VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Энергокубики
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Актуальность работы
С давних времен человек и природа тесно взаимосвязаны. Мы берем от нее все богатства, за счет которых и существуем на этой планете. Одним из таких природных богатств являются энергоресурсы – нефть, каменный уголь, природный газ и другие невозобновимые полезные ископаемые. Но как сейчас человек относится к ним? Потребительское отношение человека к природным богатствам нашей планеты может иметь катастрофические последствия.
Самих запасов природных энергоресурсов на планете осталось очень мало. Скоро закончится нефть, природный газ. Чуть больше осталось каменного угля. Что будет тогда, когда их не останется? Нам придется вернуться к первобытно-общинному строю?
К тому же мы загрязняем нашу планету отходами, из которых мы могли бы получить новые полезные вещества. В землю, в воду попадают тонны отходов, которые могут быть очень опасны для их обитателей: растений, животных, а в конечном итоге и для нас.
Если человек не будет об этом задумываться, то скоро его комфортная жизнь на планете Земля прекратится. Поэтому очень важно, чтобы современные дети имели представление о количестве природных запасов и о том, как к ним нужно относиться. Поэтому нам показалось актуальным познакомить наших сверстников с проблемой энергоресурсов и эффективностью их использования.
Цель:
- знакомство с проблемой энергопотребления в мире и в России;
- просвещение учащихся по вопросам бережного отношения к природным ресурсам и использовании альтернативных источников энергии с помощью игровой формы.
Задачи:
познакомиться с источниками энергопотребления;
создать игру для воспитанников детского сада и учащихся начальных классов «Энергокубики»;
воспитывать бережное отношение к энергоресурсам как составной части природы через игровые формы обучения.
Ожидаемые результаты
Полученные данные во время работы помогут повысить экологическую культуру учащихся школы по вопросам эффективного энергопотребления.
Объект исследования: источники природных энергоресурсов и их эффективное использование.
Методы исследования:
- Теоретические (поиск литературы по теме)
- Практические (анализ полученной информации, создание продукта – просветительских материалов по теме исследования, проведение мероприятий в школе, связанных с экологическим воспитанием)
Гипотеза: уровень экологической культуры населения по отношению к потреблению энергоресурсов пока еще остается невысоким, поэтому нужно проводить просветительскую работу по данному направлению.
Глава 1. Обзор литературы по теме исследования
Классификация энергоресурсов и их проблемы
Наша планета богата различными энергоресурсами необходимыми для обеспечения жизни и нормальной деятельности человека. Из всего многообразия энергоресурсов, встречающихся в природе, можно выделить основные, которые использует человек в больших объемах. К ним относятся уголь, нефть, газ. Это ресурсы, которых осталось уже мало на нашей планете. Их называют невозобновляемыми. Есть еще и другие источники энергии – альтернативные. К ним относится энергия, которую получают от рек, солнца, ветра, остатков живых организмов. Эти ресурсы называют возобновляемыми, так как вода в реках течет постоянно, солнце светит нам каждый день, ветер также дует практически на всей территории Земли.
Больше всего люди сейчас обеспокоены количеством нефти, которой в мире осталось примерно на 55 лет. У нас в России она может закончится уже через примерно 30-35 лет.
Население нашей планеты растет, поэтому эти ресурсы могут закончиться еще раньше. Запасов каменного угля осталось больше, но при использовании угля в атмосферу выделяется много углекислого газа, который приводит к повышению температуры у нас на Земле. К тому же использование угля несет с собой активное загрязнение атмосферы. Мелкие частички угля, продукты его сгорания способствуют образованию туч, из которых идут кислотные дожди.
Для того чтобы у человека были все-таки источники энергии нужно искать выход в использовании альтернативных источников энергии: воды, ветра, солнца и других видов. Но на это также требуется много денег. К тому же не везде солнце светит постоянно, ветер дует очень сильно, есть крупные источники воды.
Рассмотрим существующие виды источников энергии более подробно.
Нефть. Это особо ценный вид топлива, используемый сегодня в основном для работы транспорта всех видов, особенно автомобильного и воздушного, а также как сырье для химической промышленности. Это чудо природы содержит в своем составе более 900 химических соединений.
Нефть известна давно и добывалась в небольших объемах с помощью колодцев. Первая в мире скважина пробурена в 1848 году на берегу Каспийского моря. Основной базой добычи сегодня в России является Тюменский Север, где добывается более 2/3 нефти.
