.

2.     Дайте определение термина «электроэнергетика».

Динамика мирового производства электроэнергии (Год — млрд Квт*час):

1890 — 9

1914 — 37

1950 — 950

1970 — 5000

1980 — 8250

1990 — 11800

2000 — 14500

2010 — 20894

Составьте 2 вопроса с развёрнутым ответом по данной информации.

Проанализируйте производство э/э по странам мира:

Место в мире                               Страна                      Пр-во Э\Э (млрд. кВт.ч)       

1                                                 США                        4 326

2                                                 Китай                      4 207

3                                                 Япония                     1 145

4                                                Россия                      1 037

5                                                Индия                       922

6                                                Канада                      630

7                                                Германия                   621

8                                                Франция                    573

9                                                Южная Корея              498

10                                              Бразилия                   485

Объедините перечисленные страны мира в 3 группы. На основании какого признака вы провели классификацию?  Укажите не менее 3 причин, которые обусловили значительное производство э/э в каждой группе.

3.     Производство Э\Э на душу населения           

Показатель                                                       Примеры не менее 3-х стран

Более 10 000 кВт.ч                                             США, Швеция, Норвегия,

 

5 000 – 10 000 кВт.ч                                            РФ, Австралийский Союз, Франция

2 000 – 5 000 кВт.ч                                              Румыния, Ливия, ЮАР

500 – 2 000 кВт.ч                                                 Алжир, Бразилия, Аргентина

100 – 500 кВт.ч                                                    Ангола, Мозамбик, Габон

Менее 100 кВт.ч                                                   Чад, Эфиопия, Сомали

Проведите классификацию стран по доле производства э/э на душу населения: (карта атласа 16)

Рекордсменом мира по выработке э/э на душу населения является Норвегия, где этот показатель достигает 28 000 кВт.ч., а на другом полюсе находится Чад, где душевое производство составляет всего 14 кВт.ч. , что меньше норвежского в 2000 раз. Почему?

Каковы способы производства Э/Э?
4.     Работа в группе. Предложите признаки, на основании которых можно провести классификацию электростанций, приведите аргументированное обоснование о необходимости классификации по указанным признакам (2 минуты). Первая группа называет признаки – признаки на доску; вторая и третья группы – называют только недостающие признаки.

5.     Работа в группе. Используя предложенный справочный текстовый материал, перечисленные признаки для классификации электростаний (на доске), составьте кластер (блок-схему) «Классификация электростанций» (5 минут). Первая группа поясняет построенный кластер (оставить на доске), вторая и третья группа в своих кластерах маркером вычёркивают одинаковые части классификации, оставляя недостающие. На слайде – верный кластер.

6.     Валеопауза: соединить попарно название страны и столицу, разместить на столах групп по материкам: Евразия, Африка, Латинская Америка. Евразия: Бангладеш – Дакка, Ливан – Бейрут, Йемен – Сана, Сирия – Дамаск, Турция – Анкара. 

    Африка: Тунис – Тунис, Мали – Бамако, Замбия – Лусака, Кения – Найроби.

Латинская Америка: Гватемала-Гватемала, Ямайка – Кингстон, Уругвай – Монтевидео, Суринам – Парамарибо.   

7. Используя предложенный справочный текст (раздел «Тепловые электростанции»), составьте схему данного текста, которая будет отражать план характеристики раздела по 6 направлениям.   

8.     Индивидуальное заполнение структурной схемы:

В предложенном справочном текстовом материале на полях разметить текст по признакам, необходимым для характеристики определённого типа электростанции, поставить знак ? в том случае, если вам не понятен материал. При обсуждении в группе найти ответы на вопросы. Заполнить структурную схему.

9.     Подведение итогов (рефлексия): Какую проблему ставили? По каким признакам провели классификацию? Достигли поставленной цели урока?

10.                       Закрепление:

Укажите 3 основных преимущества альтернативной энергетики перед традиционной.

     Домашнее задание (в тетрадях)

 

Составьте описание электроэнергетики как отрасли экономики одной из перечисленных стран мира (на выбор): Россия, Япония, Бразилия, Мексика, Афганистан по плану:

1. Доля в мировом производстве электроэнергии.
2. Соотношение производства электроэнергии на ТЭС, АЭС, ГЭС.
3. 1 пример ТЭС, АЭС, ГЭС с указанием мощности (количества произведённой электроэнергии).

