Методическая разработка урока «Альтернативные источники энергии»


ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА СЕВАСТОПОЛЯ
«СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ ПРОМЫШЛЕННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
КОЛЛЕДЖ ИМЕНИ МАРШАЛА ИНЖЕНЕРНЫХ ВОЙСК А.В.ГЕЛОВАНИ»
Методическая разработка урока
Тема: «Альтернативные источники энергии»
Разработал: Минаев Николай Александрович, преподаватель
Севастополь
2016
Методическая разработка урока по теме: «Альтернативные источники энергии» предназначена для преподавателей, работающих в системе профессионального образования.
Формы и методы занятия, представленные в методической разработке, способствуют активизации студентов на уроке, способствуют формированию у студентов знаний об использовании природных энергоресурсов. Урок проводится с использованием мультимедийных средств обучения (телевизор, компьютер) и электронного учебного материала.
Использование активных методов обучения способствует более глубокому усвоению материала, направлено на воспитание бережливого отношения к энергоресурсам.


3631565-5080«Важно не количество знаний,
а качество их»
Лев Толстой
4000020000«Важно не количество знаний,
а качество их»
Лев Толстой

Тема урока: Альтернативные источники энергии
Тип урока: Урок усвоения новых знаний
Обучающая цель урока: сформировать у студентов знания об основных видах альтернативных источников энергии
Воспитательная цель урока: способствовать воспитанию бережливого отношения к энергоресурсам
Развивающая цель урока: способствовать развитию умений студентов обобщать полученные знания, проводить анализ, синтез, сравнения, делать необходимые выводы
Материально-техническое обеспечение урока:
план-конспект урока
компьютер
телевизор
обучающие видео

