Οδηγίες, στήριξη από ICT κτλ.:

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Οδηγίες, στήριξη από ICT κτλ.:"

Μάρκος Αντωνόπουλος
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Τίτλος : Οικολογία Ηλιακή και Αιολική ενέργεια Θέματα : ποσοστά, επιφάνεια, ενέργεια, φωτοβολταϊκά, ανεμογεννήτριες Διάρκεια: 90 λεπτά Ηλικία: Διαφοροποίηση: Υψηλότερο επίπεδο: Μπορεί να γίνει μεγαλυτέρου βάθους συζήτηση για τις φυσικές αρχές της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από τον άνεμο ή τον ήλιο Οδηγίες, στήριξη από ICT κτλ.: Εμπειρογνώμονες από τις τοπικές ΜΚΟ (Μη Κυβερνητικές Οργανώσεις) ή εταιρείες παραγωγής ενέργειας μπορούν να κληθούν σε συζήτηση. Διαφορετικά, οι μαθητές μπορούν να σχηματίσουν ομάδες και να παρουσιάσουν τις διαφορετικές απόψεις για τη χρήση των εναλλακτικών έναντι των παραδοσιακών πηγών ενέργειας. Χαμηλότερο επίπεδο: μπορούν να παραληφθούν οι ιδιότητες του πυριτίου από το φύλλο εργασίας 1

2 Απαραίτητος εξοπλισμός για αυτή τη δραστηριότητα: Φύλλα εργασίας Σύνδεση με το διαδίκτυο Μοντέλο μιας ανεμογεννήτριας, μοντέλο μιας ηλιακής συσκευής (π.χ. παιχνίδι) Προαπαιτούμενη γνώση: Έννοια της ενέργειας Υπολογισμός των ποσοστών Στόχοι μαθήματος για αυτή τη δραστηριότητα: Οι μαθητές θα πρέπει να είναι σε θέση να εκτελούν τους υπολογισμούς και τις πρακτικές εργασίες στα φύλλα εργασίας. Οι μαθητές θα πρέπει να είναι σε θέση να παρακολουθήσουν τη συζήτηση και να κατανοήσουν την ανάγκη για ύπαρξη λογικών στοιχείων και υπολογισμών για να σχηματίσουν μια τεκμηριωμένη άποψη για κάποια αμφιλεγόμενα θέματα. Οι μαθητές θα πρέπει να είναι σε θέση να κατανοήσουν τις φυσικές αρχές των ηλιακών κυττάρων και των ανεμογεννητριών. Υγεία και ασφάλεια:

3 Περιγραφή Μαθήματος Αρχική Δραστηριότητα Ο δάσκαλος εισάγει το θέμα των «παραδοσιακών» έναντι των «εναλλακτικών» πηγών ενέργειας. Οι μαθητές καλούνται να αναφέρουν παραδείγματα τέτοιων πηγών που μπορεί να γνωρίζουν. Στη συνέχεια, οι μαθητές καλούνται να αναρωτηθούν κατά πόσο οι ανάγκες για κατανάλωση ενέργειας σε μια χώρα χώρας (ως παράδειγμα πήραμε την Αυστρία, αλλά οι εκπαιδευτικοί μπορούν να αντικαταστήσουν τα δεδομένα στα φύλλα εργασίας και να χρησιμοποιήσουν τη δική τους χώρα) μπορούν να καλυφθούν από τη χρήση φωτοβολταικών. Όσοι συμφωνήσουν με τη πιο πάνω άποψη θα πρέπει να αναλογιστούν το ποσοστό έκτασης (σε%) της χώρας που θα πρέπει να καλυφτεί από τα φωτοβολταικά. Οι απόψεις καταγράφονται στον πίνακα. Η ίδια διαδικασία γίνεται και για τις ανεμογεννήτριες, και οι μαθητές θα πρέπει να μαντέψουν τη ποσότητα των ανεμογεννήτριων που θα χρειαστούν. Κύρια δραστηριότητα Οι μαθητές σχηματίζουν ομάδες των 6. Κάθε ομάδα επιλέγει ένα θέμα, δηλ. είτε τα «φωτοβολταϊκά» ή τις «ανεμογεννήτριες» και λαμβάνει το αντίστοιχο φύλλο εργασίας και μοντέλο (ανάλογα με το μέγεθος της τάξης, μπορεί να υπάρχουν μία ή δύο ομάδες για το κάθε θέμα). Τα τρία μέλη της ομάδας θα ονομαστούν «μηχανικοί» και θα πρέπει να προβούν στους θεωρητικούς υπολογισμούς στο φύλλο εργασίας. Οι άλλες τρεις θα ονομαστούν «κατασκευαστές» και θα πρέπει να κατασκευάσουν το μοντέλο. Κάθε πλήρωμα εκτελεί τα καθήκοντα που περιγράφονται στο φύλλο εργασίας, και στη συνέχεια εξηγεί τη συνεργασία με το άλλο πλήρωμα της ομάδας τους. Στη συνέχεια οι ομάδες λαμβάνουν το φύλλο εργασίας 2, όπου θα πρέπει να σκεφτούν και να γράψουν τα πιθανά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των επιλεγμένων μορφών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και για τα εμπόδια στην εφαρμογή των θεωρητικών αποτελεσμάτων από το φύλλο εργασίας 1. Τελική δραστηριότητα Η κάθε ομάδα ορίζει έναν ομιλητή, ο οποίος θα παρουσιάζει το τελικό μοντέλο και θα περιγράψει τα αποτελέσματα των υπολογισμών της ομάδας του. Εάν δύο ομάδες εργάστηκαν για το θέμα αυτό, ο ομιλητής της δεύτερης ομάδας θα εκτελέσει τα ίδια καθήκοντα. Τα αποτελέσματα καταγράφονται δίπλα στις αρχικές εικασίες που γράφτηκαν στον πίνακα. Μετά την παρουσίαση των αποτελεσμάτων από όλες τις ομάδες, γίνεται μια συζήτηση για τα πιθανά εμπόδια στην εφαρμογή της θεωρείας στην πράξη (π.χ. ο αριθμός των φωτοβολταικών που απαιτούνται, σε ποιο περιοχή μιας πυκνοκατοικημένης χώρας μπορούν να τοποθετηθούν, ποια τα έξοδα της οικοδόμησης των ανεμογεννητριών, η αντίσταση των τοπικών κοινωνιών ενάντια στις ανεμογεννήτριες κλπ).

