К вопросу о будущем...

К вопросу о будущем... Будущее может быть таким... ...а может быть таким... Авторы проекта Зиганшин Раис, Зверев Иван , ученики 9В класса Руководитель проекта Громова Светлана Фёдоровна , учитель информатики Актуальность Выживание современного человека напрямую зависит от того, как он будет использовать имеющиеся природные ресурсы. Именно поэтому, развитие энергетики, как одной из самых ресурсоёмких отраслей, требует повышенного внимания. От того насколько бережно человек будет относиться к энергоресурсам, во многом, зависит его дальнейшая судьба. Гипотеза Неправильное, неэкономное использование природных(энергетических) ресурсов человеком приведёт к их истощению. А истощение топлива приведёт к деградации и одичанию человека... Основополагающий вопрос Что рождает жизнь? Проблемно-тематические вопросы 1. Почему солнце, воздух и вода – наши лучшие друзья ? 2. Как укротить стихии? 3. Как посредством меньшего получить большее? Цели проекта 1. Познакомиться с историей развития электроэнергетики. 2. Узнать о возможных альтернативных источниках электроэнергии. 3. Применить на практике способы энергосбережения. Задачи проекта 1. Изучить различные источники электроэнергии. 2. Экспериментально доказать возможное получение электроэнергии альтернативными способами. 3. Изучить и применить на практике способы энергосбережения. Этапы создания проекта 1. Начинай взбираться вверх снизу (теоретический). 2. Дорого лишь то, что нелегко даётся (практический). 3. Белый свет не клином сошёлся (заключительный). Использованные методы Теоретические: Поиск, анализ, обработка, изучение различных источников информации. Практические: Оформление проекта на сайте, используя текст, изображения, презентации; опросы, эксперименты. Этап 1. Начинай взбираться вверх снизу «Был мир земной кромешной тьмой окутан. Да будет свет! И вот явился Ньютон! Но сатана не долго ждал реванша: Пришел Эйнштейн и стало все, как раньше...». Использование огня Рождение энергетики произошло несколько миллионов лет тому назад, когда люди научились использовать огонь. Первым способом его получения, по-видимому, стал метод получения из произвольного источника нагревания, такого как молния. Огонь давал им тепло и свет, был источником вдохновения и оптимизма, оружием против врагов и диких зверей, лечебным средством, помощником в земледелии, консервантом продуктов, технологическим средством и т.д. Поэтому огню уделялось большое внимание в ряде мифологий. Но огонь не мог дать всего, что хотел взять человек... Использование воды Для удовлетворения своих потребностей человек ищет новый источник энергии и им становится вода. Энергию воды в механическую энергию превращало водяное колесо, которое давало много преимуществ. Самое раннее водяное колесо в Европе происходит из Древней Греции, образцы зарегистрированы в работе Аполлония Пергского , 240 год до н.э. Водяные колеса широко использовались в период Античности и Средневековья, являясь своеобразной движущей силой развития промышленности в Европе: они помогали молоть зерно, пилить брёвна, ковать железо, дублить кожу, изготовлять бумагу. Её значение в жизни средневековых людей было очень велико. Использование ветра Альтернативой водяному колесу была ветряная мельница. Первое документальное свидетельство использования ветра для приведения механизма в действие принадлежит греческому изобретателю Герону Александрийскому, 1-й век н. э. Мельницы такого типа были распространены в исламском мире и в XIII веке принесены в Европу крестоносцами. На протяжении всего Средневековья ветряные мельницы (наряду с водяными мельницами) были единственными машинами, которые использовало человечество. Отвоёванные у моря земли использовались в сельском хозяйстве. В засушливых областях Европы ветряные мельницы применялись для орошения полей. Однако главной функцией ветряной мельницы была молка зерна. Использование пара и топлива Позже люди стали использовать паровые механизмы. Первое известное устройство, приводимое в движение паром, было описано тем же Героном Александрийским. Первая паровая машина была создана лишь в середине XVII века испанским изобретателем Херонимо Аянсом де Бомонт. Огромный вклад в развитие паровых машин внес также английский кузнец Томас Ньюкомен . Неоценимый вклад внёс шотландский инженер Джеймс Уатт. Механизмы созданные этими изобретателями были очень удобны, однако их КПД был невелик. Дальнейшим повышением эффективности было применение пара высокого давления. Однако с увеличением давления возникала и большая опасность взрывов в машинах и котлах, что приводило вначале к многочисленным авариям. С этой точки зрения наиболее важным элементом машины высокого давления был предохранительный клапан, который выпускал лишнее давление. Надёжная и безопасная эксплуатация началась только с накоплением опыта и стандартизацией процедур сооружения, эксплуатации и обслуживания оборудования. Их применяли во всех отраслях производства: они широко использовались в промышленности, на транспорте и стали энергетической основой промышленной революции XIX века. Использование электричества В XIX веке начинает зарождаться электроэнергетика. Само явление электричества открыл греческий философ Фалес. Первую теорию электричества создает американец Бенджамин Франклин, который рассматривает электричество как «нематериальную жидкость». Далее, в 1791 году, итальянец Луиджи Гальвани публикует «Трактат о силах электричества при мышечном движении», в котором описывает наличие электрического тока в мышцах животных. Другой итальянец Вольта в 1800 году изобретает первый источник постоянного тока — гальванический элемент. После этих экспериментов электричеством заинтересовываются другие учёные, такие как Кулон, Ампер, Герц, Фарадей, Эрстед, Oм и делают другие очень важные открытия. Создание надёжных источников тока сделало возможным удовлетворение возросших потребностей в электрической энергии для практических целей. Неоценимый вклад в познание свойств электричества вложил знаменитый экспериментатор Никола Тесла. Идея применения электрической энергии для освещения была высказана Василием Петровым в 1802. Начало применению электроэнергии для технологических целей положили работы Бориса Якоби с 1838. Развитие электроэнергетики связано с массовым распространением электрического освещения, которое завершилось уже к середине XX века в большинстве развитых стран. На сегодняшний день ежедневное мировое потребление энергоресурсов на нужды транспорта, электроэнергетики, сельского хозяйства, промышленности, отопления и на другие потребности человечества представляет из себя очень большие числа. С учетом прогнозируемого экономического роста и увеличения численности населения, ожидается, что к 2030 г. общий мировой спрос на энергию увеличится приблизительно на 35%, несмотря на значительное повышение эффективности использования энергии. Этап 2. Дорого лишь то, что нелегко даётся Энергия огня Солнце - центр нашей системы из 8 планет, является первичным и главным источником энергии в нашей системе планет. Являясь большим термоядерным реактором, выделяющим громадное количество энергии, оно согревает Землю, приводит в движение и верхние слои атмосферы, океанские течения и реки. Благодаря совместному труду Солнца, воды и воздуха, за миллионы лет, на 3емле накоплены запасы углеводородов - угля, нефти, газа и пр., которые мы сейчас активно расходуем. Для удовлетворения потребностей человечества в энергоресурсах, на сегодняшний день, требуется сжечь около десяти миллиардов тонн углеводородного топлива в год.НО!Этих энергорисурсов человеку хватит на ближайшие 50 лет! Энергия воды Вода – источник жизни на земле. Это одно из самых уникальных и удивительных явлений на нашей планете, обладающее множеством уникальных свойств, использование которых может быть очень выгодно и полезно для человека. Согласно результатам исследований NASA из мирового океана можно получать 91000 ТВч энергии в год. Энергию воды грубо можно разделить на три типа по ее виду, в котором она преобразовывается: 1) Энергия приливов/отливов Вообще само явление отлива очень интересно и долгое время оно никак не могло быть объяснено. Большие массивные (и разумеется близкие к Земле) космические объекты, такие как Луна или Солнце, действием своей гравитации приводят к неравномерному распределению воды в океане, создавая «горбы» из воды. Из-за вращения земли начинается движение этих «горбов» и их перемещение к берегам. Но из-за того же вращения Земли, положение океана относительно Луны изменяется, уменьшая тем самым действие гравитации. Приливной генератор Плюсы: Экологичность Низкая себестоимость производства энергии Минусы: Создание дамбы приводит к увеличению амплитуды приливов со стороны океана Изменение флоры и фауны биологической системы водоёмов Высокая стоимость строительства Может работать только в составе энергосистемы 2) Энергия морских волн Данный вид энергии обладает довольно высокой удельной мощностью(приблизительная мощность волнения океанов достигает 15 кВт/м). Мощность этого вида добычи энергии напрямую зависит от высоты волны. На сегодняшний день использование энергии морских волн не особо распространено из-за ряда сложностей, возникающих при создании установок (таких как сложные условия эксплуатации и непредсказуемость поведения волн). Пока эта сфера находится только на стадии экспериментальных исследований. Волновой генератор Плюсы: Волновые электростанции могут выполнять роль волногасителей, защищая порты, гавани и берега от разрушения Маломощные волновые электрогенераторы некоторых типов могут устанавливаться на стенках причалов, опорах мостов, уменьшая воздействие волн на них. Поскольку удельная мощность волнения на 1-2 порядка превышает удельную мощность ветра, волновая энергетика может оказаться более выгодной, чем ветровая. Минусы: Волновая энергетика может привести к вытеснению рыбаков из продуктивных рыбопромышленных районов и может представлять опасность для безопасного плавания. 2) Энергия падающей воды А этот вид энергии стал доступным для человека благодаря совместной «работе» трех стихий: воды, воздуха и, конечно же, солнца. Солнце испаряет с поверхности озер, морей и океанов воду, образуя облака. Ветер перемещает газообразную воду к возвышенным областям, где она конденсируется и, выпадая в виде осадков, начинает стекать обратно к своим первоисточникам. На пути этих потоков ставятся гидроэлектростанции, которые перехватывают энергию падающей воды и преобразуют ее в электрическую. Мощность, вырабатываемая станцией, зависит от высоты падения воды, поэтому на ГЭС стали создаваться дамбы. Они так же позволяют регулировать величину потока. Разумеется создание такого огромного сооружения стоит очень дорого, но ГЭС полностью себя окупает благодаря неисчерпаемости используемого ресурса и свободного доступа к нему. Энергия падающей воды Плюсы: Для получения электроэнергии не нужно топливо Нет выбросов в атмосферу Простота в обслуживании и эксплуатации Минусы: Перекрыть крупную реку - очень дорогое удовольствие При перекрытии рек затапливаются огромные территории Построить ГЭС можно только в определенных местах Энергия ветра Энергия земли Биоэнергия Атомная энергия Этап 3. Белый свет не клином сошёлся Способы энергосбережения: Рациональное использование электроприборов: Использование энергосберегающих устройств Статистка свидетельствует, что 50% сэкономленной электроэнергии - это экономия за счет освещения. Сэкономить на освещении можно разными способами. Например:энергосберегающие лампы потребляют энергии примерно на 80 процентов меньше, чем традиционные лампы накаливания и служат в 8-10 раз дольше. Частичная замена ламп накаливания энергосберегающими позволяет снизить потребление электроэнергии на освещение в квартире в 2 раза.Или утюг - весьма энергоемкий прибор. Разогревается он быстро, а остывает в десяток раз медленнее. Поэтому прежде чем начать гладить, подготовьте белье. При постепенном разогреве утюга гладьте вещи из натурального и искусственного шелка, потом из чистой шерсти, хлопка и льна. В последнюю очередь - накрахмаленное белье и изделия из плотных тканей.Чтобы немного сэкономить при глажке, оставляйте белье недосушенным. Чтобы отгладить пересушенное белье, нужен более горячий утюг, а значит, энергопотребление больше. Сбережение тепла; Многие используют электрообогреватели в зимнее время года, непродолжительная работа обогревателя может «съесть» всю сэкономленную электроэнергию. Но поддерживать нормальную температуру и ,как следствие, экономить электроэнергию можно более простыми способами: 1. Не выбрасывайте деньги в окно. Окно, часами остающееся приоткрытым, не обеспечит Вам приток свежего воздуха, но большой счет за отопление оно обеспечит наверняка. Лучше проветривать чаще, но при этом открывать окно широко и всего на несколько минут. Полное проветривание в течении 2 минут каждые 3-4 часа сохраняет намного больше тепла, чем постоянное частичное проветривание. Зимой достаточно 2-3 минут полного проветривания. Весной и осенью – до 15 минут Заключение Наша жизнь держится на трех «китах»: это энергия, материя и информация. Уберем одного из них, и жизнь станет невозможной. Что рождает жизнь? Жизнь рождает энергия, и мы это доказали. Развитие и существование жизни без энергии не возможно. Долго ли будет существовать наша цивилизация? Во многом это завит от нашего отношения к потреблению энергии. Прикладное значение проекта Проект подготовлен для представления на конкурсе проектов. Проект предназначен для пополнения коллекции школьных ЦОР музея школы МБОУ СОШ №1. Использованная литература Интернет – Источники: http://russia-energy.ru - информационный портал о малой энергетике http://ru.wikipedia.org - свободная универсальная интернет-энциклопедия http://priroda.su - сайт, посвящённый экологическим проблемам нашей планеты http://3dplanet.ru - познавательный научный портал http://eprussia.ru - портал, посвящённый промышленности и энергетике http://energy-source.ru - информационный портал о альтернативных источниках энергии Библиографические источники: Учебник "Справочник по физике и технике. Пособие для учащихся.", Изд. «Просвещение», 1976. Енохович А.С. Книга "Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии", Изд. «КноРус», 2009. Ю. Д. Сибикин, М. Ю. Сибикин Книга "Альтернативные источники энергии", Изд. «Нит», 2011. Б. Германович, А. Турилин Журнал "Вокруг света": №7 (2694) | Июль 1998, №1 (2748) | Январь 2003, №10 (2793) | Октябрь 2006, №8 (2815) | Август 2008