Примеры развития альтернативной энергетики в стране

 

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ РАБОТЫ НА УРОКЕ

Производство  электроэнергии в мире и в некоторых странах на электрических  станциях разного типа

 
Страны  мира                                 Доля  производства     электроэнергии (%)                                                    ТЭС                    ГЭС              АЭС             другие

 США                                            69,6                    8,3             19,8                 2,3

Китай                                           77,8                     19,0           1,2                   2,0

Япония                                          58,9                     8,4            30,3                 0,4

Россия                                          66,3                     19,4          13,9                  0,4

Индия                                            7,9                      15,3          76,7                 0,1

Канада                                          26,4                     60,0           12,3                1,3

Германия                                       63,3                     3,6             30,3                2,8

Франция                                       79,7                     17,8            2,5

Южная Корея                                 69,0                     1,7             29,3                0,1

Бразилия                                       5,3                       90,7           1,1                 2,6

Мир в  целом                                        62,3                          19,5             17,3                    0,9

Главный принцип классификации электростанций – тип используемого сырья для производства электроэнергии.

Основную роль в электроснабжении мирового хозяйства выполняют тепловые станции (ТЭС – 62 % мирового производства электроэнергии), работающие на минеральном топливе, главным образом на мазуте, угле или газе. Наиболее велика доля в теплоэнергетике таких стран, как ЮАР (почти 100%), Австралия, Китай, Россия, Германия и США и др., обладающих собственными запасами этого ресурса.

Крупные ТЭС  строят обычно в районах добычи топлива (угля), либо в местах, удобных для его  производства (в портовых городах). Тепловые станции, работающие на мазуте, располагаются в местах размещения нефтеперерабатывающих заводов, работающие на природном газе - вдоль трасс газопроводов.

Преимущества:

– быстро строят, и строительство обходится дешевле, чем строительство ГЭС и АЭС;

– разнообразное сырьё;

– способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний;

– КПД – 33%.

Недостатки:

- Работают на невозобновимых ресурсах.

- Дают много отходов (самые чистые на природном газе).

- Режим работы меняется медленно (для разогрева котла необходимо 2-3 суток).

- Энергия дорогая, так как для эксплуатации станции, добычи и транспортировки топлива требуется много людей.

 

Гидроэлектростанции (ГЭС) являются весьма эффективными источниками энергии. Они используют возобновимые ресурсы - механическую энергию падающей воды. Необходимый для этого подпор воды создается плотинами, которые воздвигают на реках и каналах.

Степень освоенности гидроэнергоресурсов в разных регионах мира различна (в целом по миру лишь 14%). Крупнейшие ГЭС  мира.

Наименование    Мощность (млн. кВт)         Река             Страна

Итайпу                       12,6                       Парана           Бразилия

Гури                          10,3                        Карони           Венесуэла

Гранд - Кули               9,8                         Колумбия         США

Саяно-Шушенская        6,4                        Енисей             Россия

Красноярская              6,0                         Енисей            Россия

Ла-Гранд-2                   5,3                       Ла-Гранд          Канада

Черчилл-Фолс               5,2                       Черчилл           Канада

Братская                      4,5                        Ангара            Россия

 Норвегия – единственная страна мира, которая 99,5% своей потребности в электроэнергии удовлетворяет с помощью выработки на ГЭС.

Атомная электростанция (АЭС)- электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия преобразуется в электрическую. Генератором энергии на АЭС является атомный реактор. Тепло, которое выделяется в реакторе в результате цепной реакции деления ядер некоторых тяжёлых элементов, затем так же, как и на обычных тепловых электростанциях (ТЭС), преобразуется в электроэнергию. В отличие от ТЭС, работающих на органическом топливе, АЭС работает на ядерном горючем (в основном 233U, 235U. 239Pu). Установлено, что мировые энергетические ресурсы ядерного горючего (уран, плутоний и др.) существенно превышают энергоресурсы природных запасов органического топлива (нефть, уголь, природный газ и др.). Это открывает широкие перспективы для удовлетворения быстро растущих потребностей в топливе.

Ядерный потенциал  отдельных стран мира

Страна             Действующие реакторы                         Строящиеся реакторы

                       Число энергоблоков                              Мощность, МВт

 Мир                     438                                                      352110

США                     104                                                       97336

Франция                59                                                        63183

Япония                  53                                                         43533

Великобритания     35                                                          13102

Россия                 29                                                          19856

Германия              19                                                          21283

Республика Корея 16                                                           12969

Канада                 14                                                          10007

Индия                  14                                                            2994

К концу 2010 года в мире существуют только 3 страны, в которых на АЭС вырабатывается более половины всей электроэнергии: Литва (78 %), Франция (77%), Бельгия (57%).

К категории нетрадиционных возобновляемых источников энергии, которые также часто называют альтернативными, принято относить несколько не получивших пока широкого распространения источников, обеспечивающих постоянное возобновление энергии за счет естественных процессов. Это источники, связанные с естественными процессами в литосфере (геотермальная энергия), в гидросфере (разные виды энергии мирового океана), в атмосфере (энергия ветра), в биосфере (энергия биомассы) и в космическом пространстве (солнечная энергия). Среди несомненных  достоинств всех видов альтернативных источников энергии обычно отмечают их практическую неисчерпаемость и  отсутствие каких-либо вредных воздействий  на окружающую среду.