4 Οικολογία Ηλιακή και Αιολική Ενέργεια Φύλλο Εργασίας 1a Τα φωτοβολταϊκά είναι μια τεχνολογία που χρησιμοποιείται για να μετατραπεί το ηλιακό φως (κυρίως το ορατό μέρος του φάσματος) σε ηλεκτρική ενέργεια. Στην Αυστρία, μόνο το 0,03% της ανάγκης σε ενέργειας καλύπτεται από φωτοβολταϊκά. Οι άνθρωποι που δραστηριοποιούνται για την προστασία του περιβάλλοντος υποστηρίζουν αυτού του είδους παραγωγής ενέργειας, ιδιαίτερα για την αποφυγή χρήσης των ορυκτών καυσίμων ή την παραγωγή πυρηνικής ενέργειας. Ας δούμε πόση ενέργεια μπορεί να παραχθεί από τα φωτοβολταϊκά, και κατά πόσον μποεί να καλύψει το σύνολο της παραγωγής ενέργειας με ηλιακούς συλλέκτες. Δραστηριότητα 1: Ένα ηλιακό πάνελ έχει σχήμα ορθογώνιο και μέγεθος 160 cm x 90 εκατοστά. Έχει μέγιστη ισχύ εξόδου 200W. α) Ποιο είναι το μέγεθος της περιοχής που θα καλυφθεί με ηλιακούς συλλέκτες στην Αυστρία ούτως ώστε να καλυφτούν όλες οι ανάγκες σε ηλεκτρική ενέργεια της χώρας (μέχρι το 2013, αυτή ήταν GWh) με τη χρήση ηλιακών συλλεκτών; Υπολογίστε ότι ο ήλιος λάμπει κατά μέσο όρο 8 ώρες την ημέρα. β) Η Αυστρία έχει μια συνολική έκταση km2. Ποιο ποσοστό της εν λόγω περιοχής θα καλυφθεί με ηλιακούς συλλέκτες; Δραστηριότητα 2: Η πραγματική «ηλιακή ενέργεια» (ακτινοβολία, δηλαδή η ισχύς ανά μονάδα επιφάνειας) που φθάνει στην επιφάνεια της γης εξαρτάται από την εποχή του χρόνου, καθώς και το που βρίσκεται η κάθε χώρα στην επιφάνεια της γης. Στην Αυστρία, η μέγιστη τιμή είναι περίπου 700 W / m2. Ποια θα ήταν η απόδοση του προαναφερόμενου ηλιακό πάνελ εάν υπάρχει η μέγιστη ακτινοβολία και η ισχύς εξόδου του ηλιακού πάνελ είναι τα 200 W;

