Підготували:Л.І.Осуська – викладач спецдисциплін

М.І.Сочка - викладач спецдисциплін

Сценарій конференції.«Майбутнє енергетики.»

Чому саме зараз, як ніколи, гостро постало питання: що чекає людство – енергетичний голод чи енергетичний достаток? Не сходять зі сторінок газет і журналів статті про енергетичні кризи. Через нафту виникають війни, розквітають і убожіють держави, змінюються уряди. До розряду газетних сенсацій стали належати повідомлення про запуск нових установок чи про нові винаходи в галузі енергетики. Розробляють гігантські енергетичні програми, здійснення яких вимагає величезних зусиль і величезних матеріальних витрат. На ці питання ми спробуємо дати відповідь на нашій конференції.

Якщо наприкінці ХІХ століття найбільш уживана нині енергія (електрична) відіграла загалом допоміжну й незначну роль у світовому балансі, то вже в 1930р. у світі було вироблено близько 300 мільярдів кіловат-годин електроенергії Сьогодні ці цифри у сотні разів більші. Гігантські цифри, небачені темпи зростання! І все одно: енергії не вистачає, потреби в ній ростуть все швидше.

Рівень матеріального розвитку сучасних суспільств перебуває в прямій залежності від кількості енергії, яка є в їхньому розпорядженні. Щоб добути руду, виплавити з неї метал, побудувати будинок, зробити будь-яку річ, потрібна енергія. Потреби в ній увесь час ростуть і людей стає щораз більше.

Де ж вихід? Учені й винахідники вже давно розробили численні способи виробництва енергії, передусім електроенергії. Давайте будувати все більше й більше електростанцій, і енергії буде стільки, скільки потрібно! Таке, здавалося б, очевидне вирішення складної задачі, таїть у собі чимало підводних каменів. Ці та інші проблеми будуть обговорені під час проведення учнівської конференції.

Мета: Систематизувати, поглибити та узагальнити знання учнів щодо проблем енергетики, дати можливість переосмислити основні проблеми енергетики з певних позицій, розвивати пізнавальні та творчі здібності учнів, уміння самостійно поповнювати знання з різних джерел інформації, виховувати патріотичні почуття, формувати сучасне наукове світорозуміння на основі ознайомлення з різними типами електростанцій, зокрема нетрадиційними джерелами енергії, новими енергетичними концепціями, екологічними аспектами використання різних джерел енергії.

Методичні поради.План конференції вивішують за два тижні до її проведення. До проведення

конференції залучені ведучі (двоє учнів) та учні-доповідачі. Бажано запросити на конференцію фахівців із підприємств, які причетні до виробництва, транспортування та перерозподілу енергії, науковців. Це сприятиме більшій зацікавленості учнів, а також посиленню змістової частини окремих питань.

Виступи доповідачів з питання «Україна в цікавих фактах» варто здійснювати за наявності заздалегідь підготовлених плакатів з певною цифровою інформацією. Також бажано підготувати стіннівки «Нетрадиційні джерела енергії», «Екологічні проблеми енергетики» тощо.

Під час підготовки до конференції можна провести екскурсію на електростанцію й використати відеоматеріали цієї екскурсії;варто стимулювати учнів до пошуку нової інформації в Інтернеті і підготовки рефератів, їх озвучення під час конференції.

Конференція проводиться в актовому за лі або кабінеті. Учнів об′єднують у дві групи, які розміщуються півколом у протилежних кінцях залу. Посередині на стіні висить велика карта України, на якій кольоровими прапорцями позначені місця розташування різних електростанцій. У центрі залу – ведучі, які з мікрофоном підходять до різних груп учнів, надаючи слово бажаючим виступити.

Перша група учнів відстоює ідею використання традиційних джерел енергії, інша – заперечує їх доцільність, доводить їх негативний вплив на екологію планети, наголошує на необхідності використання альтернативних, нетрадиційних джерел енергії.

У процесі дискусії узгоджується певне рішення щодо використання різних джерел енергії, які забезпечать потреби країни в електроенергії, не завдаючи екологічної шкоди.

Обладнання: кодоскоп, магнітофон, модель генератора електричного струму, трансформатор, комп’ютер, мультимедійний проектор, таблиці, тощо.

План конференції.Вступне слово викладача.

1.Енергетика: з глибини історії.2.Атомна енергетика.3.Нетрадиційні джерела енергії.4.Відновлювальні джерела енергії.4.1.Вітрова енергетика.4.2.Використання сонячної енергії.

2

4.3.Геотермальна енергетика.4.4.Гідроенергетика.4.5.Використання «теплових насосів».

Заключне слово викладача.

Сценарій.Вступне слово викладача.За законами термодинаміки енергія нікуди не зникає й не виникає з нічого:

вона лише перетворюється з одного виду в інший. Гіпотетичні «вічні двигуни», що нібито виробляють енергію, не беручи її нізвідки, на жаль, неможливі.

А структура світлового енергогосподарства й до сьогоднішнього дня складається таким чином, що чотири п′ятих усієї енергії виробляється приблизно тим же способом, яким користувалася первісна людина: спалюванням палива.

3

Звичайно, сьогодні способи спалювання палива стали набагато складнішими й досконалішими.

Нові фактори – галопуючі ціни на нафту, швидкий розвиток атомної енергетики, зростання вимог до захисту навколишнього середовища – зажадали нового підходу до енергетики.

Хоча в основі енергетики найближчого майбутнього як і раніше залишатиметься теплоенергетика на не поновлювальних ресурсах, структура її зміниться. Повинно скоротитися використання нафти. Суттєво зросте виробництво електроенергії на атомних електростанціях. Почнеться використання ще існуючих запасів вугілля, широко буде застосовуватися природний газ. Стратегія енергетичного розвитку України має базуватися на цих засадах.

