ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII SCENARIUSZ ZAJĘĆ LEKCYJNYCH ETAP EDUKACYJNY: IV (szkoły ponadgimnazjalne) CZAS TRWANIA: 45 minut CEL OGÓLNY: ABC odnawialnych źródeł energii CELE SZCZEGÓŁOWE: poznawanie różnego rodzaju źródeł wytwarzania energii wad i zalet oraz ograniczeń związanych z ich wykorzystywaniem zapoznanie się ze środowiskowymi skutkami wynikającymi z wykorzystywania różnych źródeł energii uświadomienie potrzeby poszanowania i oszczędzania energii METODY PRACY: praca z tekstem, burza mózgów, praca w grupach MATERIAŁY: 2 karty pracy, nożyczki, pisaki Człowiek na różnych etapach rozwoju wykorzystywał różne źródła energii Początkowo była to siła jego mięśni, później nauczył się wykorzystywać ogień, siłę wiatru i wody oraz energię zwierząt pociągowych W dobie rewolucji przemysłowej zapotrzebowanie na energię gwałtownie wzrosło W jej początkowym okresie podstawowym źródłem było drewno, a od połowy XIX do połowy XX wieku węgiel kamienny Od połowy ubiegłego stulecia gwałtownie zaczęło rosnąć znaczenie ropy naftowej, która jest obecnie najważniejszym surowcem energetycznym, natomiast w ostatnim trzydziestoleciu bardzo szybko wzrasta znaczenie gazu ziemnego Zasoby tych surowców wcześniej czy później wyczerpią się Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat, będzie można korzystać ze złóż węgla, o wiele krócej ponad 60 lat trwać będzie eksploatacja gazu ziemnego, zaś ropy naftowej wystarczy jeszcze na około 30-40 lat Klimatolodzy biją na alarm w efekcie spalania paliw kopalnych do atmosfery dostaje się coraz większa ilość gazów cieplarnianych, następują zmiany klimatyczne Zapotrzebowanie na energię ciągle rośnie i coraz większy niepokój budzą pytania: Czy można ustawicznie zwiększać wydobycie paliw kopalnych? Co będzie, gdy wyczerpią się zasoby węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego? Czy istnieje możliwość zastąpienia ich źródłami alternatywnymi?
ENERGIA WODNA Jest to energia mechaniczna płynącej wody, może być przetworzona na energię mechaniczną lub elektryczną Elektrownie wodne dzieli się na mikroelektrownie, małe elektrownie oraz duże elektrownie W Polsce w 2012 roku było 12 dużych hydroelektrowni oraz około 800 małych elektrowni wodnych Wśród elektrowni wodnych wykorzystujących wody śródlądowe wyróżniamy elektrownie: przepływowe, regulacyjne (zbiornikowe), szczytowo-pompowe, derywacyjne Wśród elektrowni wodnych wykorzystujących wody mórz i oceanów wyróżniamy elektrownie: przepływowe, meremotoryczne (falowo-wodne) i maretermiczne (oceanotermiczne) energia wody jest stosunkowo tania, niski koszt eksploatacji, brak zanieczyszczeń atmosfery, niski poziom emitowanego hałasu, działanie przeciwpowodziowe, budowa zapór na rzekach i tworzenie zalewów wpływa na rozwój sportów wodnych i kompleksów rekreacyjnych na danym terenie BIOMASA w przypadku dużych obiektów duże koszty inwestycyjne, elektrownie wodne powodują trwałą ingerencję w środowisko naturalne, żeby uzyskać wysoki poziom wód, często zalewa się duże obszary, co może wiązać się z koniecznością przesiedlenia ludności, po wyjściu z zapory woda płynie wolno, zmniejsza się napowietrzenie wody Do biomasy zalicza się całą istniejącą na naszej planecie materię organiczną, pochodzenia zarówno roślinnego, jak i zwierzęcego, ulegającą biodegradacji, czyli rozkładowi tlenowemu lub beztlenowemu przy udziale mikroorganizmów Biomasę dzielimy na: stałą (drewno i odpady z przemysłu drzewnego, w tym brykiet lub palety drzewne, uprawy energetyczne rośliny uprawiane specjalnie do