Какую электростанцию выбрать для родного поселка

Много на свете чудес, которые сделаны руками человека. Глубоко под волнами океана плавают атомные подводные лодки. Чем не чудо – под водой стальной город плывет?! Выше белых облаков, быстрее всех птиц на свете летит самолет-великан. Разве это не чудо? Но есть еще одно чудо, без которого не было бы многих чудес на свете. И это чудо – ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.

Спешат по улицам троллейбусы, бегут, позванивая, трамваи, подземными дорогами-туннелями мчатся экспрессы метро, а за городом – электропоезда. Над троллейбусом, трамваем, электричкой – провода. По проводам бежит электрический ток. Провода несут электрическую энергию. Это невидимая, но богатырская сила.

Машины пекут хлеб, производят продукты питания, печатают книги, шьют одежду и обувь и т. д. Всеми машинами движет электричество. Электрическая энергия – источник силы и движения всех машин.

В каждой квартире много электроприборов. Но без электричества потухнут экраны телевизоров, остынут утюги, откажутся работать пылесосы и холодильники-морозильники. Всем необходимо электричество!

Откуда же берут электричество? Где его «делают»?

Темой моего индивидуального исследовательского проекта: ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ. Стала «Какую электростьанцию выбрать для родного поселка?»

Я выбрал эту тему по тому, что в нашем регионе возникли проблемы с потреблением электричества. У нас стали отключать свет с 12 часов дня до 17 часов в целях экономии электроэнергии. Родители приобрели энергосберегающие лампочки. И я стал думать о том, как помочь родному поселку пользоваться электричеством без перебоев.

Чтобы ответить на этот вопрос я, поставив перед собой цель.

1. Собрать материал обо всех видах электростанций, рассмотреть их принцип работы.

2. Рассмотреть недостатки всех типов электростанций с экологической точки зрения и, учитывая рельеф местности, дать рекомендации о том, какие станции наиболее приемлемы для строительства в нашем поселке.

Для достижения этой цели мной были составлены и рассмотрены следующие задачи. Задачи:

1. Изучить научную литературу о электростанциях.

2. Раскрыть источники выработки электроэнергии на разных электростанциях.

3. Показать причины экологического нарушения работы электростанций.

Работал над этой темой 7 месяцев.

1 месяц – подбирал литературу (брал энциклопедии в библиотеке, научно – технические журналы, журнал физика в школе, литературу в интернете). 2 и 3 месяц изучал и анализировал литературу. 4 – месяц подбирал в соответствии с природными и экологическими особенностями вид электростанции для своего поселка. 5- месяц изготавливал модель турбины электростанции и проводил опыты вращения турбины водой и паром . 6 – месяц оформлял проект. 7 – месяц изготавливал на уроке технологии

Гидроэлектростанции (ГЭС).

Люди издавна задумывались над тем, как заставить работать реки. Уже в древности – в Египте, Китае, Индии – водяные мельницы для помола зерна появились задолго до ветряных – в государстве Урарту (на территории нынешней Армении), но были известны ещё в XIII в. до н. э. Одними из первых электростанций были «Гидроэлектростанции».

Строились эти электростанции на горных реках, где довольно сильное течение. Строительство ГЭС позволило сделать судоходными многие реки, так как строение плотин поднимало уровень воды и затапливало речные пороги, которые препятствовали свободному прохождению речных судов.

На гидроэлектростанциях вода падает с плотины, построенной на реке. Сила падения воды приводит в движение турбину, а та заставляет вращаться генератор. Электрогенератор – это машина, которая вырабатывает электричество. Таким образом, энергия воды с помощью электрогенератора превращается в энергию электрическую, но при этом нарушается экологическое равновесие водоема. Что приводит к вымиранию редких видов рыб. Примером тому Красноярская ГЭС, где за последние 5 лет в Енисее численность размножения осетровых снизилась на 20%.

Для создания напора воды необходима плотина. Однако плотины ГЭС ухудшают условия обитания водяной фауны. Запруженные реки, замедлив течение, зацветают, уходят под воду обширные участки пахотной земли.

Кроме этого необходима система шлюзов для пропускания судов и рыбопропускные или водозаборные сооружения для орошения полей и водоснабжения. Омская область расположена на равнине, и занимает большую площадь.

Одним из основных отраслей производства Омской области является сельское хозяйство. Несмотря на то, что посёлок Горьковское находится на возвышении ближайшие населённые пункты вдоль реки Иртыш (в случае постройки плотины) будут затоплены, ущерб, который будет нанесен, несравним с выгодой строительства ГЭС.

И хотя ГЭС имеют немалые преимущества перед тепловыми и атомными электростанциями, так как не нуждаются в топливе и потому вырабатывают более дешевую электроэнергию, считаю - строительство такой электростанции в Горьковском районе не приемлемым.

2 А. С. Енохович «Справочник по физике и технике».

Теплоэлектростанции (ТЭС).

На тепловых электростанциях источником энергии служит топливо: уголь газ нефть, мазут, горючие сланцы. При горении топлива вода в огромных котлах нагревается и превращается в пар. Пар воздействует на турбину, заставляя ее вращаться; турбина в свою очередь приводит в действие генератор. При вращении генератора вырабатывается электричество. Теплоэлектростанция кроме электроэнергии может давать городам и поселкам тепло – горячую воду, горячий пар. Такая электростанция называется ТЭЦ – теплоэлектроцентраль.

Коэффициент полезного действия ТЭС достигает 40%. Большая часть энергии теряется вместе с выбросами горячего пара.

С экологической точки зрения ТЭС является наиболее загрязняющей.

Деятельность тепловых электростанций неотъемлемо связана со сжиганием огромного количества кислорода и образованием углекислого газа и окислов других химических элементов. В соединении с молекулами воды они образуют кислоты, которые в виде кислотных дождей падают нам на головы. Не будем забывать и о "парниковом эффекте" - его влияние на изменение климата наблюдается уже сейчас!3

Теплоэлектростанцию строить в р. п. Горьковское можно так как:

✓ Есть железнодорожная линия в 45 км от поселка это г. Калачинск, по которой можно осуществлять подвоз топлива;

✓ Есть подведенный к поселку природный газ;

✓ Сброс тёплых вод можно закольцевать на жилой массив, тем самым заменить работу котельных установок;

✓ Подведённый газ снижает выбросы твёрдых отходов в атмосферу.

Атомная электростанция (АЭС).

Запасы источников энергии ограничены. По разным подсчетам, залежей угля в России при существующем уровне его добычи осталось на 400-500 лет, а газа и того меньше - на 30-60. И здесь на первое место выходит ядерная энергетика.

Всё большую роль в энергетике начинают играть атомные электростанции. В настоящее время АЭС нашей страны дают около 15,7% электроэнергии. Атомная электростанция - основа энергетики использующей ядерную энергию для целей электрификации и теплофикации.

На атомных электростанциях используется руда, содержащая уран. Вместо паровых котлов на АЭС работают атомные реакторы, где крохотные частицы урана, его атомы, распадаются, сталкиваются с другими частицами, и при этом выделяется очень много тепла. Подогреваемая теплом реактора, вода превращается в пар и вращает турбину, которая, в свою очередь, приводит в действие генератор, вырабатывающий электричество.

Ядерная энергетика основана на делении тяжёлых ядер нейтронами с образованием из каждого двух ядер – осколков и нескольких нейтронов. При этом освобождается колоссальная энергия, которая в последствии расходуется на нагревание пара.

Работа любого завода или машины, вообще любая деятельность человека связана с возможностью возникновения риска для здоровья человека и окружающей среды. Как правило, люди с большей опаской относятся к новым технологиям, особенно если они слышали о возможных авариях. И атомные станции - не исключение.

А так как наш посёлок находится в 90 км от города Омска и железнодорожная ветка проходит в 45 км по территории города Калачинска, то доставка топлива к атомному реактору невозможна. И вторая причина в том, что в нашей местности не добывают урановые руды и сам город Омск является экологически загрязненным городом и дополнительный фактор риска ему не нужен.

Уже очень давно, видя, какие разрушения могут приносить бури и ураганы, человек задумался над тем, нельзя ли использовать энергию ветра. Энергия ветра очень велика. Эту энергию можно получать, не загрязняя окружающую среду. Но у ветра есть два существенных недостатка: энергия сильно рассеяна в пространстве и ветер не предсказуем – часто меняет направление, вдруг затихает даже в самых ветреных районах земного шара, а иногда достигает такой силы, что ломает ветряки.

Для получения энергии ветра применяют самые разные конструкции: от многолопастной «ромашки» и винтов вроде самолётных пропеллеров с тремя, двумя и даже одной лопастью до вертикальных роторов. Вертикальные конструкции хороши тем, что улавливают ветер любого направления; остальным приходится разворачиваться по ветру.

Кинетическая энергия ветра используется для выработки электрической энергии с помощью аппаратов, называемых аэрогенераторами. Они состоят из трех элементов: пропеллера, или ротора, ладьи и башни.