Геотермальная электростанция (ГеоТЭС) - паротурбинная электростанция, использующая глубинное тепло Земли. В вулканических районах термальные глубинные воды нагреваются до температуры свыше 100 С на сравнительно небольшой глубине, откуда они по трещинам в земной коре выходят на поверхность. На геотермических электростанциях пароводяная смесь выводится по буровым скважинам и направляется в сепаратор, где пар отделяется от воды; пар поступает в турбины. Источники геотермальной  энергии отличаются не только неисчерпаемостью, но и довольно широким распространением: ныне они известны более чем в 60 станах мира. Но сам характер использования этих источников многом зависит от природных особенностей. Первая промышленная ГеоТЭС была построена в итальянской провинции Тоскана в 1913году.

По различным подсчетам, температура в центре Земли составляет, минимум, 6 650 °C. Скорость остывания Земли примерно равна 300-350 °C в миллиард лет. Земля выделяет 42·1012 Вт тепла, из которых 2% поглощается в коре и 98% - в мантии и ядре. Современные технологии не позволяют достичь тепла, которое выделяется слишком глубоко, но и 840 000 000 000 Вт (2%) доступной геотермальной энергии могут обеспечить нужды человечества на долгое время. Области вокруг краев континентальных плит являются наилучшим местом для строительства геотермальных станций, потому что кора в таких зонах намного тоньше.

Исландия – первое и пока единственное государство, в больших масштабах использующее геотермальные воды для отопления и горячего водоснабжения. Благодаря теплицам с геотермальным отоплением Исландия полностью обеспечивает себя яблоками, помидорами, дынями и даже бананами.

 Ветроэнергетика  (ВЭУ - ветроэнергоустановка)— отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в хозяйстве. Использование энергии ветра началось, можно  сказать, на самом раннем этапе человеческой истории. Сооружают преимущественно в районах с устойчивым ветровым режимом. Некоторые страны особенно интенсивно развивают ветроэнергетику, в частности, на 2011 год в Дании с помощью ветрогенераторов производится 28 % всего электричества, в Португалии — 19 %, в Ирландии — 14 %, в Испании — 16 % и в Германии — 8 %.

Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты.

Крупные ветряные электростанции включаются в общую сеть, более мелкие используются для снабжения электричеством удалённых районов. Наиболее перспективными местами для производства энергии из ветра считаются прибрежные зоны.

Ветряные генераторы в процессе эксплуатации не потребляют ископаемого топлива. Работа ветрогенератора мощностью 1 МВт за 20 лет позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти.

Ветроэнергетика является нерегулируемым источником энергии. Выработка ветроэлектростанции зависит от силы ветра — фактора, отличающегося большим непостоянством.

Солнечная электростанция— несколько объединённых фотоэлектрических преобразователей - устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток.

Крупные солнечные установки, использующие высококонцентрированное солнечное излучение в качестве энергии для приведения в действие тепловых и др. машин (паровой, газотурбинной, термоэлектрической и др.), называются гелиоэлектростанции (ГЕЭС).

Солнечные батареи крупного размера очень широко используются в тропических и субтропических регионах с большим количеством солнечных дней. Особенно популярны в странах Средиземноморья, где их помещают на крышах домов.

Новые дома Испании с марта 2007 года оборудованы солнечными водонагревателями, чтобы самостоятельно обеспечивать от 30 % до 70 % потребностей в горячей воде, в зависимости от места расположения дома и ожидаемого потребления воды. В Нидерландах запущен проект по созданию оконного стекла «Smart Energy Glass» с функциональностью фотоэлемента.

Мощность потока солнечного излучения на входе в атмосферу Земли составляет около 1366 ватт на квадратный метр. В то же время, удельная мощность солнечного излучения в Европе в очень облачную погоду даже днём может быть менее 100 Вт/м². С помощью наиболее распространённых промышленно производимых солнечных батарей можно преобразовать эту энергию в электричество с эффективностью 9—24 %.

 Приливная электростанция (ПЭС), электростанция, преобразующая энергию морских приливов в электрическую. ПЭС использует перепад уровней "полной" и "малой" воды во время прилива и отлива. Перекрыв плотиной залив или устье впадающей в море (океан) реки, можно создать напор, достаточный для вращения гидротурбин и соединённых с ними гидрогенераторов, размещенных в теле плотины.