Организационная часть урока
Преподаватель слушает доклад старосты. Отмечает отсутствующих. Проверяет наличие конспектов, ручек и других принадлежностей у студентов.
Актуализация опорных знаний
Преподаватель проводит устный опрос по выявлению возможных знаний у студентов по альтернативным источникам энергии. Дополняя ответы более подробными фактами, преподаватель мотивирует студентов к формированию темы урока.
Вопрос: Человечество традиционно использует невозобновляемые источники энергии. А их в природе хотя и много, но все же ограниченное количество. Какие вы знаете невозобновляемые источники энергии?
Ответ: Это вода, газ, нефть, полезные ископаемые, лес, уголь.
Вопрос: А какие вы знаете возобновляемые источники энергии?
Ответ: Энергия солнца, энергия ветра
Вопрос: Что вы знаете о солнечных батареях?
Ответ: Солнечные батареи устанавливаются на крышах домов, накапливают солнечную энергию и преобразуют её в электрическую.
Вопрос: А что вы можете сказать про энергию ветра?
Ответ: Для использования энергии ветра ставятся мачты с пропеллерами. Пропеллеры присоединены к генераторам. Ветер вращает пропеллеры и генератор вырабатывает электричество.
Дополнение преподавателя: Хорошо. Эти способы использования энергии известны уже достаточно давно и они довольно популярны. Но есть ещё некоторые источники энергии, которые пока не получили широкого распространения, но имеют большой потенциал для дальнейших разработок и применения в быту – это использование теплоты земли и переработка отходов для получения биогаза.
Сообщение темы, целей и задач урока
Преподаватель: предлагает студентам сформулировать тему урока. «Запишите число, номер и тему урока»
Восприятие и первичное осознание студентами нового материала
Преподаватель рассказывает материал, диктует студентам под запись основные тезисы:
Тепловые насосы. Тепловые насосы позволяют брать тепло земли и отапливаться бесплатно. Принцип их действия основан на сборе любого низкотемпературного потенциала и превращения его в тепло. Подходит все, от чего можно взять положительную температуру: грунт, вода – скважина или водоем, воздух. Физические процессы те же, что в компрессоре холодильника, только наоборот, вырабатывается не холод, а тепло. В замкнутом контуре циркулирует жидкость с низкой температурой кипения, отбирая тепло у окружающей среды, закипает, конденсируясь – отдает тепло дому.
Историческая справка: «Концепция тепловых насосов была разработана ещё в 1852 году выдающимся британским физиком и инженером Уильямом Томсоном (Лордом Кельвином) и в дальнейшем усовершенствована и детализирована австрийским инженером Петером Риттер фон Риттингером. Петера Риттера фон Риттингера считают изобретателем теплового насоса, ведь именно он спроектировал и установил первый известный тепловой насос в 1855 году. Но практическое применение тепловой насос приобрел значительно позже, а точнее в 40-х годах ХХ столетия, когда изобретатель-энтузиаст Роберт Вебер экспериментировал с морозильной камерой. Однажды Вебер случайно прикоснулся к горячей трубе на выходе камеры и понял, что тепло просто выбрасывается наружу. Изобретатель задумался над тем, как использовать это тепло, и решил поместить трубу в бойлер для нагрева воды. В результате Вебер обеспечил свою семью таким количеством горячей воды, которое они физически не могли использовать, при этом часть тепла от нагретой воды попадала в воздух. Это подтолкнуло его к мысли, что от одного источника тепла можно нагревать и воду, и воздух одновременно, поэтому Вебер усовершенствовал своё изобретение и начал прогонять горячую воду по спирали (через змеевик) и с помощью небольшого вентилятора распространять тепло по дому с целью его отопления. Со временем именно у Вебера появилась идея «выкачивать» тепло из земли, где температура не слишком изменялась в течение года. Он поместил в грунт медные трубы, по которым циркулировал фреон, который «собирал» тепло земли. Газ конденсировался, отдавал своё тепло в доме, и снова проходил через змеевик, чтобы подобрать следующую порцию тепла. Воздух приводился в движение с помощью вентилятора и распространялся по дому».
Преимущества систем отопления с тепловым насосом:
Экономия на энергоносителе;
Экономия на техобслуживании;
Можно устанавливать в любой местности;
Нет необходимости следить за работой насоса;
Безопасность для окружающей среды;
Реверсивность теплового насоса;
Долговечность.
Недостатки систем отопления с тепловым насосом:
Большие первоначальные капиталовложения;
Необходимо использовать дополнительный источник тепла при низких температурах;
Экологичность тепловых насосов, берущих тепло из воды и грунта, несколько относительна. Дело в том, что в процессе работы пространство вокруг труб с теплоносителем охлаждается, а это нарушает устоявшуюся экосистему. Ведь даже в глубине грунта живут анаэробные микроорганизмы, обеспечивающие жизнедеятельность более сложных систем. С другой стороны – по сравнению с добычей газа или нефти ущерб от теплового насоса минимален.
Биогазовые установки. Биогазовая установка – это специальный агрегат, который позволяет перерабатывать отходы сельскохозяйственного производства и пищевой промышленности в биологические удобрения и биологический газ. При гниении биомассы (навоз, умершие организмы, растения) выделяется биогаз с высоким содержанием метана, он используется для обогрева, выработки электроэнергии, заправки автомобиля и т.д.
Историческая справка: «В XVII веке Ян Баптист Ван Гельмонт обнаружил, что разлагающаяся биомасса выделяет воспламеняющиеся газы. Алессандро Вольта в 1776 году пришёл к выводу о существовании зависимости между количеством разлагающейся биомассы и количеством выделяемого газа. В 1808 году сэр Хэмфри Дэви обнаружил метан в биогазе.
Первая задокументированная биогазовая установка была построена в Бомбее, Индия в 1859 году. В 1895 году биогаз применялся в Великобритании для уличного освещения. В 1930 году, с развитием микробиологии, были обнаружены бактерии, участвующие в процессе производства биогаза.
В СССР исследования проводились в 40-х годах прошлого века. В 1948—1954 гг. была разработана и построена первая лабораторная установка. В 1981 году при Госкомитете по науке и технике была создана специализированная секция по программе развития биогазовой отрасли».
Биогазовая установка состоит из нескольких частей (емкостей). Сначала сырье поступает в предварительную емкость, где тщательно перемешивается и измельчается до однородной массы. Затем измельченное сырье поступает в реактор (емкость, где осуществляется брожение биомассы).
Реактор обычно изготавливается из железобетона, емкость полностью герметична. Для того чтобы ускорить процесс брожения, жидкость в емкости подогревается и перемешивается.
После того, как процесс брожения завершен, из реактора выработанный газ поступает в газгольдер, где выравнивается давление, а затем биогаз поступает уже в теплоэлектрогенератор, в результате чего и производится тепловая или электрическая энергия.
Кроме биогаза в реакторе оседает твердая фракция – органические удобрения, которые затем могут быть использованы на полях. Также из реактора получают жидкие удобрения – после выделения газа. И жидкие, и твердые удобрения являются концентрированными, и активно используются в сельском хозяйстве.
 Биогазовая установка по-настоящему волшебное устройство, которое позволяет получать из отходов производства и навоза, действительно необходимые вещи. В частности, можно получить:
Биогаз
Биологические удобрения
Электрическую и тепловую энергию
Топливо для автомобилей.
Для того чтобы преобразовывать биогаз в электрическую и тепловую энергию необходимо оснастить установку дополнительными агрегатами. Это увеличивает стоимость самой установки, но позволяет перейти на автономное электроснабжение и отопление дома.
Преимущества биогазовой энергетики:
Доступность сырья для работы установки;
Автономность работы;
Возможность получения нескольких видов энергоресурсов.
Недостатки биогазовой энергетики:
Большие капитальные затраты;
Зависимость от бесперебойности поступления отходов;
Необходимость гарантированного потребления вырабатываемого биогаза.
Осмысление, обобщение и систематизация знаний
Преподаватель задаёт вопросы по пройденному материалу, студенты отвечают.
Вопрос: В каких регионах целесообразнее всего применять тепловые насосы для отопления зданий?
Вопрос: На каком принципе работает тепловой насос?
Вопрос: Какие существуют преимущества и недостатки применения тепловых насосов?
Вопрос: Для чего нужны биогазовые установки?
Вопрос: Каков принцип работы биогазовой установки?
Вопрос: Где рациональнее всего применять биогазовые установки?
Вопрос: Что помимо энергии позволяет получить из отходов биогазовая установка?
Вопрос: Какие существуют преимущества и недостатки применения биогазовых установок?
Подведение итогов урока
Преподаватель комментирует работу студентов на уроке, выставляет оценки.
Сообщение домашнего задания
Преподаватель сообщает домашнее задание: подготовить рефераты по основным видам альтернативных источников энергии.
Литература
Альтернативные источники энергии [Электронный ресурс], - http://www.proterem.ru/avtonomnyj-dom/alternativnye-istochniki-jenergii-dlja-doma.html - статья в интернете
Альтернативная энергия своими руками: обзор лучших возобновляемых источников электричества [Электронный ресурс], - http://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/alternativnaya-energiya-svoimi-rukami.html - статья в интернете
Система отопления с тепловым насосом [Электронный ресурс], - http://strport.ru/klimat/sistema-otopleniya-s-teplovym-nasosom - статья в интернете
Биогаз [Электронный ресурс], - https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B8%D0%BE%D0%B3%D0%B0%D0%B7 - статья в интернете
Биогазовая установка своими руками [Электронный ресурс], - http://altenergiya.ru/bio/biogazovaya-ustanovka-svoimi-rukami.html - статья в интернете

Приложенные файлы

  • docx file12
    Размер файла: 41 kB Загрузок: 21