Традиционная энергетика на невозобновляемых ресурсах

Традиционная энергетика на невозобновляемых ресурсах.

Уголь как источник энергии с максимальными запасами. Электростанции на мазуте и газе. Атомные электростанции. Древесное топливо. Электростанции на торфе. Принципы действия разных типов электростанций. Производство тепловой энергии (котельные). Комплексное производство электроэнергии и тепла – тепло-электроцентрали (ТЭЦ). Транспортировка топлива, электроэнергии, тепловой энергии.

Экологически чистые источники энергии

Понятие экологически чистого источника энергии. Виды экологически чистых источников энергии: реки, ветер, приливы, океанские течения, волны, тепло океана (разность температур поверхностных и глубинных вод), термальные воды, солнце. Биотопливо (отходы сельского хозяйства). Вторичные источники чистой энергии: водород, жидкий и сжатый воздух.

Способы освоения экологически чистых источников энергии. Гидротурбины активного и реактивного типа на ГЭС. Обратимые турбины на приливных ЭС. Гидроаккумулирующие электростанции, рукавные и плавучие электростанции на малых реках. Осциллирующий водный столб Массуда, , Гис-выпрямитель, плот Коккереля и утки Солтера как способы освоении энергии волн. Крыльчатые, парусные и роторные ветродвигатели. Термальные воды для производства электроэнергии и для отопления. Аммиак, теплофреон, бутан как рабочие тела турбин на низкотемпературных термальных водах. Турбины пониженного давления и турбины на неводяных парах для освоения разницы температур поверхностных и глубинных вод. Солнечная печь и солнечный водонагреватель. Фотоэлементы для преобразования энергии солнца.

Рациональное использование энергетических ресурсов

Снижение материалоемкости и энергоемкости, улучшение качества продукции. Повышение КПД производства, передачи и использования энергии. Комплексное производство электрической и тепловой энергии на ТЭЦ. Повышение напряжения и передача постоянным током. Улучшение теплоизоляции теплотрасс.

Повышение КПД тепловых двигателей. Повышение начальных температур и давления. Использование нескольких рабочих тел, свое для каждого интервала температур (пары натрия, вода, бутан). Повторное использование тепла в теплообменниках и парогазовых установках. МГД-генератор.

Уменьшение расхода энергии в производстве. Непрерывная разливка стали. Формообразование – штамповка, прокат, прессование. Диффузионная и точечная сварка. Электронно-лучевая резка. Порошковая металлургия. Безотходное производство. Утилизация отходов.

Дизельные и роторно-поршневые двигатели на транспорте. Турбонаддув. Системы вспрыска топлива. Форкамерно-факельное зажигание. Точная дозировка топлива в карбюраторных двигателях для различных режимов.

Защитные сооружения.

Понятие защитных сооружений. Пылегазоулавливающие, очистные, аварийные защитные сооружения. Сооружения по очистке воздуха. Пылеосадительные камеры. Циклоны. Механические фильтры. Электрофильтры. Ультразвуковые фильтры. Скрубберы. Адсорберы. Аэрозольные фильтры. Газгольдеры-отстойники.

Очистка воды. Решетки. Песколовки. Отстойники. Адсорберы. Гиперфильтрация. Ионообменные менбраны. Защита от теплового загрязнения. Испарительные пруды. Градирни. Большие резервуары как способ защиты от аварийных выбросов. Замкнутые системы водоиспользования.

Приборы контроля состояния среды.

Пылемеры и газоанализаторы. Весовые, радиоизотопные, фотоэлектрические, люминисцентные, пьезоэлектрические, индукционные, емкостные, контактно-электрические, акустические, абсорбционные и лазерные пылемеры. Диффузионные, фотоэлектрические, люминисцентные и электролитические газоанализаторы.

Воздействие энергетики на природу.

Локальные и глобальные загрязнения. Изменение ландшафтов. Изменение газопылевого состава атмосферы. Пыль и сажа в атмосфере. Основные химические загрязнители: углекислый газ, сера, окислы азота, канцерогены. Предельно допустимые концентрации (ПДК). Изменение температурного режима водоемов и воздуха. Изменение сезонного режима речных стоков, проточности рек. Изменение уровня радиации в окружающей среде. Парниковый эффект. Проблема глобального изменения климата. Шумовое загрязнение. Электромагнитное загрязнение. Проблема уменьшения озонового слоя.

Энергетическая модель будущего.

Демографические прогнозы. Текущие потребности в энергии и уровень энергопотребления в разных странах и регионах. Прогноз роста потребностей в энергии на душу населения. Запасы различных источников энергии. Возможные стратегии развития энергетики. Стадии развития энергетики: уголь, нефть, атомная энергия, термоядерная энергия, возобновляемые источники энергии. Уменьшение полезного выхода энергии по мере исчерпания энергоресурсов.

Практикум по решению задач с экологическим содержанием.

Качественные задачи на принципы действия установок по освоению экологически чистых источников энергии, на принципы рационального использования энергоресурсов, на принципы действия защитных сооружений и приборов контроля состояния среды.

Количественные задачи на расчет КПД различных энергоустановок, на расчет выбросов, на расчет энергопотребления, на расчет отдачи различных видов топлива, расчеты эффективности защитных сооружений.

Практикум по моделированию.

Предметом деятельности учащихся в данном практикуме является создание моделей энергоустановок, способов рационального использования энергии, защитных сооружений, приборов контроля, воздействия энергетики на среду, развития энергетики.

Способы моделирования в практикуме могут быть следующие: компьютерное моделирование, моделирование с помощью наборов Лего или других конструкторов, моделирование с помощью лабораторного оборудования кабинетов физики, химии, биологии, моделирование с помощью бумаги и клея. В зависимости от оснащенности школы доля каждого из способов будет разной.

Примерные темы рефератов.

Оценка перспектив использования источников энергии.
Региональные перспективы использования энергии.
Роль энергетики в экономике мира, страны, региона.
Влияние энергетики на среду.
Экологические последствия гидроэнергетики.
Экологические последствия выбросов тепловых электростанций.
Экологические последствия атомной энергетики.
Технические перспективы использования экологически чистых источников энергии.
Способы повышения КПД производства энергии.
Способы повышения рациональности использования энергии.
Методы снижения выбросов энергетики.
Способы контроля состояния окружающей среды.
Водородная энергетика.
Модели роста производства и потребления энергии.
Социальные и экономические последствия развития энергетики.

Для каждой из двух дискутирующих групп желательно подготовить по одному реферату на названные темы. Однако, в зависимости от числа учащихся в классе темы могут объединяться или дробиться.