Курсовая с практикой на тему Изучение альтернативных источников электроэнергии

Содержание:

Введение. 3

Глава 1. Теоретические основы изучения альтернативных
источников электроэнергии  5

1.1. Понятие и виды альтернативных источников энергии. 5

1.2. Развитие альтернативных видов энергетики в России и
мире. 15

Глава 2. Методические основы изучения альтернативных
источников электроэнергии  27

2.1. Содержание элективного курса по изучению
альтернативных источников электроэнергии. 27

2.2. Методические рекомендации по проведению занятий
элективного курса по изучению альтернативных источников электроэнергии. 39

Заключение. 56

Список литературы.. 57

Введение:

Актуальность  исследования. Главная цель современного
развития энергетики во всем мире – сделать ее доступной. Традиционные источники
энергии по многим объективным и субъективным причинам часто не могут достичь
этой цели. В связи с этим возрастает значение альтернативной энергетики.

Переход
к более чистым источникам энергии означает учет экономических и энергетических
потребностей наряду с экологическими. Общая оценка источника энергии основана
не только на том, насколько он чист, он также должен быть надежным и
доступным. Не все эти факторы можно однозначно классифицировать. Например,
нефть, как правило, относительно доступна в Соединенных Штатах, но отчасти это
связано с тем, что правительство субсидирует отрасли, производящие ископаемое
топливо. Точно так же, хотя энергия ветра имеет тенденцию быть относительно
дорогой, ее стоимость неуклонно снижается в течение многих лет по мере
увеличения ее использования.

Существует
три основных категории источников энергии: ископаемое топливо, альтернативные и
возобновляемые источники энергии. Возобновляемые источники энергии иногда, но
не всегда, включаются в категорию альтернативных.

Ископаемые
виды топлива часто называют грязными источниками энергии, поскольку их
использование сопряжено с высокими, а зачастую и необратимыми последствиями для
окружающей среды. Выбросы углерода или количество углекислого газа, выделяемого
этим топливом в атмосферу, складываются из поколения в поколение и не могут
быть возвращены. Более того, на Земле есть лишь конечное количество этих
ресурсов.

Формы
энергии, полученные не из ископаемого топлива, включают как возобновляемые, так
и альтернативные источники энергии, термины, которые иногда используются как
синонимы, но не означают одно и то же. Альтернативная энергия в широком смысле
относится к любой энергии, которая не извлекается из ископаемого топлива, но не
обязательно только из возобновляемых источников. Например, в ядерной энергетике
чаще всего используется уран – широко распространенное, но технически не
возобновляемое топливо. Возобновляемая энергия, с другой стороны, включает в
себя такие источники, как солнце и ветер, которые возникают естественным
образом и непрерывно.

Использование
возобновляемых видов энергии, в частности энергии солнца и ветра, приобрело
ощутимые масштабы и устойчивую тенденцию к росту. В России на сегодня есть все
предпосылки для его дальнейшего развития. Как и во всем мире, рост
использования этих источников необратим.

Объект
исследования – альтернативные источники энергии.

Предмет
исследования – изучение альтернативных источников электроэнергии в образовании.

Цель
исследования – теоретически обосновать изучение альтернативных источников
электроэнергии в образовании, разработать элективный курс и методические
рекомендации по проведению занятий элективного курса по изучению альтернативных
источников электроэнергии.

Задачи
исследования:

1. Рассмотреть
понятие и виды альтернативных источников энергии.

2. Изучить
развитие альтернативных видов энергетики в России и мире.

3. Представить
содержание элективного курса по изучению альтернативных источников
электроэнергии.

4. Разработать
методические рекомендации по проведению занятий элективного курса по изучению
альтернативных источников электроэнергии.

Методы
исследования: анализ научно-методической и педагогической литературы, синтез,
систематизация, классификация, обобщение, сравнение.

Структура
работы. Работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы.

Заключение:

Итак,
в ходе выполнения работы были получены следующие результаты:

1.
Альтернативная энергия – это энергия, которая поступает не из ископаемого
топлива, и, таким образом, практически не производит парниковых газов.
Альтернативную энергию лучше всего определить как использование источников
энергии, отличных от традиционных ископаемых видов топлива, которые считаются
экологически вредными и дефицитными. Существует пять основных возобновляемых и
альтернативных видов топлива: энергия ветра, солнечная энергия,
гидроэнергетика, ядерная энергия, биотопливо, также называемое биомассой.

2.
Можно отметить, что под влиянием социально-экономических и энергетических
глобальных факторов у человечества нет альтернативы переходу на производство
энергии из возобновляемых источников энергии. Благоприятная экономика,
повсеместные ресурсы, масштабируемые технологии и значительные
социально-экономические выгоды лежат в основе такого перехода. На
возобновляемые источники энергии будет приходиться 58% от общего объема
использования возобновляемых источников энергии в 2050 году. Передовой опыт ведущих
стран показывает, что такие системы могут успешно эксплуатироваться, хотя и
необходимы изменения.

3.
Был разработан элективный курс по изучению альтернативных источников
электроэнергии. Курс рассчитан на 18 часов для учащихся 9-11 классов, выбравших
естественнонаучный профиль. Он основан на знаниях и умениях, полученных
учащимися при изучении физики, химии, географии и других дисциплин в средней
школе.

4.
Представлены конспекты занятий элективного курса по изучению альтернативных
источников электроэнергии.

Итак,
цель работы достигнута, задачи решены.

Фрагмент текста работы:

Глава 1. Теоретические основы изучения альтернативных
источников электроэнергии

1.1. Понятие и виды альтернативных источников
энергии

Альтернативная
энергия – это энергия, которая поступает не из ископаемого топлива, и, таким
образом, практически не производит парниковых газов, таких как диоксид углерода
(CO2). Это означает, что энергия, произведенная из альтернативных
источников, не способствует парниковому эффекту, вызывающему изменение климата
[24].

Эти
источники энергии называются «альтернативными», потому что они представляют
собой альтернативу углю, нефти и природному газу, которые были наиболее
распространенными источниками энергии с промышленной революции. Эти ископаемые
виды топлива выделяют высокие уровни CO2 при сжигании для
производства энергии и электричества. Однако альтернативную энергию не следует
путать с возобновляемой энергией, хотя многие возобновляемые источники энергии
также могут считаться альтернативными. Солнечная энергия, например, является
одновременно возобновляемой и альтернативной, потому что она всегда будет в
изобилии и не выделяет парниковых газов. Однако ядерная энергия является
альтернативой, но не возобновляемой, поскольку в ней используется уран –
конечный ресурс [19].

Альтернативную
энергию лучше всего определить как использование источников энергии, отличных
от традиционных ископаемых видов топлива, которые считаются экологически
вредными и дефицитными.

Существует
пять основных возобновляемых и альтернативных видов топлива:

1. Энергия ветра создается, когда ветер
вращает турбину или ветряную мельницу, которая может быть расположена на суше
или на море.

2. Солнечная энергия использует солнечную
энергию двумя способами: путем преобразования солнечного света непосредственно
в электричество, когда солнце отсутствует (к примеру, солнечные батареи); или
солнечной тепловой энергии, которая использует солнечное тепло для создания
электричества, метод, который работает даже при солнечном свете.

3. Гидроэнергетика создается, когда быстро
текущая вода вращает турбины внутри плотины, вырабатывая электричество.

4. Ядерная энергия вырабатывается на
электростанциях в процессе ядерного деления. Энергия, создаваемая во время
ядерных реакций, используется для производства электричества.

5. Биотопливо, также называемое биомассой,
производится с использованием органических материалов (древесины,
сельскохозяйственных культур и отходов, пищевых отходов и навоза), которые
содержат накопленную энергию солнца. Люди использовали биомассу с тех пор, как
открыли, как сжигать дрова для разведения огня. Жидкое биотопливо, такое как
этанол, также выделяет химическую энергию в виде тепла [1].

Возобновляемые
и альтернативные источники энергии часто классифицируются как чистые, поскольку
они производят значительно меньше выбросов углерода по сравнению с ископаемым
топливом. Но они не лишены воздействия на окружающую среду. Например, при
производстве гидроэлектроэнергии выбросы углерода ниже, чем на электростанциях,
работающих на ископаемом топливе [3]. Однако строительство плотин для
строительства водохранилищ для гидроэлектростанций наводняет долины, нарушая
местные экосистемы и источники средств к существованию. В другом случае
биотопливо является возобновляемым, но культивируется на огромных участках
земли и иногда вызывает больше выбросов углерода, чем ископаемое топливо.

Другие
соображения, такие как безопасность, также имеют значение. Вероятность
расплавления ядерной установки чрезвычайно мала, но если она произойдет,
результаты будут катастрофическими. Фактически, опасения по поводу
опасностей, связанных с эксплуатацией атомных электростанций, ограничили
распространение ядерной энергетики.

Некоторыми
популярными альтернативными источниками энергии являются энергия ветра,
гидроэлектроэнергия (гидроэнергетика), солнечная энергия, биотопливо и водород.
Все эти виды топлива имеют две общие черты: их небольшое воздействие на
окружающую среду на Земле и их устойчивость (бесконечные поставки) в качестве
источника энергии [4].

Рассмотрим
основные виды альтернативных источников энергии.

Ветровая
энергия. Энергия ветра – не новый источник энергии. На протяжении сотен лет
люди использовали силу ветра для отправки своих кораблей через океаны и
использовали ветряные мельницы для измельчения зерна, перекачивания воды и распила
древесины. Силу ветра легче всего увидеть, используя детскую ветряную мельницу.
Основная концепция заключается в том, что, когда ветряная мельница
задерживается на встречных потоках ветра, ветер захватывает изгиб лопастей,
заставляя ветряную мельницу вращаться [6]. Это характеризует энергию ветра в
действии.

Ветряк
работает так же, как любая ветряная мельница, в которой также используется
кинетическая энергия ветра (энергия, вызванная движением) для вращения
лопастей. Лопасти вращают вал, соединенный с генератором. Генератор – это
устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую. Внутри
генератора медная катушка перемещается через магнитное поле валом, который
соединен с движущимися лопастями. Это движение заставляет электрический ток
течь через медную катушку. Когда генератор механически приводится в действие
ветром через ветряную турбину, он может производить электричество [14].

Ветроэнергетика
считается экологически чистым источником энергии, поскольку в ее производстве
отсутствуют химические процессы. Побочные продукты, такие как углекислый газ,
не вызывают загрязнения воздуха или воды. Ветровая генерация – это
возобновляемый ресурс, который никогда не иссякнет, и это отличный источник
энергии для людей, живущих в отдаленных районах, где может быть трудно обеспечить
их энергией с