Але вчені заглядають уперед, за межі найближчих десятиліть. На жаль, запаси газу, і вугілля, і урану не нескінченні. Сьогодні у світі стали задумуватися над тим, як не допустити хижацького розграбування земних багатств. Адже лише за цієї умови запасів палива може вистачити на довший час. На жаль, багато нафтовидобувних країн живуть сьогоднішнім днем. Вони нещадно витрачають природні запаси нафти. Зараз деякі з цих країн, особливо в районі Перської затоки, буквально купаються в достатку, не задумуючись, що через кілька десятків років ці запаси вичерпаються. Що ж станеться тоді?

Зростання цін на нафту, необхідну не тільки енергетиці, але й транспорту, хімічним виробництвам, змусило учених шукати інші способи отримання енергії для її заміни.

Найбільш привабливим, звичайно, є використання поновлюваних джерел енергії: енергії води й вітру, органічної маси, океанських припливів, тепла земних надр і Сонця.

Ці проблеми торкаються й нас. Тому на цій конференції ми ознайомимося з аспектами розвитку сучасної та майбутньої енергетики. Не виключено, що дехто з вас займатиметься, ставши дорослим, розв′язанням цих проблем.

Перший ведучий.

У нашому індустріальному суспільстві від енергії залежать усі. За її допомогою рухаються автомобілі, летять у космос ракети, випікають хліб, обігрівають житло й приводять в дію кондиціонери, освітлюються вулиці, виходять в море кораблі.

Можна було б сказати, що енергію є нафта, природний газ, вугілля чи дрова. Проте це не так. Щоб звільнити енергію, яка міститься в них, їх необхідно спалити.

4

Світ наповнений енергією, яка може бути використана для здійснення роботи різного характеру. Енергія міститься в живих організмах, у паливі, повітрі, у ріках й озерах. Однак найбільшим резервуарами енергії є океани, які займають близько 71% усієї земної поверхні.

Другий ведучий.

Надзвичайно актуальним є розв′язання технічних проблем енергетики. Тут головним завданням для вчених буде, безумовно, розробка нових поколінь реакторів АЕС підвищеної надійності, бо майбутнє людство не обійдеться без ядерної енергетики. Наука може й повинна багато зробити для енергозбереження: від підвищення ККД теплових електростанцій до розробки різноманітних способів збереження енергії у побуті. Благородна мета цієї діяльності – забезпечення гідного життя людства на засадах розумної достатності

5

з мінімальною шкодою для довкілля. Ощадливе використання природних ресурсів є нашим моральним обов′язком перед прийдешнім поколінням.

1.Енергетика: з глибини історії.Перший доповідач:Найдавніша згадка про водяний млин і використання таким чином енергії

води в Україні належать до 1322р. У жалуваній грамоті Галицького князя Лева Даниловича йдеться, що він дарує «Святого Спаса монастирю» землю й угіддя «и с реками потоки, со всеми пожитки и реках, и в ловищах их, и с млынми…»

Перший випадок застосування електрики в Україні, як вважають, належать до 1888р. електричне освітлення було встановлено в саду Шато-де Флер (тепер стадіон «Динамо» в Києві).

Другий доповідач:Звертає увагу присутніх на плакат «Україна в цікавих фактах».Перша центральна електрична станція Києва загального користування почала

працювати наприкінці 1890 року. Станція освітлювала міський театр і Хрещатик. Містилась вона в кам′яному будинку на Театральній площі, мала ізольовану котельну, машинний відділ і розподільчий пристрій. Три парові котли працювали на дровах. Потужність електростанції становила близько 150 кінських сил.

Першу державну районну електростанцію (Штерівську) було введено до ладу в 1926 році.

Першу в Україні лінію електропередач (Штерівська ДРЕС – Кадіївка) напругою 110кВ було збудовано в 1926р., а першу ЛЕП напругою 220кВ – в 1940р.

В Україні введено в дію першу в світі ЛЕП постійного струму напругою 800кВ «Волзька ГЕС – Донбас».

В Україні було споруджено найбільшу міжнародну підстанцію напругою 400кВ та перші в Європі на цій напрузі міждержавні ЛЕП «Мукачево - Лемешани (Чехословаччина)» та «Мукачево – Лудуш (Румунія)».

Найбільшими тепловими електростанціями України є Запорізька й Вуглегірська, які мають потужність по 3,6 млн кВт. Дещо меншу потужність мають Криворізька (3,0 млн кВт), Зміївська (2.4 млн кВт) та Бурштинська (2,4.млн кВт) теплові електростанції.

Третій доповідач:Звертає увагу присутніх на плакат «Україна в цікавих фактах».Найбільшу в республіці теплоелектроцентраль було збудовано в столиці

України. Це Київська ТЕЦ-5 потужністю 700 тис. кВт, на якій встановлено теплофікаційні турбіни потужністю 100 і 250 тис. кВт.

6

Найбільшою транс українською лінією електропередачі є лінія «Донбас – Західна Україна – Альбертіша (Угорщина)» напругою 750 кВ.

2.Атомна енергетика.Четвертий доповідач:У 1991р. Україна, проголосивши себе незалежною, без′ядерною та

позаблоковою державою, розпочала важкий самостійний шлях. Попереду наше суспільство чекала енергетична криза, правда, ще не катастрофічна. Але ми добре пам′ятаємо кучмівські «планові» й раптові відключення електрики в містах і селах навіть у найхолодніші зимові ночі.