Еще недавно нефть считалась самым дефицитным видом топлива и как предупреждает ОПЕК в некоторых регионах последние запасы ее иссякнут уже в ближайшее десятилетие. Однако сегодня эти оценки уже не столь тревожны, так как заметно снижается её потребление за счет развития новых нетрадиционных технологий получения энергии.
Природный газ. Мировые геологические запасы газа оцениваются примерно в 400–500 трлн. м3. Наибольшие запасы газа сосредоточены в России, Иране и США. В России добывается более 600 млрд. м3 природного газа, который используется в качестве топлива для электростанций и котельных, для газификации и для экспорта. Основными базами добычи в России являются север Тюменской области, Оренбуржье и Прикаспийская низменность.
Уголь. Мировые геологические запасы угля в единицах условного топлива оцениваются в 12 трлн. т, из которых 6 трлн. относятся к достоверным. Наибольшими запасами располагают Россия, США, Германия, Англия и Китай. В Китае и США уголь является основным видом топлива для электростанций в отличие от России, где используется в основном природный газ.
Гидроэнергетические ресурсы. Гидроэнергия всех рек планеты в несколько раз превышает ежегодные потребности населения в энергии. Около 25 % этого потенциала может использоваться для выработки электроэнергии. Сегодня используется примерно десятая часть этого потенциала.
В мировой практике накоплен опыт достаточно полного использования энергии рек в странах Скандинавии и Южной Америки. Высокими темпами наращивается мощность ГЭС в Китае, где на реке Янцзы построена самая мощная в мире ГЭС «Три ущелья», на которой установлены 26 гидрогенераторов по 700 МВт каждый. В далекой перспективе намечается строительство еще нескольких ГЭС и довести установленную мощность ГЭС на реке до сотни ГВт.
Основные проблемы электроэнергетики в России следующие:
– высокие темпы роста потребления энергии;
– недостаточная надёжность схем внешнего энергоснабжения крупных городов и конечных потребителей;
– нарастающий физический износ действующего оборудования;
– технологически и морально устаревший парк оборудования;
– недостаточная развитость электрических сетей;
– высокий уровень потерь в электрических и тепловых сетях;
– высокий уровень удельных расходов топлива на производство электрической и тепловой энергии.
Для решения этих проблем нужно использовать новые технологии в энергетической промышленности, больше использовать альтернативные источники энергии. Одним из направлений решения этой проблемы – воспитание культуры энергопотребления населением страны.
Какие же альтернативные источники энергии можно использовать?
Одним из таких источников является солнце. Оно может удовлетворить все энергетические потребности планеты. При использовании энергии солнца в окружающую среду не выделяется никаких вредных выбросов. В ясную погоду на 1 м2 Земли поступает в среднем 1000 Ватт энергии. Но главная проблема в использовании этой энергии – солнце светит неравномерно в разных регионах. В нашей области наблюдается не так много ясных солнечных дней. Активно используют этот вид энергии в Японии и Китае. В этих странах погода позволяет использовать данный вид энергии. А в нашем регионе часто погода пасмурная или сильно облачная, когда солнце будем давать энергию в небольшом количестве.
рис. 1. рис. 2.
Второй вид альтернативного вида энергии – это ветер. Для этого устанавливают ветрогенераторы, которые напоминают ветреную мельницу. Ветер дует, крутит лопасти, а при этом вырабатывается энергия. Но для использования этого вида энергия сила ветра должна быть не ниже 3-4 м/с. такая сила ветра также не везде наблюдается. В нашей области, например, это в среднем 2-3 м/с. Это не всегда достаточно для полного отказа от получения энергии с помощью традиционных источников. Ветровая энергия может использоваться только в дополнение к традиционному ее получению.
Третий вид альтернативного вида энергии – это энергия подземных источников (геотермальная энергия). Энергию получают за счет тепла Земли. Но в нашей области таких источников энергии нет.
Еще один вид энергии, который можно отнести к возобновляемым, это энергия воды. Для получения энергии вода должна падать с более высокого уровня на более низкий. Такой вид энергии более эффективен в горной местности, где есть большой перепад высот. На территории нашей области гор нет, есть только более или менее равнинные поверхности. Поэтому перепад высот надо создавать искусственно. Этот вид энергии используется в нашей области. Мы живем рядом с Нижегородской ГЭС, которая вырабатывает энергию как раз за счет воды. Но для ее строительства нужно было затопить большие территории земли, вода в реке Волга стала течь медленнее. Летом мы видим, как вода в Горьковском водохранилище становится зеленого цвета из-за «цветения» водорослей.