Схема действия следующая: ветер приводит в движение лопасти пропеллера, и это движение передается на вал и затем на генератор, производящий электроэнергию. Использование ветряной энергии не наносит вреда окружающей среде, но установка аэрогенераторов требует большой площади, и они в значительной мере портят пейзаж.

Строительство, содержание и ремонт ветроустановок, круглосуточно работающих под открытым небом в любую погоду, стоят недёшево. Ветроэлектростанция такой же мощности как ГЭС, ТЭЦ или АЭС, по сравнению с ними должна занимать очень большую площадь, чтобы как-то компенсировать изменчивость ветра. Ветряки ставят так, чтобы они не загораживали друг друга. Поэтому строят огромные «ветряные фермы», в которых ветродвигатели стоят рядами на обширном пространстве и работают на единую сеть. В безветренную погоду такая электростанция может использовать воду, набранную в ночное время. Размещение ветряков и водохранилища требуют больших площадей, которые могли быть использованы под пахоту.

К тому же ветроэлектростанции не безвредны: они мешают полётам птиц и насекомых, шумят, отражают радиоволны, вращающимися лопастями, создавая помехи приёму телепередач в близлежащих населённых пунктах. Строительство электростанции в посёлке возможно.

Геотермальные электростанции (ГеоТЭС).

Около 4% всех запасов воды на нашей планете сосредоточено под землёй – в толщах горных пород. Воды, температура которых превышает 20 градусов по Цельсию, называют термальными. Нагреваются подземные воды в результате радиоактивных процессов протекающих в недрах земли. Люди научились использовать глубинное тепло Земли в хозяйственных целях. В странах, где термальные воды подходят близко к поверхности земли, сооружают геотермальные электростанции (ГеоТЭС).

Принцип работы Геотермальной электростанции (ГеоТЭС).

ГеоТЭС устроены относительно просто: здесь нет котельной, оборудования для подачи топлива, золоуловителей и многих других приспособлений, необходимых для тепловых электростанций. Поскольку топливо у таких электростанций бесплатное, то и себестоимость вырабатываемой электроэнергии низкая.

Геотермальные паровые электростанции работают преимущественно на гидротермальном пару. Пар поступает непосредственно в турбину, которая питает генератор, производящий электроэнергию. Использование пара позволяет отказаться от сжигания ископаемого топлива.

К недостаткам геотермальной электростанции относится возможность локального оседания грунтов и пробуждения сейсмической активности. А выходящие из-под земли газы создают в окрестностях немалый шум и могут, к тому же, содержать отравляющие вещества, что экологически не желательно для окружающей среды. Кроме того, геотермальную электростанцию построить можно не везде, потому что для ее постройки необходимы определенные геологические условия.

Строят геотермальные электростанции в районах вулканической деятельности, где на глубине 500 – 1000 метров встречаются бассейны с температурой 150 – 250 градусов Цельсия.

Отсутствие таких геотермальных источников в районе посёлка, да и в Омской области делает невозможным строительство такой электростанции.

Солнечные электростанции.

В тепловом балансе Земли солнечное излучение играет решающую роль. Мощность излучения, падающего на Землю, определяет предельную мощность, которую можно выработать на Земле без существенного нарушения теплового баланса. Интенсивность солнечного излучения и продолжительность солнечного сияния в южных районах страны дают возможность с помощью солнечных батарей получить достаточно высокую температуру рабочего тела для его использования в тепловых установках.

Для получения теплой воды менее 70° С для обогрева и домашних нужд используется простое приспособление, состоящее из ряда пластин или панелей, покрытых материалом, способным поглощать тепло, и закрытых стеклом. Эти пластины, направленные на солнце, хорошо нагреваются, и их тепло передается потоку воды, циркулирующему внутри них. Теплая вода поступает в изолированный резервуар, чтобы при необходимости можно было ею пользоваться. Если же требуется получить более высокую температуру, используют приспособление с зеркалами, концентрирующими солнечную энергию в одной точке, что позволяет поднять температуру до 4000°С. Поэтому эту систему применяют в промышленности. Она не наносит вреда окружающей среде.

Большая рассеянность энергии и нестабильность её поступления – недостатки солнечной энергетики. Эти недостатки частично компенсируется использованием аккумулирующих устройств.

Для увеличения мощности СЭС необходимо установка большого числа зеркал и солнечных батарей - гелиостатов, которые должны оборудоваться системой автоматического слежения за положением солнца. Преобразование одного вида энергии в другой неизбежно сопровождается выделением тепла, которое ведёт к перегреванию земной атмосферы.

Широта, на которой находится Омская область не позволяет получить достаточно световой энергии для преобразования её в электрическую. Поэтому считаю строительство такого типа электростанции в посёлке неприемлемым.

2. 2. Вывод:

Изучив литературу, я столкнулся с трудностями в области знаний географических особенностей Омской области и климатических условий региона. Чтобы сделать достоверный вывод мне пришлось просмотреть литературу «Географическое и климатические особенности Омского Прииртышья» Л. Н. Большаникова.

Изучив особенности строительства всех типов электростанций, пришел к следующим выводам:

1. Для строительства электростанции в посёлке Горьковское рекомендую строительство ветряной электростанции, которая в безветренную погоду может использовать воду озера, не наносит вреда окружающей среде и для размещения электростанции будут заняты необрабатываемые брошенные совхозные участки земли.

2. Можно тепловую электростанцию, которая заменит две котельные и сможет направить тепло на обогрев жилых помещений, тем самым уменьшит потери тепла и сброс тёплых вод в озеро, но принесет вред окружающей среде.

3. Строительство электростанции послужит для экономического развития посёлка Горьковское необходимым функционирующим производством с рабочими местами.

4. Расчётная мощность электростанции для развития посёлка предполагает строительство не очень крупной электростанции, но, учитывая дальнейшее развитие посёлка и производства, можно предложить строительство и более крупной электростанции с целью продажи электричества соседним районам и использованию этих средств на дальнейшее развитие самого поселка.

Дома, в школе, на улице, под землей, под водой – всюду оно рядом с человеком. Движет, согревает, освещает - ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.

Зная теоретичиске о том, как получается электричество, я решил сам посмотреть, как работает турбина электростанции. И провел опыты.

2. 2. Практическая часть

2. 2. а. Изготовление модели турбины электростанции.

Для проведения опыта изготовил модель турбины электростанции (вертушка с лопастями).

Взял пустую катушку из под изоленты, пластик - это могут быть кусочки линейки, кусочки строительного материала, круглую деревянную или пластиковую палочку.

Изготовление:

1. возьмите катушку из под изоленты;

2. сделаем в катушке ножом четыре прорези;

3. вырежете 4 одинаковые кусочка пластика;

4. вставьте кусочки пластика в катушку.

Получилась вертушка с крыльями-лопастями.

2. 2. б. Опыты

ОПЫТ № 1

Водяная турбина.

1. Наденем вертушку на деревянную палочку и подставим ее лопасти под струю водопроводного крана.

2. Ударила вода в лопасти – закружилась вертушка, только брызги летят.

Свою силу, свой напор, свою энергию падающая сверху вода отдает вертушке, и она вертится. Такая вертушка – колесо с лопастями – работает как водяная турбина.

ОПЫТ № 2

Паровая турбина.

1. Поставим чайник на плиту и дождемся, когда он закипит. Из носика чайника вырывается струйка пара.

2. Осторожно поднесем к струйке пара вертушку.

3. Ударил пар в лопасти, закружилась вертушка, - уже не вода, а пар привел ее в движение. Теперь колесо с лопастями не водяная, а паровая турбина.

Проведенные мной опыты помогли мне более ясно представить принцип работы турбины электростанции, которая приводит в движение генератор, при помощи которого электрический ток движется по проводам, попадает в квартиры, зажигает лампочку и освещает дома.

3. 1. Что можно сказать о своих исследованиях?

Закончив свой проект, я могу сказать, что анализ научной литературы помог мне найти ответ на вопросы, откуда же берут электричество? Где его «делают»? А так же мне удалось достичь цели проекта изучить материал обо всех видах электростанций, рассмотреть их принцип работы.

Увидеть достоинства и недостатки всех типов электростанций с экологической точки зрения и, учитывая рельеф местности, географическое положение, климатические условия дать рекомендации о том, какие станции наиболее приемлемы для строительства в нашем поселке.

Я научился сам и научил одноклассников делать и правильно запускать лопасть водяной и паровой турбины.

С этой темой я выступал в школе и в районе на научно практической конференции «Поиск».

Стал лауреатом. Считаю, что мой проект пригодится ребятам в будущем при изучении предметов технологии и физики.

Конечно, я решил проблему своего проекта, но мой проект не решил проблему бесперебойной подачи электроэнергии. Но может быть в дальнейшем будущем, прочитав мой проект, при строительстве электростанций будут учитывать природные и экологические особенности регионов.