У цей час «мирному атому» діставалося з усіх сторін, особливо за те, що він «виходить з-під контролю». Усі ми знаємо про Чорнобильську трагедію та її наслідки. В Україні й за рубежем ставлення до ядерної енергетики різне: від схвалення програм розвитку атомної галузі до вимог їх обмеження, скорочення та навіть заборони. Це зрозуміло, бо низка техногенних катастроф у СРСР, США, Японії та Швеції продемонстрували наскільки ядерна енергетика може загрожувати людям і природі.

Але дефіцит енергоресурсів, високі ціни на нафту й газ підштовхують деякі індустріально розвинуті країни до заохочення, підтримки та захисту ядерної енергетики, яка безперечно має як переваги, так і недоліки.

П′ятий доповідач:Після Чорнобильської катастрофи у світі працювали понад 500 атомних

реакторів. До того ж безпечній роботі ядерної індустрії приділяється велика увага, Незалежної політики в атомній сфері дотримуються Франція, Німеччина, Велика Британія, Індія, Куба, Іран та інші країни.До того ж безпечній роботі ядерної індустрії приділяється велика увага, Незалежної політики в атомній сфері дотримуються Франція, Німеччина, Велика Британія, Індія, Куба, Іран та інші країни.

Отже, протягом останніх років ядерна енергетика в розвинутих державах не зупинила свого поступу. Більше того – вона нарощувала потужності, удосконалювала технологічну безпеку.

3. Нетрадиційні джерела енергії.Шостий доповідач:Першу в світі вітряну електричну станцію споруджено 1931 року в Криму. Її

потужність становила 100кВт. Перша в Україні спроба використання геотермального тепла була здійснена співробітниками Інституту технічної фізики,

7

які побудували в с. Іллінка Кримської області експериментальну циркуляційну систему, завдяки якій тепла вода зі свердловини подавалася в будинки.

Перша сонячна електростанція потужністю 5МВт збудована в Криму поблизу селища Леніно. Висота центральної вежі СЕС – 5 разом з парогенератором становить 89м. На ній, на відмітці 78м знаходиться котел, на який посилають сонячну енергію дзеркальні концентратори-геліостати. Площа усіх дзеркал становить 40 000м2. Пара, що утворюється в котлі під час нагрівання води має температуру 2250С і тиск 2,6МПа.Цих параметрів пари вистачає для руху турбіни, а з нею й ротора електрогенератора, який завершує цикл перетворення сонячної енергії в електричну. Для забезпечення ефекту стеження кожне дзеркало обертається навколо вертикальної та горизонтальної осей.

Сьомий доповідач:Перший «сонячний» будинок в Україні було збудовано 1979 року в с. Колісне

Одеської області. Цей одноквартирний чотирикімнатний будинок мансардного типу обладнаний автономною сонячною системою, яка включає сонячний колектор площею близько 60 м2, розміщений з південної сторони даху, що має нахил 550.

Найбільші об′єкти із системами сонячного постачання в Україні – це пансіонат «Кострополь» в Ялті (площа колекторів 500м2), готель «Спортивний» у Сімферополі (204м2), 64-квартирний дев′ятиповерховий будинок у Херсоні на сонячних колекторах на основі стальних панелей.

Восьмий доповідач:Щосекунди на нашій планеті відбувається від 1500 до 2800 грозових

розрядів. Сумарна потужність грозових розрядів. Сумарна потужність грозових розрядів протягом року удвічі перевищує потужність нинішньої світової енергетики. На жаль, це потужне джерело енергії не використовується людством.

Між землею й небом різниця потенціалів становить 4 млнВ. Заряд акумулюється в нижній частині грозової хмари в такій кількості, що її негативний потенціал сягає десятків мільйонів Вольт. Б′є блискавка й переносить частину заряду на землю. Сила струму блискавки може досягати 200 тис. Ампер. Середня потужність блискавки становить 20 млнкВт. Використання цієї енергії – один з можливих шляхів виходу нашої цивілізації з енергетичної та екологічної кризи,оскільки йдеться про використання природного поновлюваного енергетичного джерела.

Практично можна нагромадити електричну енергію грозового розряду за допомогою енергоємних котушки індуктивності та батареї конденсаторів, з′єднаних паралельно. Розрахунки показали, що котушка має бути з великим

8

індуктивним опором і дуже малим активним опором. Енергоємність батареї конденсаторів повинна становити 150 млн кВт а ємнісний опір – дорівнювати індуктивному опорові котушки індуктивності.

Для будівництва акумулюючої станції енергії грозових розрядів необхідно 2млн т сплаву кремнію із залізом, відпаленого у водні, і 6 т міді. Будувати станцію слід у горах, наприклад, Карпатах, або використаному кам′яному кар′єрі. Станція може працювати в автоматичному режимі за допомогою ЕОМ. Вона довговічна, бо не має вузлів і механізмів, що обертаються. Будівництво її обійдеться недешево, але всі витрати будуть перекриті за 3 роки експлуатації. Отже, майбутнє покоління має можливість жити в екологічно чистому середовищі.

4. Відновлювані джерела енергії.Перший ведучий:Сьогодні безсумнівним є факт, що надра Землі мають дуже високу

температуру й ресурси цієї енергії є практично невичерпними з точки зору нинішніх енергетичних потреб людства. Усі інші джерела енергії (нафта, газ, вугілля) виникли як продукт трансформації залишків органіки, яка утворювалась у біосфері Землі. Ці види органічного палива ми нині спалюємо надзвичайно високими темпами. Запаси його за різними прогнозами будуть вичерпані за 50-200 років. Що ж стосується ядерної та термоядерної енергії, то використання їх потребує переосмислення й безумовної заборони. Страхіття Чорнобильської катастрофи показало, що людство не готове до використання цих джерел енергії. Сьогодні в Україні різні види нетрадиційних, відновлювальних джерел енергії використовуються мало, але тенденція зростання їх використання за останні десятиліття чітко простежуються. Геніальний Д.І.Мендєлєєі казав, що спалювати нафту – це все одно, що опалювати приміщення асигнаціями. Безсумнівна істина. І вона повинна бути написана на прапорі нової енергетики.