При одном бассейне и правильном цикле приливов ПЭС может вырабатывать электроэнергию непрерывно в течение 4-5 ч с перерывами соответственно 2-1 ч четырежды за сутки.  Созданы ПЭС в РФ (Кислогубская),  а также ПЭС в заливах Фанди и Унгава (Канада) и в устье р. Северн (Великобритания).

 

Биоэлектростанция (БиоТЭС) является одним из наиболее передовых решений для переработки биомассы. По этой технологии можно переработать все виды биомассы растений, продуктов животного происхождения и других органических материалов методом метанового брожения, что представляет собой технологию, полностью безотходную и лишённую всех вредных запахов.

Биогаз, полученный в  процессе брожения, попадает в сероочистительные установки, а затем в резервуар биогаза и в последующем на блоки, вырабатывающие  электроэнергию и тепло.  

Представленная технология позволяет получить прибыль, а так же достичь улучшения условий жизни и здоровья населения, вместо затрат, связанных  с удалением  любых отходов и органических продуктов,  которые пагубно  воздействуют на окружающую среду. Развитие биоэнергетика получила преимущественно в странах Зарубежной Европы.

При поддержке военно-морского флота США в середине 80-х годов группа специалистов в области исследования океана, морских инженеров и водолазов создала первую в мире океанскую энергетическую ферму на глубине12 метров в Тихом океане вблизи города Сан-Клемент. На ферме выращивались гигантские калифорнийские бурые водоросли. По мнению директора проекта "до 50 % энергии этих водорослей может быть превращено в топливо- в природный газ метан. Океанские фермы будущего, выращивающие бурые водоросли на площади примерно 100 000 акров (40 000 га), смогут давать энергию, которой хватит, чтобы полностью удовлетворить потребности американского города с населением в 50 000 человек".

 

Эне́ргия волн океана — энергия, переносимая волнами на поверхности океана. Может использоваться для совершения полезной работы — генерации электроэнергии, опреснения воды и перекачки воды в резервуары. Энергия волн обладает гораздо большей удельной мощностью.

Пока удалось добиться определенных успехов в области применения энергии морских волн для производства электроэнергии, питающей установки малой мощности. Волноэнергетические установки используются для питания электроэнергией маяков, сигнальных морских огней, стационарных океанологических приборов, расположенных далеко от берега, и т.п. Такое использование энергии волн широко практикуется в Японии, где более 300 маяков и другое оборудование получают питание от таких установок. Волновой электрогенератор успешно эксплуатируется на плавучем маяке Мадрасского порта в Индии.

 

Наиболее мощные течения океана – потенциальный источник энергии. Современный уровень техники позволяет извлекать энергию течений при скорости потока более 1 м/с. Перспективным представляется использование таких мощных течений, как Гольфстрим и Куросио, несущих соответственно 83 и 55 млн. куб.м/с воды со скоростью до 2 м/с, и Флоридского течения (30 млн. куб.м/с, скорость до 1,8 м/с).

Для океанской энергетики представляют интерес течения в проливах Гибралтарском, Ла-Манш, Курильских. Первый опытный образец подобной турбины диаметром 1,5 м был испытан во Флоридском проливе.

 

Справочная информация

Признаки

Характеристика

Преимущества электростанций

-        Быстрое и дешёвое строительство

-        Использование разнообразного сырья

-        Способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний

-        Экономичность, простота управления

-        Обслуживает сравнительно немногочисленный персонал

-        Длительный срок эксплуатации (до 100 и более лет)

-        Дешёвая электроэнергия

-        Плотина используется для транспортных связей между берегами

-        Экологически чистые источники производства электроэнергии

-        Длительное и дорогое строительство (15-20 лет)

-        Экономичное топливо

-        Горячая вода после химической очистки используется для нужд теплофикации

-        Энергия неисчерпаема

-        Утилизация органических отходов

Недостатки электростанций

-        Строительство сопровождается затоплением плодородных земель

-        Водохранилища изменяют речной сток, климат

-        Вода в водохранилищах быстро загрязняется

-        Загрязнение окружающей среды

-        Серьёзные требования к строительству в целях соблюдения безопасности

-        Проблема захоронения отходов

-        Усиление континентальности  климата, изменение влажности воздуха

-        Необходимо постоянно поддерживать практически в идеально чистом состоянии рабочую поверхность

-        Занимают значительную площадь земной поверхности

-        Низкий КПД

-        Амплитуда высот должна быть не менее 4 метров.

-        Коррозия металла

-        Угроза судоходству

-        Непостоянство производства энергии

-        Шумовое загрязнение

Факторы размещения

-        В районах добычи топлива

-        Вдоль трасс газопроводов, в местах НПЗ

-        Реки, имеющие значительные уклоны русла

-        Удалённость от крупных городов, сейсмических районов

-        Геотермальные источники

-        Большие свободные территории

-        Большое количеством солнечных дней

-        Морское побережье