Еще один вид энергии можно получить из растительных и животных отходов. Это биотопливо. При разложении этих остатков выделяется биогаз, который можно использовать в качестве источника энергию. Кроме остатков растений и животных источником такого вида энергии могут быть отходы, которые образуются в каждом доме – мусор. Сейчас начинают разрабатывать технологии использования таких ресурсов. Но пока люди еще не все понимают, что надо разделять тот мусор, который выбрасывается в ведро. Поэтому надо рассказывать людям о том, что все эти отходы могут быть ценным сырьем для получения новых полезных вещей, в том числе и энергии. Во многих странах переработка отходов уже давно используется. Сейчас и в Нижегородской области пытаются внедрить такой сбор мусора. В нашем городе Заволжье уже установили баки для раздельного сбора мусора. Но нужно еще приучить самих людей делить мусор на части.
Но самым эффективным потреблением энергии будет ее сбережение и оптимальное использование. Это потребление энергии все больше и больше становится актуальным. Энергосберегающие технологии могут на треть сократить потребление энергии. И главное, что это может делать любой человек в любое время, независимо от того, светит солнце или нет, дует ветер или нет.
Какие же способы экономии электроэнергии можно использовать?
9 способов экономии электроэнергии
Установка энергосберегающих ламп. Экономия составит до 170 КВт*ч в год с одного источника света.
Найдите замену электроприборам. Электрочайник можно заменить керамическим, мультиварку - газовой плитой.
Класс энергоэффективности электроприбора должен быть более рациональным. Больше всего электричества потребляют модели бытовой техники класса G, меньше всего - А++.
Использовать энергию в то время, когда она более дешевая. Для учета потребления энергии для этого устанавливают двух- или трехтарифные счетчики. Ночью электричество стоит дешевле, чем ночью.
Гасите свет, выходя из помещения. По подсчетам специалистов, около 30% электроэнергии тратят на освещение пустых помещений.
Выключайте технику, когда не пользуетесь ею. "Спящий компьютер или зарядное устройство телефона в розетке продолжают расходовать энергию.
Эффективно используйте электрические приборы. Например, не стоит запускать стиральную машину каждый день, если она заполняется лишь наполовину.
Используйте точечное освещение. Вместо яркой люстры установите всевозможные светильники в ключевых местах дома.
Используйте максимально естественное освещение. Старайтесь максимально использовать дневное время. Правда, придется ложиться и вставать пораньше.
Таким образом, изучив литературу по вопросу энергопотребления, мы узнали, что запасов не возобновляемых источников осталось мало. У ученых есть варианты решения данной проблемы. Но не всегда на осуществление поставленных задач есть средства или возможности. Например, то, что можно было бы использовать в других странах, нельзя использовать в России или это использование может быть ограниченным. Альтернативные источники энергии есть, но они будут малоэффективны в условиях нашей области. Но их использование может быть внедрено в качестве дополнительного источника, что сократит потребление традиционных источников энергии.
Поэтому на самого человека накладывается большая ответственность в том, как он будет распоряжаться теми ресурсами, которые есть сейчас. Ведь экономное их использование может сократить на 26-30% потребление природных ресурсов. А это немало.
Глава 2. Практическая работа по теме исследования
Нам трудно представить себе дом без света и тепла. Наша жизнь сейчас ускоряется, многие передвигаются на автомобилях, летают на самолётах. В домах увеличивается количество электроприборов, которые облегчают нашу жизнь.
Около 35% всей электроэнергии в мире используется для бытовых домашних нужд. Поэтому нужно научить человека экономно использовать эту энергию. Причем, чем раньше научить правильно использовать энергию, тем эффективнее будут использовать люди ее в своих домах.
Приучать к эффективному энергопотреблению нужно с самого раннего детства. Но маленькому ребенку еще сложно объяснять эти правила словами. Ему лучше всего подойдет игровая деятельность. Через игру ребенок будет запоминать, как правильно потреблять энергию.
Поэтому мы решили сделать кубики, в которые любят играть дети дошкольного возраста. На этих кубиках нужно нарисовать картинки, которые будут отражать разные виды энергии, которые может использовать человек, отразить правила эффективного использования энергии.
Для внедрения в жизнь нашей задумки мы познакомились с альтернативными источниками энергии, придумали эскизы картинок, нашли необходимый материал, остатки картона от упаковки для картины. Покупать ничего не пришлось, все было уже дома. И начали свою работу.
Материалы, которые нам потребовались для реализации нашего проекта:
Клей ПВА – 1 шт.
Простой карандаш – 1 шт.
Набор фломастеров – 1 шт.
Набор акварельных красок – 1 шт.
Бумага для печати – 15 шт.
Скотч широкий – 1 шт.
Упаковка от набора «Рисуем по номерам» - 1 шт.
Линейка – 1 шт.
Ножницы – 1 шт.
Набор белого картона – 10 шт.
Сначала разработали шаблон для того, чтобы сделать кубик. Размер кубика должен был получиться 6 х 6 см. Потом был изготовлен пробный кубик, по которому начали делать остальные. Их получилось 10 штук.
Рис. 3-5. Изготовление кубика.
Рис. 6-8. Склеивание кубиков.
После подготовки кубиков началась разработка картинок для них. На картинках должны были быть отражены альтернативные виды источников и способы правильного потребления энергии. Картинки сделали размером 18 х 18 см.
Рис. 9-11. Изготовление картинок для кубиков.
Далее картинки были отсканированы, чтобы потом напечатать на цветном принтере для вложения в качестве шаблонов в коробку для кубиков. Картинки были обклеены скотчем, чтобы придать им большую прочность.
Рис. 12-17: использование биоэнергии, солнечной энергии, ветровой энергии, энергии воды, правила пользования энергией в домашних условиях, сравнение разных видов ламп – светодиодной, лампы накаливания и энергосберегающей.
Далее картинки были разрезаны на 9 штук размером 6 х 6 см. картинки были наклеены на кубики. Для придания большей прочности кубики также были обклеены скотчем. И кубики были готовы!
Рис. 18-23. Наклеивание картинок на кубики.
Для того чтобы упаковать кубики нужно было сделать коробку. Для коробки была использована упаковка от находящейся дома коробки для рисования картины по номерам. Из нее была сделана верхняя и нижняя часть коробки, склеены части, разработана картинка для верха. Она была приклеена на верхнюю часть коробки. Коробка также была обклеена скотчем для увеличения прочности. В коробку были уложены 9 кубиков и 6 картинок-шаблонов для сбора кубиков.
Рис. 24-25. Изготовленные кубики.
Получилась настольная игра, которую мы назвали «Энергокубики». Коробку с кубиками мы принесли в класс, где учимся. Ребятам было рассказано, как играть в них, с какой целью они были созданы. Ребята познакомились с альтернативными источниками энергии, с принципом их использования. В процессе беседы ребята познакомились с правилами энергосбережения.
Рис. 26-28. Знакомство с кубиками во 2 «В» классе.
После проведенной беседы многие стали следить за тем, выключается ли свет в туалетах, которые находятся в рекреации рядом с классом, в самом классе, если там никого нет. Я сама дома стараюсь выключать свет, уходя из комнаты, убираю зарядное устройство из розетки, если телефон уже зарядился. Эти кубики помогли и мне лучше запомнить правила эффективного энергопотребления.
Рис. 29-30. Новогодний энергосберегающий шарик.
В дополнение к кубикам был нарисован новогодний шарик, на котором можно теперь увидеть лампочки включенная и выключенная. Этот шарик будет напоминать мне и членам моей семьи, что нужно выключать свет, если он не используется. Шарик скоро будет повешен на елку, т.к. всего лишь через месяц наступает самый лучший праздник – Новый год!
Глава 3. Выводы по работе.
Таким образом, проведя данную работу, мы познакомились с энергетическими источниками – возобновляемыми (альтернативными) и не возобновляемыми, их преимуществами и недостатками.
Были найдены правила рационального использования энергии в домашних условиях. С этими правилами были ознакомлены ребята во 2 «В» классе.
Для того чтобы научить ребят правильно использовать энергоресурсы, какие источники энергии являются альтернативными, а какие – нет, почему сейчас перед человечеством встает эта проблема, была изготовлена настольная игра «Энергокубики». С игрой познакомились ребята 2 «В» класса. В дальнейшем с этой игрой будут ознакомлены воспитанники детского сада, который находится рядом с нашей школой во время проведения наших экологических мероприятий.
Таким образом, мы попробовали приобщиться к культуре энергопотребления как членов моей семьи, так и моих одноклассников. Эту работу надо и дальше продолжать, чтобы постоянно повышать экологическую культуру учащихся.
Литература
https://altenergiya.ru/sun/top-3-sposoba-polucheniya-solnechnoj-energii-kak-poluchayut-i-ispolzuyut.html.
https://altenergiya.ru/veter/kak-poluchit-energiyu-vetra.html.
https://zinref.ru/000_uchebniki/00800ecologia/000_lekcii_ecologia_03/055.htm.
http://mainstro.ru/10-pravil-energosberezheniya/