4.1.Вітрова енергетика.Дев′ятий доповідач:Не зважаючи на відносно малу швидкість вітрів у більшості регіонів України

енергетичний потенціал їх доволі значний.Кінетична енергія вітрів, що дмуть протягом року над Україною, перевищує

нинішнє виробництво електроенергії в нашій країні в150 разів, а ресурси, які можна використати при сучасному рівні розвитку вітротехніки, перевищують ці обсяги вдвічі.

9

Метеорологічні спостереження свідчать, що найбільш сприятливі умови для спорудження таких станцій є на Кримському півострові, узбережжі Чорного та Азовського морів, у регіоні Карпат. Найнижчі показники швидкості вітру характерні для рівнинних зон Полісся та Лісостепу. Однак і тут можливе спорудження вітроелектростанцій, бо з підняттям над поверхнею землі швидкість вітру значно зростає. Для використання енергопотенціалу вітру в Україні потрібно розробити енергетичні вітрові електроустановки в широкому діапазоні потужностей: від 100кВт до 1МВт.

4.2.Використання сонячної енергії.Десятий доповідач:Необхідність розвитку геліоенергетики визначається більшим на 2 порядки її

потенціалом у порівнянні з потенціалом енергії вітру. Річна сумарна сонячна радіація на горизонтальну поверхню на території України становить 3300-5200МДж/м2.

Особливо перспективні в цьому плані південні області.Враховуючи світовий досвід розвитку геліоенергетики, в умовах України

доцільно розвивати такі її напрямки:- створення на основі фотоелектричних перетворювачів автономних джерел

живлення для побутових приладів та окремих технічних пристроїв, автономних систем електрозабезпечення окремих будинків, квартир та невеликих об′єктів, фермерських господарств тощо, будування автономних сонячних електростанцій;

- побудова систем використання сонячної енергії для опалення та постачання будинків гарячою водою, для кондиціонування приміщень, для широкого застосування сонячної енергії в технологічних процесах і особливо в будівельній індустрії;

-спорудження сонячно-паливних електростанцій (СПЕС) на основі використання традиційних теплових машин та газотурбінних установок;

- використання пасивних систем сонячного опалення будинків.4.3.Геотермальна енергетика.

Одинадцятий доповідач.Головними передумовами широкого використання геотермальної енергії

в народному господарстві України є її великі ресурси, відносно малі питомі капіталовкладення в енергетичні об′єкти, простота обладнання й відносно низька собівартість виробленої теплової та електричної енергії.

Україна має геолого-географічні умови, які дозволяють впевнено стверджувати що цей напрямок в енергетиці є актуальним і має перспективи. Є

10

кілька регіонів, де,з точки зору економічної ефективності, можна вести роботи із запровадження систем та установок для використання геотермальної енергії:Закарпаття та західні райони Галичини, Більшість території Чернігівської, Харківської, Полтавської та Херсонської областей, Донбас, північна частина Криму й південні частини Запорізької та Одеської областей.

Попередні оцінки показують, що геотермальні ресурси лише в цих районах еквівалентні запасам у 600-700млрд т умовного палива. Наявні ресурси геотермальної енергії можуть в майбутньому забезпечити роботу ГеоТЕС загальною потужністю 200-250млн кВт (якщо глибини свердловин сягатимуть до 7км), а також забезпечити теплопостачання комунально-житлових, промислових та сільськогосподарських підприємств.

Геотермальна енергія для України є незвичайним джерелом енергії і багатьма не сприймається як величний, доступний для сьогоднішнього рівня розвитку техніки й економічно рентабельний для використання резерв енергії.

4.4.Гідроенергетика.Дванадцятий доповідач:Використання гідроенергії в Україні можливе у двох напрямках:

а)перетворення енергії рік і б)морських хвиль в електричну енергію. Розвиток гідроенергетики протягом останніх 30-40 років був відсунутий на задній план, оскільки всі зусилля спрямовувались виключно на спорудження потужних ТЕС і АЕС. Нині є очевидним, що в умовах рівнинної території України спорудження великих ГЕС недоцільне, бо призводить до затоплення значних площ високопродуктивних сільськогосподарських угідь і завдає великої шкоди довкіллю. Потенціал енергії великих рік в Україні майже вичерпано, а доля виробленої на ГЕС електроенергії становить лише 4%.

Подальший розвиток гідроенергетики можливий за рахунок малих рік, потенціал яких учетверо більший за потенціал великих рік України. За рахунок малих рік можна отримувати щороку до 50млрд кВт/годин електроенергії. Використання енергії малих рік не супроводжується затопленням річкових пойм або це затоплення мінімальне й не спричиняє екологічних змін.

Енергія хвиль морського прибою, як показують попередні оцінки, має значний потенціал. Довжина берегів Чорного та Азовського морів у межах України перевищує 2000км, що є однією з передумов розвитку енергетики з використанням енергії хвиль морського прибою. Для розвитку в Україні такого напрямку гідроенергетики потрібно обґрунтувати місця спорудження відповідних електростанцій.