celów energetycznych, produkty rolnicze i odpady organiczne z rolnictwa, niektóre odpady komunalne i przemysłowe, słoma), gazową (gaz błotny, gaz drzewny), ciekłą (alkohole wytwarzane z roślin o dużej zawartości cukru i oleje roślinne) Rośliny energetyczne szybko rosną i po wysuszeniu dają duże plony, są odporne na szkodniki i mało wymagające, a ich uprawa nie jest droga Uprawa tych roślin może odbywać się na glebach skażonych, które nie nadają się do uprawy żywności Zaliczamy do nich min: wierzbę energetyczną, malwę pensylwańską, topinambur, miskant olbrzymi, różę bezkońcową, rdest, trzcinę pospolitą spalanie biomasy jest neutralne dla środowiska, dostarcza mniej szkodliwych pierwiastków niż spalanie paliw kopalnych, dzięki wykorzystywaniu biomasy zmniejsza się ilość odpadów, z biomasy można wytworzyć wiele różnych form energii, np ciepło do ogrzewania, paliwo dla samochodu, produkcja biomasy pozwala na zagospodarowanie nieużytków lub skażonych gleb, ogrzewanie biomasą jest opłacalne, jej ceny są konkurencyjne na rynku paliw biomasę charakteryzuje mała gęstość surowca, utrudniająca transport i jego magazynowanie, niektóre rośliny energetyczne dostępne są tylko sezonowo, mniejsza niż w przypadku paliw kopalnych wartość energetyczna surowca, duże uprawy roślin energetycznych zmniejszają bioróżnorodność środowiska poprzez wprowadzenie monokultur,
ENERGIA SŁONECZNA Wykorzystywana jest do produkcji ciepła lub energii elektrycznej W ciągu roku do powierzchni Ziemi dociera około 3,9 mln eksadżuli (1018) energii słonecznej, a roczne zużycie jej na Ziemi szacuje się na 350 eksadżuli Jest to olbrzymi niewyczerpalny zapas energii W Polsce najlepiej nasłonecznionymi obszarami są środkowa i wschodnia Polska W celu przetworzenia energii słonecznej na energię cieplną wykorzystuje się kolektory słoneczne Do przekształcania energii słonecznej na energię elektryczną stosuje się fotoogniwa niewyczerpalność i ogólna dostępność, znikomy wpływ na środowisko naturalne, brak kosztów dostarczania energii, nie ma wpływu na bilans energetyczny Ziemi ENERGIA WIATROWA okresowość ze względu na warunki atmosferyczne (wahania ze względu na porę dnia i roku), wysokie koszty inwestycyjne, zmiana wyglądu krajobrazu Jej powstanie związane jest z energią światła słonecznego, która nagrzewając nierównomierne wody i morza prowadzi do powstania różnic temperatur i przemieszczania się mas powietrza z jednego miejsca na drugie Energia wiatru wykorzystywana jest na wiele sposobów jako siła napędowa, np w jachtach żaglowych, w wiatrakach jako energia mechaniczna, a za pomocą turbin wiatrowych przekształcana jest w energię elektryczną W Polsce pierwsza turbina wiatrowa powstała w 1991 roku w Żarnowcu Polska w Europie Wschodniej uważana jest za lidera w zakresie energetyki wiatrowej moc zainstalowana w energetyce wiatrowej na jednego mieszkańca wynosi 0,012 kw Turbiny wiatrowe mogą być stawiane na lądzie lub morzu brak zanieczyszczeń środowiska, możliwość lokalizacji na terenach zanieczyszczonych i nieużytkach, stosunkowo niewielkie straty w przesyle energii z elektrowni wiatrowej do odbiorcy, niskie koszty eksploatacji i obsługi hałas dźwięk wydawany przez turbiny wiatrowe w wyniku omiatania przez powietrze łopat wiatrowych, niebezpieczeństwo dla ptaków i nietoperzy, zmiany w krajobrazie, zmienność siły wiatru PRZEBIEG ZAJĘĆ: 1 Przedstaw uczniom wyżej opisane wprowadzenie merytoryczne 2 Wykonaj zadanie nr 1: podziel uczniów na kilkuosobowe grupy, każdej grupie rozdaj kartę pracy, którą należy porozcinać zgodnie z przebiegiem ramek Elementy należy pomieszać, a następnie, rozlosować pomiędzy uczniów, którzy powinni pogrupować je zgodnie z posiadanymi przez nich informacjami zawartymi na paskach papieru 3 Wykonaj zadanie nr 2: znajdź 12 ukrytych wyrazów związanych z odnawialnymi źródłami energii Wyrazy napisane są w poziome i pionie, mogą się przecinać Odnalezione słowa otocz linią Z pozostałych liter powstanie hasło Zapisz odnalezione hasło oraz odnalezione wyrazy w odpowiednich miejscach poniższego tekstu