5 Οικολογία Ηλιακή και Αιολική Ενέργεια Φύλλο Εργασίας 1β Πιθανότατα έχετε δει ανεμόμυλους κάπου σε μια ακτή, κάποια άγονη περιοχή, ή στη μέση μιας πεδιάδας - και δεν μιλάμε για τους παλιούς, ξύλινους μύλους που χρησιμοποιούνταν για το άλεσμα του καλαμποκιού κλπ, αλλά για τις σύγχρονες, τσιμεντένιες και ατσάλινες κατασκευές. Αν τους δείτε από απόσταση δεν μοιάζουν πολύ μεγάλοι, αλλά αν κάποιος σταθεί δίπλα τους θα παρατηρήσει πόσο μεγάλοι είναι - συνήθως γύρω στα 80 μ! Σε ορισμένες χώρες, είναι πολυάριθμοι, ενώ σε κάποιες άλλες χώρες είναι ανύπαρκτοι. Ας δούμε αν μπορούν να καλυφτούν οι ανάγκες της Αυστρίας σε ηλεκτρική ενέργεια από τη χρήση της αιολικής ενέργειας! Δραστηριότητα 1: Μια ανεμογεννήτρια μπορεί να παράγει μέχρι και 3600 kw ισχύος (η πραγματική ισχύς εξόδου εξαρτάται από την ταχύτητα του ανέμου, Συνήθως οι ανεμογεννήτριες λειτουργούν σε ένα εύρος μεταξύ 4 m / s και 25 m / s ταχύτητα ανέμου). α. Ας υποθέσουμε ότι ο άνεμος φυσάει κατά τη διάρκεια της ημέρας και της νύχτας με ιδανική ταχύτητα 13 έως 25 m / s, η οποία δίνει τη μέγιστη ισχύ εξόδου των περισσότερων ανεμόμυλους. Πόσες ανεμογεννήτριες θα πρέπει να κατασκευαστούν για να καλύψουν τη συνολική κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας της Αυστρίας (από το 2013, αυτή ήταν GWh); β. Είναι προφανές ότι ο άνεμος δεν φυσάει συνεχώς με την ίδια δύναμη. Προσπαθήστε να μάθετε την πραγματική ταχύτητα του ανέμου για ένα κοντινό μέρος και επαναλάβετε τον υπολογισμό! Δραστηριότητα 2: ο νόμος του Betz λέει ότι η μέγιστη απόδοση μιας ανεμογεννήτριας είναι 59,3%. Κάποια σφάλματα, όπως η έλξη και την τριβή, μπορούν να μειώσουν την πραγματική απόδοση στο 45%. Συγκρίνετε αυτό με την αποτελεσματικότητα των «συμβατικών» μέσων

6 παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και με την αποτελεσματικότητα των φωτοβολταικών!

7 Οικολογία Ηλιακή και Αιολική ενέργεια Φύλλο εργασίας 2a???? Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της ηλιακής ενέργειας έναντι της αιολικής ενέργειας; Ποια είναι τα μειονεκτήματα της ηλιακής ενέργειας έναντι της αιολικής ενέργειας; Ποια πρακτικά (π.χ. μηχανικά, περιβαλλοντικά, κοινωνικά κ.λπ.) εμπόδια μπορεί να προκύψουν κατά την εφαρμογή των θεωρητικών υπολογισμών του φύλλου εργασίας 1, δηλαδή όταν προσπαθείτε να καλύψετε το σύνολο των αναγκών ηλεκτρικής ενέργειας της Αυστρίας με τη χρήση φωτοβολταικών;

8 Οικολογία Ηλιακή και Αιολική ενέργεια Φύλλο εργασίας 2β???? Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της ηλιακής ενέργειας έναντι της αιολικής ενέργειας; Ποια είναι τα μειονεκτήματα της ηλιακής ενέργειας έναντι της αιολικής ενέργειας; Ποια πρακτικά (π.χ. μηχανικά, περιβαλλοντικά, κοινωνικά κ.λπ.) εμπόδια μπορεί να προκύψουν κατά την εφαρμογή των θεωρητικών υπολογισμών του φύλλου εργασίας 1, δηλαδή όταν προσπαθείτε να καλύψετε το σύνολο των αναγκών ηλεκτρικής ενέργειας της Αυστρίας με τη χρήση φωτοβολταικών;

Σχετικά έγγραφα

Εργασία Πρότζεκτ β. Ηλιακή Ενέργεια Γιώργος Αραπόπουλος Κώστας Νταβασίλης (Captain) Γεράσιμος Μουστάκης Χρήστος Γιαννόπουλος Τζόνι Μιρτάι

Εργασία Πρότζεκτ β. Ηλιακή Ενέργεια Γιώργος Αραπόπουλος Κώστας Νταβασίλης (Captain) Γεράσιμος Μουστάκης Χρήστος Γιαννόπουλος Τζόνι Μιρτάι Εργασία Πρότζεκτ β Τετραμήνου Ηλιακή Ενέργεια Γιώργος Αραπόπουλος Κώστας Νταβασίλης (Captain) Γεράσιμος Μουστάκης Χρήστος Γιαννόπουλος Τζόνι Μιρτάι Λίγα λόγια για την ηλιακή ενέργεια Ηλιακή ενέργεια χαρακτηρίζεται