11

4.5.Використання «теплових носіїв».Тринадцятий доповідач:Теплонасосні установки доцільно використовувати у випадках існування

низькотемпературних джерел теплоти. Теплонасосні установки за енергетичними й економічними показниками переважають навіть високо економічні котельні установки.

Теплові насоси використовують для штилювання «теплових відходів» різних виробництв, а також для вилучення енергії з навколишнього середовища. Сферами можливого застосування їх є енергетика, теплообмін у технологічних процесах, гаряче водопостачання, холодильні установки, опалення та кондиціонування житлових і виробничих приміщень. Вилучаючи енергію з «теплових відходів» чи довкілля, теплові насоси не створюють додаткової енергії, а лише трансформують її. Теплові насоси великої потужності, які вилучають енергію з великих природних водойм, можуть замінити традиційні з метою забезпечення теплом житлових масивів, а також зробити неактуальними проблеми пилогазових викидів котелень. Теплові насоси у південних районах України, зблоковані з геліоколекторами та тепловими акумуляторами, займуть значне місце в гарячому водопостачанні індивідуального житла, окремих будинків і баз відпочинку, санаторіїв у місцях де відсутні системи централізованого опалення.

Заключне слово вчителя. Усі ми подорожуємо Всесвітом на величезному космічному кораблі –

планеті Земля. Тут ми усі схожі на космонавтів, що живуть у замкненому циклі відтворення всього необхідного: кисню,води, енергії, продуктів харчування.

12

Використовуючи енергію води, Сонця, вітру, грозових розрядів, надр землі, ми станем володарями чистої енергії,здамо екзамен на життя.

Розв′язання проблем використання нетрадиційних джерел енергії дасть змогу в майбутньому компенсувати нестачу електроенергії, отриманої на ТЕС та АЕС.

Ця проблема хвилює й нас, тому на цій конференції ми ознайомилися з окремими проблемами майбутнього енергетики. Не виключено, що хтось із вас буде займатися в майбутньому розв′язанням цих проблем.

Щоб наша країна успішно подолала енергетичну кризу й посіла гідне місце у світовому співтоваристві, наука, зокрема фізика, повинна розвиватися на високому рівні. Надзвичайно актуальним є розв′язання фізичних проблем енергетики. Тут головним завданням для фізиків буде розробка нових поколінь реакторів АЕС з підвищеною надійністю. Мабуть, людство не обійдеться в майбутньому без реалізації термоядерного синтезу та його освоєння в промисловому масштабі. Фізика може й повинна багато зробити для енергозбереження: від підвищення ККД теплових електростанцій до розробки різноманітних способів збереження енергії в побуті та вдосконалення способів використання відновлювальних джерел енергії.

Благородна мета цієї діяльності – забезпечення достойного життя людства на засадах розумної достатності з мінімальною шкодою для довкілля.

Електротехніка – одна з найважливіших галузей знання, перед якою відкриваються захоплюючі перспективи. Заняття нею – нелегка справа, яка потребує від дослідників повної самовіддачі. Але вона винагороджує їх радістю пізнання невідомого й можливістю прислужитись людству своїми відкриттями.

ІНФОРМАЦІЙНО-ДОСЛІДНИЦЬКИЙ ІНТЕГРОВАНИЙ ПРОЕКТ.«УКРАЇНА – ЕНЕРГЕТИЧНО НЕЗАЛЕЖНА ДЕРЖАВА»(З КОМП′ЮТЕРНОЮ ПРЕЗЕНТАЦІЄЮ У ФОРМІ УСНОГО ЖУРНАЛУ)

Проблема: Як не допустити виникнення енергетичної кризи в Україні.Мета проекту:систематизувати та узагальнити знання про паливо та

паливно-енергетичні ресурси України. Запропонувати заходи, які не допустять виникнення енергетичної кризи.

13

Завдання проекту:• Організація пошуково-дослідницької роботи учнів із проблеми «Як не допустити виникнення енергетичної кризи в Україні».• Проведення презентації проекту у формі усного журналу за тематичними питаннями:

- види палива, його використання; питома теплота згорання палива;- паливно-енергетичні ресурси України і їх запаси;- альтернативні джерела енергії та актуальність їх використання;- заходи, що запобігають виникненню енергетичної кризи в Україні.

• Розвиток пізнавальних інтересів і творчих здібностей учасників проекту. • Удосконалення життєвих компетентності учнів.

Методичні поради:проект проводиться з метою формування уявлення учнів про паливно-енергетичні ресурси України, поглиблення знань про географічну карту світу, взаємодію суспільства і природи.

Ознайомлення учнів з паливно-енергетичними ресурсами України є дієвим засобом виховання активної життєвої позиції, високої моральності та духовності, вдосконалення життєвих компетентностей, що сприяє розвитку інтересу до предметів.

План усного журналу з рекомендованими джерелами інформації викладач оголошує учням за 2 тижні до його проведення. Викладач ознайомлює учнів із правилами проведення даного заходу та узгоджує кандидатури доповідачів (експертів), членів аналітичної групи. Для оформлення кабінету можна використати географічні карти ( адміністративно- територіальну та фізичну карту України). Також учні самостійно виготовляють схеми, таблиці та плакати, які можуть використовувати під час своїх виступів.

З метою емоційного насичення конференції варто виступи супроводжувати демонстрацією відповідних фрагментів комп′ютерної презентації, слайд- фільмів.

І.Актуалізація проблеми.Як уникнути енергетичних криз? Це питання неодноразово піднімалось у

багатьох країнах світу.Зокрема, в Європі прийнято енергетичну стратегію, яка коротко позначена

цифрами 20-20-20. Це означає, що на Заході ставлять завдання 20% енергії виробляти за рахунок альтернативного палива, на 20% скоротити викиди в атмосферу і на 20% зменшити споживання енергоресурсів.

14

Це питання неодноразово порушувалось і в Україні. Які ж кроки потрібно зробити, щоб запобігти виникненню енергетичної кризи в нашій державі? Це питання лягло в основу роботи над нашим проектом.

ІІ.Етапи реалізації проекту.Діагностично- концептуальний: 1.Створення та визначення функцій пошукових груп.2.Розподіл доручень між керівниками та учасниками проекту.3.Пошук джерел інформації з даної теми.Організаційний:1.Проведення анкетування викладачів та учнів з проблеми: «Використання

традиційних видів палива та альтернативних джерел енергії для опалення житла». Обробка анкет.

2.Проведення тематичних виховних годин «Альтернативні джерела енергії та енергозбереження».

3.Випуск інформаційних плакатів, що демонструють забезпеченість України різними видами палива та структуру їх споживання.

4.Організація та проведення акції « Я – за нетрадиційні джерела енергії».5.Організаія та проведення конкурсу малюнків на теми: «Збережи тепло в

оселі» та «Будинки майбутнього».6.Збирання матеріалів періодичної преси про енергетичну кризу в різних

країнах світу.7.Систематизація та оформлення знайденого матеріалу.Практичний:1.Створення групи контролю за енергозбереженням в ліцеї.2.Проведення презентації проекту у формі усного журналу.3.Створення комп′ютерної презентації проекту.4.Розміщення матеріалів проекту та його презентації на сайті ліцею.ІІІ. Очікувані результати.Визначення заходів, які запобігають виникненню енергетичної кризи в

Україні.Удосконалення життєвих компетентностей учнів: інформаційної, соціально-

трудової,уміння викладача.Формування навичок дослідницької роботи.Удосконалення вміння орієнтуватись в інформаційному просторі та

аналізувати отриману інформацію.Створення ілюстративних та інформаційних матеріалів.

15

Людство має спільний корінь і живе на одній планеті. Воно не може розраховувати на те, що інші вирішать його проблеми, а повинно само, в єдності й мирі створювати своє майбутнє.

Т.Ніколов (болгарський учений)

Сторінки усного журналу.Вступ.Сторінка перша. Види палива, його використання. Питома теплота згорання

палива. Сторінка друга. Паливно-енергетичні ресурси України та їх аналіз.Сторінка третя. Альтернативні джерела енергії та актуальність їх

використання.Сторінка четверта.Заходи, що запобігають виникненню енергетичної

кризи в Україні.Вступне слово викладача.Сьогодні ми з вами розглянемо види палива та питому теплоту його

згорання, будемо опиратися на знання з фізичної географії України, отримані у школі про паливні корисні копалини України, проаналізуємо їх запаси, закономірності розміщення. Використовуючи інформацію, зібрану під час роботи над проектом, розглянемо альтернативні джерела енергії та запропонуємо свої заходи, що запобігають виникненню енергетичної кризи в Україні.

У роботі над проектом брали участь 4 групи експертів, які працювали над заданими темами.

Проведемо презентацію нашого проекту, гортаючи сторінки усного журналу.

Сторінка перша.Види палива, його використання, Питома теплота згорання палива.Перший експерт.Паливо – це речовина, яка, згораючи, дає тепло. Для цивілізації паливо –

необхідна умовами існування.У Європі першими почали добувати вугілля жителі Великої Британії. І

протягомXIV – XІX ст. саме там видобувалось найбільше вугілля у світі, Як свідчать археологічні знахідки, на території України кам′яне та деревне вугілля використовували вже в Х-ХІ столітті.

16

Перші згадки про видобуток і використання нафти припадають на 400- 300 рр. до н.е. Олександр Македонський завоював територію нинішнього Азербайджану й закріпився на узбережжі Каспійського моря. Тут місцеві жителі показали йому світильники, які горіли яскравим кіптявим полум ′ям. Рідка жироподібна речовина, яка використовувалась у них, називали «нафата», що означало «той, що просочується», бо вона просочувалась крізь гірські поради. Очевидно, звідси й походить слово «нафта».

Паливо можна поділити на тверде (дрова, вугілля, торф тощо), рідке (нафта і її похідна) та газоподібне (природний газ). Основною характеристикою палива є питома теплота його згорання.

Україна має значні запаси кам′яного вугілля, які забезпечують потреби її господарства на 94%.

Нафтою та газом Україна самозабезпечена на 30%. Решта транспортується з інших країн найдешевшим видом транспорту – трубопроводами.

Сторінка друга.Паливно-енергетичні ресурси України та їх аналіз.Другий експерт.Паливні корисні копалини поширені переважно в межах тектонічних

западин і платформ енних плит, а також передгірських крайових прогинів.В Україні є всі основні види паливних ресурсів. Провідне місце серед них

посідає кам′яне вугілля. Головні запаси його зосереджені в Донецькому та Львівсько-Волинському басейнах.

Буре вугілля є у Придніпров′ї, на Поділлі та в Закарпатті. Найбільшим є Дніпропетровський буровугільний басейн.

Родовища горючих сланців є в Карпатах, на Поділлі, у межах Українського щита. Торфові родовища розміщені переважно на Поліській низовині, у річкових долинах.

Родовища нафти й газу зосереджені в трьох регіонах: Карпатському, Дніпровсько-Донецькому, Причорноморсько-Кримському. Останнім часом з′ясувалось, що нафта і газ містяться у породах Українського щита.

Перше відкриття великого родовища вугілля в Україні датоване 1721 роком, коли Петро І видав указ про початок видобування його для державних потреб.

Перша шахта завглибшки 75 м була збудована в 1795 році на правому березі р. Сіверський Донець. Донецький басейн був і залишається найбільшим в Україні районом видобутку кам′яного вугілля. Він займає площу понад 50 тис. км2

і зосереджує близько 98% запасів кам′яного вугілля України. Запаси вугілля оцінюються в 109 млрд. т у шарах потужністю 0,6-1,2м.Тут залягає коксівне,

17

газове вугілля та антрацит. Але Донецький басейн відрізняється великими глибинами залягання вугільних шарів, у зв′язку з чим видобуток можливий лише підземним способом і на значній глибині (до 1200м). Тому собівартість вугілля тут найвища по країні.

Львівсько-Волинський басейн розташований на заході України, має площу близько 10 тис. км2. Про наявність тут покладів стало відомо в 1912 році. Будівництво шахт і допоміжних промислових підприємств почалось у 1949 році, а в 1957 році була введена в дію перша шахта. Тепер їх кількість досягла 20. Цей басейн має значно менші запаси, вугілля в ньому сірчисте, переважно енергетичне, з невисокою теплотворністю. Максимальна потужність кам′яновугільних шарів становить 2,8м.

Третій експерт.Буре вугілля і торф.

Основні запаси бурого вугілля розташовані у Дніпровському буровугільному басейні. Він займає площу близько 150тис. км2. Його родовища розкидані по Кіровоградській, дніпропетровській та Житомирській областях. Загальні розвідані запаси становлять 6млрд т. Залягає вугілля близько до поверхні, тому його можна добувати відкритим способом. Це вугілля піддається брикетуванню, може використовуватись для спалювання на електростанціях і в побуті. Родовища бурого вугілля відомі також у Полтавській і Харківській областях, у Придністров ′ї, Передкарпатті та Закарпатті.

Значні запаси торфу є на півночі України. До 65% запасів торфу припадає на район Полісся, а 30% - на Лісостеп. Виявлено понад1500 родовищ торфу. Його використовують, як паливо, добриво,цінну сировину для хімічної промисловості

Четвертий експерт.Нафта і газ

Відомо, що населення «нафтових» районів Галичини з дуже давнього часу користувалися в побуті нафтою й озокеритом. Крім того, архівні документи свідчать, що Західна Україна є одним з найстарших нафтодобувних районів світу. Перші свідчення про видобування нафти в Західній Україні належать до серединиXVII століття. Важку працю робітників на нафтових копальнях описав Іван Франко у повісті «Борислав сміється».

Сьогодні в Україні взято на державний облік 355 родовищ, у яких видобуток нафти і газує рентабельним. Більш ніж на 30 газових родовищ сьогодні здійснюється будівництво нових свердловин завглибшки 1500-7000м.

18

Карпатський нафтогазоносний район охоплює родовища Прикарпаття, Українських Карпат і Закарпаття. Тут виявлено понад 30 родовищ газу. Найбільшим нафтогазовим родовищем є Волинське, Бориславське, Дашавське.

Дніпровсько-Донецький нафтогазоносний район розташований на Лівобережжі в межах Дніпровсько-Донецької западини. Понад 80% видобутку нафти і газу припадає саме на нього. Найбільшими газовими родовищами є Шебелинське, Єфремівське, нафтовими – Леляківське, Глинсько-Розбишівське, нафтогазовими – Качанівське, Яблунівське та Гнідинцівське. Всього тут виявлено понад 140 родовищ.

Причорноморсько-Кримський нафтогазовий район займає територію понад 60 родовищ нафти і газу. Найбільшими серед них є Джанкойське, Глібівське, Штормове, Казантипське. Перспективними щодо видобутку газу є ділянка Чорного моря на глибинах 700-750м. На глибині 300-350м існують умови для створення сумішей вуглеводневих газів. Про можливість їх добування свідчить досвід інших країн.

Перспективними на нафту і газ вважають також породи Українського щита, де починають освоювати новий газонафтовий басейн, а також острів Зміїний.

П′ятий експерт.Аналіз запасів палива.

Відомо,що вугілля – це єдиний вид палива, розвідані запаси якого можуть забезпечити потреби промисловості України на найближчі 300 років (за максимальних потреб 140-150млн т у рік). У структурі запасів палива України на вугілля припадає 94%, тоді як на газ – 3,6%, а на нафту – 1,2%. На Україну припадає 2% світового видобутку кам′яного вугілля.

Головним споживачем кам′яного вугілля є електроенергетика та металургія. Відомо, що 90 зі 104 енергоблоків України працює на вугіллі. Якщо говорити про структуру споживання паливних ресурсів в Україні, то вугілля тут поступається газу (відповідно 22,9% та 39%).

Потреби господарського комплексу України за рахунок власних ресурсів нафти і газу задовольняються лише на 10-20%. Це свідчить про залежність України від імпортних енергоносіїв, і перша за все російських. І хоча у структурі витрат палива відсоток природного газу в останні роки має тенденцію до зменшення, все ж він залишається паливом №1 в Україні.

Великі надії ми покладаємо на шельф Чорного та Азовського морів. Геологи передбачають, що доступні для видобутку запаси газу в Україні становлять понад 7трлн м3, а потенційні запаси вуглеводнів біля українських берегів – понад 1530млн т умовного палива.

19

Сторінка третя.Альтернативні джерела енергії та їх використання.

Шостий експерт.До нетрадиційних та відновлювальних джерел енергії (НВДЕ) відносять

малу гідроенергетику, геотермальну, сонячну, фотоелектричну енергію, енергію припливів, хвиль океану, вітру, тверду біомасу, гази з біомаси, відходи, шахтний метан тощо.

Сьогодні частка нетрадиційних та відновлювальних джерел енергії у світовому виробництві енергії є ще незначною (близько 14%). В Україні частканетрадиційних та відновлювальних джерел енергії в енергетичному балансі становить лише 7,2%.

Усі види нетрадиційних та відновлювальних джерел енергії мають такі переваги, як дуже низький рівень (або зовсім не мають). Саме тому використання нетрадиційних та відновлювальних джерел енергії набуває у світі все більших темпів розвитку.

Можливості використання нетрадиційних та відновлювальних джерел енергії мають усі області України. Проте справа із впровадженням нетрадиційних та відновлювальних джерел енергії просувається надто низькими темпами. Головна причина – відсутність системи економічного стимулювання переходу до використання нетрадиційних та відновлювальних джерел енергії.

Біоенергетика в Україні має широкий спектр сировинних ресурсів, як шляхом прямого спалювання, так і для виробництва біогазу, біодизелю, біоетанолу, твердих паливних брикетів тощо. Це і відходи лісового господарства, побутові відходи і, нарешті, спеціально вирощувана біомаса, зокрема ріпак, сприятливі умови для вегетації якого є в багатьох регіонах України.

Але й тут є свої проблеми. По-перше, розширення площ під ріпак має спонтанний характер і практично весь урожай експортується; по-друге, під ріпаком земля швидко виснажується; по-третє, відсутні технічні умови на виробництво, зберігання, використання біодизельного пального тощо.

Вітроенергетика є найбільш розвиненим видом нетрадиційних та відновлювальних джерел енергії в Україні. Україна має власні розробки вітроенергетичних установок (ВЕУ) та власне промислове виробництво, є й ліцензійні вітроенергетичні установки. Працюють вісім вітрових електростанцій (ВЕС) у Криму, Приазов′ї та Карпатах. Починаючи з 1997 року, коли була прийнята Комплексна програма будівництва вітрових електростанцій, вітроенергетика отримала державну підтримку у вигляді надбавки до тарифу за електроенергію.

Сьомий експерт.20

Україна має потужні ресурси гідроенергії малих рік, потенціал яких становить до 28% загального гідропотенціалу країни. Перевага малої гідроенергетики – незначні капітальні затрати, дешева та екологічно чиста енергія, наявність у країні достатнього науково-технічного потенціалу та досвіду використання обладнання. Нині в Україні існує менше 40 таких електростанцій. Основними причинами стагнації є значне подорожчання будівництва та недбале ставлення з боку держави.

Сонячна енергія використовується для гарячого водопостачання, виробництва електроенергії на основі фотоелектричних перетворювачів, обігріву будинків. Потенціал розвитку цієї галузі мають усі області, а найбільше – південні. Першим будинком в Україні, який використовує виключно сонячну енергію, є будинок по вулиці Саксаганського у Львові.

Найбільш сприятливі умови для використання геотермальних вод існують у Закарпатті та в Криму, але навіть у цих районах використовується не більше 2% потенціалу. У смт. Брюховичі поблизу Львова відкрито гарячі джерела. Геотермальні води можуть бути використані для опалення та гарячого водопостачання. Перспективним напрямом є спорудження ГеоТЕС, які є екологічно чистими та рентабельними з короткими термінами окупності (менше 5 років).

Надійним додатковим джерелом енергії в Україні може стати шахтний метан і синтез газ, який одержують з бурого вугілля, відходів переробки кам′яного вугілля, торфу.

Шахтний метан – найцінніший енергоносій. За його запасами Україна посідає 4 місце у світі, але його (утилізація) становить лише 80млн м3 на рік.

Решта викидається в атмосферу, забруднюючи її й погіршуючи екологічні умови регіону. Щорічно системи вентиляції та дегазації вугільних шахт України викидають в атмосферу понад 3,5млрд м3 метану (а щорічний видобуток природного газу в Україні становить близько 18млрд м3). Додамо до цього, що наявність метану в шахтах дуже ускладнює видобувні роботи і створює реальну загрозу виникнення пожеж і вибухів у зонах його скупчення. Висновок один: утилізація метану розв′язуватиме одразу кілька важливих проблем.

Сторінка четверта.Заходи запобігання виникнення енергетичної кризи в Україні.Восьмий експерт.Оскільки запаси паливно-енергетичних ресурсів зменшуються,

альтернативні ж джерела енергії ще мало використовуються, ми пропонуємо такі заходи, що запобігатимуть виникненню енергетичної кризи в Україні:

21

◊ збільшення видобутку газу в Україні, розширення масштабів геологорозвідувальних робіт, зокрема на шельфі Чорного й Азовського морів;◊ пошук нових джерел постачання газу в Україні;◊ широкомасштабний видобуток (утилізація) шахтного метану;◊ зростання обсягів видобутку кам′яного вугілля шляхом спорудження нових шахт і освоєння нових горизонтів, рекомендації функціональних і закриття безперспективних шахт;◊ значне збільшення інвестицій у газову та вугільну промисловість з метою їх модернізації та впровадження нових технологій видобутку;◊ розробка та впровадження енергозберігаючих технологій;◊ якнайширше використання нетрадиційних та відновлювальних джерел енергії (НВДЕ), створивши систему економічного стимулювання переходу до використання нетрадиційних та відновлювальних джерел енергії, залучаючи інвестиції у їх розвиток та пропаганду.

В Україні Держкомітетом з енергозбереження розроблені заходи щодо реалізації енергозберігаючої політики до 2020 року, але здійснюються вони ще надто повільно.

Що ми особисто можемо зробити вже сьогодні у цьому напрямку? Перш за все – утеплити власну оселю та рідний ліцей.

22