ZADANIE NR 1 BIOMASA ENERGIA WODNA Najstarsze i najczęściej współcześnie wykorzystywane odnawialne źródło energii Stanowi trzecie, co do wielkości na świecie, naturalne źródło energii Umożliwia zagospodarowanie nieużytków i spożytkowanie odpadów Surowiec pobiera tyle samo CO2, ile wytwarza się przy jej spalaniu Paliwo może być przetwarzane na zrębki, brykiety i pelety ENERGIA SŁONECZNA Kiedyś powszechnie wykorzystywana do napędu młynów, kuźni, tartaków i innych zakładów przemysłowych Zamiana energii kinetycznej i potencjalnej wody na energię elektryczną Najintensywniej wykorzystywane źródło wśród OZE na całym świecie Można wykorzystywać energetycznie także prądy morskie oraz pływy Często wiąże się z powstaniem zbiorników retencyjnych, które mogą być niekorzystne dla ekosystemów wodnych ENERGIA WIATROWA Rocznie zużywamy na całym świecie tyle energii, ile to źródło dostarcza w godzinę Urządzenia ją wykorzystujące są umieszczane na dachach budynków Powstaje dzięki różnicy temperatur mas powietrza, spowodowanej nierównym nagrzewaniem się powierzchni Ziemi Zamiana energii kinetycznej wiatru na energię elektryczną Najczęściej wykorzystuje się ją do podgrzewania wody Niekiedy wykorzystujesz także tą energię w kalkulatorze Stosowanie ogniw fotowoltaicznych oraz kolektorów jest bardzo korzystne dla środowiska i nie powoduje emisji żadnych zanieczyszczeń Dzięki niej poruszają się jachty i żaglowce Najstarszym znanym jej wykorzystaniem są łodzie żaglowe, które były używane już w Starożytnym Egipcie około 3200 lat pne Niektórzy uważają, że urządzenia do jej produkcji mogą stwarzać zagrożenie dla ptaków
ZADANIE NR 2 Znajdź 12 ukrytych wyrazów związanych z odnawialnymi źródłami energii Wyrazy napisane są w poziome i pionie oraz mogą się przecinać Jedna litera może być użyta wielokrotnie Odnalezione słowa otocz linią Z pozostałych liter powstanie hasło Zapisz odnalezione wyrazy w odpowiednich miejscach poniższego tekstu oraz odnalezione hasło W Y S Y P I S K O W E G O D Ź B A J B I O G A Z U M Y R W W S P Ó P R Ą D Ó W W Ó L I N B I A E T O Ś R O D N A W I A L N E O D O D Ł W T I O S N K M O E B A A Y R Z M Y Y Ć P W M Z D R O U W A E C J I I I C Z Y S T E S J H A E T S M Z U Ż Y W A N I E O S J F E R Z E! E N E R G I I! źródła energii źródła energii, które uzupełniają się w procesach naturalnych lub ich _ następuje w bardzo powolnym, przez co traktowane są jako niewyczerpalne słońce, wiatr,, wnętrze Ziemi, _ Pozyskiwanie energii z tych źródeł w porównaniu z pozyskiwaniem _ z paliw _ jest bardziej przyjazne dla środowiska, głównie poprzez ograniczenie szkodliwych substancji, w tym gazów cieplarnianych W Ustawie Prawo energetyczne odnawialne źródła energii zdefiniowane zostały jako wykorzystujące w procesie przetwarzania energię, promieniowania słonecznego, geotermalną, fal, i pływów morskich, spadku rzek oraz energię pozyskiwaną z biomasy, biogazu, a także z biogazu powstałego w procesach odprowadzania lub oczyszczania ścieków albo rozkładu składowanych szczątek roślinnych i zwierzęcych HASŁO: