Tài liệu Vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống (công nghệ 8) “giới thiệu sản xuất điện năng, giải thích vì sao phải sử dụng hợp lí và tiết kiệm điện năng”

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÀNH PHỐ HÀ NỘI PHÒNG GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO HUYỆN PHÚ XUYÊN TRƯỜNG THCS PHÚ YÊN ĐỊA CHỈ: Giẽ Thượng - Phú Yên - Phú Xuyên - Hà Nội ĐIỆN THOẠI: 0433793488 Email: [email protected] CUỘC THI VẬN DỤNG KIẾN THỨC LIÊN MÔN ĐỂ GIẢI QUYẾT TÌNH HUỐNG THỰC TIỄN DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC TÌNH HUỐNG: “GIỚI THIỆU SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG, GIẢI THÍCH VÌ SAO PHẢI SỬ DỤNG HỢP LÍ VÀ TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG” Môn học chính: Công nghệ 8 Các môn tích hợp: Toán học, Vật lí, Hóa học, Địa lí, Sinh học, Giáo dục công dân THÔNG TIN VỀ HỌC SINH  Họ và tên: Đào Thị Trà My  Ngày sinh: 02/05/2001 - Lớp: 8B CÁC MÔN TÍCH HỢP: TOÁN HỌC, VẬT LÍ, HÓA HỌC, CÔNG NGHỆ, ĐỊA LÍ, SINH HỌC, GIÁO DỤC CÔNG DÂN BÀI: GIỚI THIỆU SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG - GIẢI THÍCH VÌ SAO PHẢI SỬ DỤNG HỢP LÍ VÀ TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG I.TÌNH HUỐNG: Vào ngày chủ nhật vừa qua, nhà trường tổ chức cho chúng em đi thăm quan, học tập tại nhà máy thủy điện Hòa Bình. Đúng là “trăm nghe không bằng một thấy”, nhà máy thủy điện Hòa Bình - một quần thể kiến trúc hoành tráng hòa quyện giữa thiên nhiên hùng vĩ và con người - Một công trình công nghiệp khổng lồ, môt địa điểm du lịch đẹp, thân thiện với môi trường. Đây là một chuyến đi bổ ích và lí thú, giúp em có hiểu biết thực tiễn về sản xuất điện ở nhà máy thủy điện, là một học sinh với kiến thức đã được học của mình qua các môn học em muốn giới thiệu: Sản xuất Điện năng - giải thích vì sao chúng ta phải sử dụng hợp lí và tiết kiệm điện năng. II. MỤC TIÊU: + Dựa vào kiến thức các môn: Toán học, Vật Lí, Hóa học, Công nghệ hiểu được nguyên lí vận hành các nhà máy điện. + Dựa vào kiến thức các môn: Toán học, Vật Lí, Hóa học, Công nghệ, Địa lí, Sinh học biết được quá trình sản xuất điện năng (thuận lợi, khó khăn và tiềm năng phát triển ngành công nghiệp điện) ở nước ta hiện nay. + Giáo dục, tuyên truyền ý thức sử dụng hợp lí, tiết kiệm điện năng để tiết kiệm tài nguyên của đất nước, để bảo vệ môi trường. + Tuyên truyền quảng bá hình ảnh Việt Nam qua các địa điểm du lịch, danh lam thắng cảnh. III. TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN VIỆC GIẢI QUYẾT TÌNH HUỐNG 1.Điện năng là gì? 2. Vai trò của điện năng trong sản xuất và đời sống 3. Quá trình sản xuất điện năng ở: + Nhà máy nhiệt điện + Nhà máy thủy điện + Nhà máy điện nguyên tử + Các trạm phát điện: năng lượng gió, năng lượng mặt trời… 4. Đánh giá chi phí sản xuất, ảnh hưởng đến nguồn tài nguyên, môi trường, hệ sinh thái của các nhà máy điện qua đó giải thích vì sao phải sử dụng hợp lí và tiết kiệm điện năng. 5. Tiềm năng phát triển ngành công nghiệp điện ở nước ta, kết hợp một số công trình thủy điện là địa điểm du lịch. 6. Làm thế nào để sử dụng hợp lí và tiết kiệm điện năng. IV. PHẦN THUYẾT MINH Muốn kinh tế phát triển, đưa nước ta trở thành nước công nghiệp vào năm 2020 nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân, chúng ta đang tiến hành công cuộc công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước, một trong những vấn đề then chốt để đi đến thành công là phải có đủ điện năng. Từ thế kỉ XVIII. Nhà bác học người Mỹ Thomas Alva Edison (1847 – 1931) phát minh ra dòng điện nó là ngọn đuốc soi sáng và thổi bùng cuộc cách mạng khoa học – kĩ thuật ở các nước Anh, Pháp,Mỹ… Điện năng là năng lượng của dòng điện có vai trò đặc biệt quan trọng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất và đời sống. Điện năng là nguồn động lực, nguồn năng lượng cho các máy, thiết bị …trong công nghiệp, nông nghiệp…để sản xuất ra nhiều loại hàng hóa, lương thực, thực phẩm….Nhờ có điện năng, quá trình sản xuất được tự động hóa góp phần giải phóng sức lao động của con người. Các máy móc, thiết bị …trong y tế, giáo dục, văn hóa, thể thao, giao thông vận tải, thông tin, trong gia đình …thực sự nâng cao chất lượng đời sống người dân và làm cho cuộc sống con người có đầy đủ tiện nghi, văn minh hiện đại hơn. “Năng lượng không tự nhiên sinh ra, không tự nhiên mất đi, nó chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác” – Dựa vào định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng người ta đã sản xuất điện năng từ các dạng năng lượng nào? Sản xuất điện năng là giai đoạn đầu tiên trong quá trình cung cấp điện năng đến người tiêu dùng, các giai đoạn tiếp theo là truyền tải và phân phối điện năng. Thực chất của sản xuất điện năng là sự biến đổi các dạng năng lượng khác sang năng lượng điện, dòng điện xuất hiện sau khi lưới điện được nối với mạng tiêu thụ. Các hình thức sản xuất điện năng: + Với Tuabin: Trong các nhà máy điện + Với động cơ píttông Các máy phát điện nhỏ hoạt động với động cơ pít tông (động cơ đốt trong), nhiên liệu dầu diesel, khí sinh học hay khí thiên nhiên. + Bảng tế bào quang điện voltaic: Các tế bào này chuyển đổi năng lượng mặt trời trực tiếp thành dòng điện, các vật liệu bán dẫn khi nhận năng lượng ánh sáng mặt trời giải phóng electron và tạo ra dòng điện + Phản ứng hóa học: Trong các pin, ắc quy hay tế bào nhiên liệu năng lượng hóa được lưu bên trong qua các phản ứng hóa học biền đổi thành điện năng. Máy phát điện đơn giản nhất giúp chúng ta dễ hình dung là Điamô xe đạp. Khi ta đạp xe chân ta đã tác dụng một lực làm quay máy phát điện phát ra điện năng(đèn sáng). Vậy là cơ năng đã biến đổi thành điện năng. Điện mà chúng ta dùng ở nhà, lớp học, các nhà máy, xí nghiệp…được sản xuất từ các nhà máy điện. Trong các nhà máy điện, các dạng năng lượng như nhiệt năng, thủy năng, năng lượng nguyên tử….được chuyển hóa thành điện năng. Hiện nay ở nước ta có 2 nguồn sản xuất điện năng chủ yếu đó là thủy điện và nhiệt điện. Nhiệt điện chủ yếu từ 3 nguồn: nhiệt điện than, nhiệt điện khí và nhiệt điện dầu. Thời gian gần đây một số dự án sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo như gió và mặt trời được ứng dụng nhiều hơn, góp phần tạo thêm nguồn cung cấp điện năng. Năm 2010 theo báo cáo của tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) trong đó thuỷ điện chiếm tỷ trọng là 38%, nhiệt điện là 56%, diesel và nguồn điện nhỏ khác là 2% và điện nhập khẩu là 4%. Điện nhập khẩu Nguồn điện nhỏ Thủy điện Nhiệt điệ n Ở nhà máy nhiệt điện, người ta đốt than hoặc khí đốt trong các lò hơi. Nhiệt năng của than đun nóng nước để biến thành hơi. Hơi nước ở nhiệt độ cao và áp suất lớn có sức đẩy rất mạnh, làm quay những bánh xe của tua bin hơi. Tua bin hơi quay máy phát điện. Máy phát điện tạo ra điện năng. Vậy là nhiệt năng của than hay khí đốt biến đổi thành điện năng. Xây dựng nhà máy nhiệt điện là đơn giản hơn cả, nguồn nguyên liệu chủ yếu là than và khí đốt. Người ta thường chọn địa điểm xây dựng ở gần mỏ than, khí đốt (hoặc đường vận chuyển thuận tiện), gần nguồn nước và xa khu dân cư vì trong quá trình vận hành nhà máy thải ra môi trường một lượng rất lớn bụi tro và khí độc hại CO2 ; SO2 ; CO … ảnh hưởng đến môi trường sinh thái và sức khỏe con người như các bệnh về hô hấp. Lượng CO2 là khí tạo hiệu ứng nhà kính làm cho trái đất nóng lên… Việt Nam của chúng ta là nước giàu khoáng sản trong đó có than và khí đốt nhưng việc xây dựng nhà máy nhiệt điện có phải là giải pháp lâu dài, liệu than và khí đốt có còn nhiều cho 50 năm, 100 năm, 200 năm….nữa để sản xuất điện năng. Chính vì vậy phải sử dụng hợp lí và tiết kiệm điện năng chính là tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường sống của chính chúng ta. Xây dựng nhà máy nhiệt điện ngoài nhiên liệu là than và khí đốt người ta còn tận dụng các nguồn nhiên liệu khác như vỏ trấu, nước ta là nước đứng thứ hai thế giới về xuất khẩu gạo nên một lượng lớn vỏ trấu thải ra môi trường, xây dựng nhà máy nhiệt điện trấu tại khu công nghiệp chế xuất Trà Nóc – Cần Thơ, mặc dù công suất nhỏ nhưng ý nghĩa về kinh tế và bảo vệ môi trường là rất lớn. Ngoài vỏ trấu ra có còn tận dụng được nguyên liệu nào khác khi chương trình nông thôn mới tạo ra các cánh đồng mẫu lớn, sau mỗi vụ mùa thu hoạch một lượng lớn rơm, rạ thải ra các bác nông dân đem đốt làm khói bụi mù mịt, ô nhiễm môi trường thậm chí còn gián tiếp gây tai nạn giao thông nếu đốt rơm ven đường. Dùng rơm, rạ làm nhiên liệu có sản xuất được điện năng?. Để có nhà máy thủy điện, người ta xây dựng các đập nước và ống dẫn nước, Năng lượng của dòng nước(thủy năng) làm quay các bánh xe của tua bin nước. Tua bin nước quay máy phát điện tạo ra điện năng. Việt Nam nằm ở vùng nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, mưa nhiều, lượng mưa trung bình năm khoảng 1500 mm đến 2000 mm, mưa theo mùa. Hệ thống sông ngòi rất đa dạng, phong phú, nhiều sông ngắn và dốc, nhiều thác ghềnh, trải khắp cả nước, do đó tiềm năng về thủy điện là rất lớn. Việc xây dựng nhà máy thủy điện mục đích chính là lấy điện song còn có chức năng khác cũng rất quan trọng đó là điều tiết nước cho sinh hoạt và sản xuất. Nếu không có nhà máy thủy điện về mùa mưa, dưới hạ lưu thường gây ra lụt lội ngược lai về mùa khô thì lại thiếu nước để sản xuất nông nghiệp. Các hồ đập của nhà máy thủy điện làm giảm lũ lụt về mùa mưa và cung cấp nước về mùa khô. Nhà máy thủy điện không có chi phí cho nhiên liệu vì năng lượng của dòng nước sẵn có được thiên nhiên ban tặng, và không làm ô nhiễm không khí như nhà máy nhiệt điện song xây dựng nhà máy thủy điện khó khăn và tốn kém hơn nhiều từ khi đo đạc, khảo sát địa chất, lưa chọn vị trí ….Quá trình xây dựng mất hàng chục năm, phải chặt phá hàng ngàn ha rừng, đào hàng triệu mét khối đất đá để xây đập nước ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường, đến hệ sinh thái rừng, hệ sinh thái cả vùng rộng lớn mà sông cung cấp nước. Nhà máy thủy điện Hòa Bình được xây dựng tại Hồ Hòa Bình, trên sông Đà, tỉnh Hòa Bình – một trong những nhà máy thủy điện lớn được xây dựng sớm nhất nước ta (từ năm 1979 khánh thành năm 1994). Nhà máy do Liên Xô giúp đỡ xây dựng và vận hành. gồm 8 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 245.000 kilowatt. Sản lượng điện hàng năm là 8,16 tỷ kilowatt giờ (KWh). là nguồn cung cấp điện chủ lực của hệ thống điện Việt Nam. Nhà máy thủy điện Hòa Bình Sông Đà là một trong ba phụ lưu chính của hệ thống sông Hồng chiếm 55% lượng nước. Công trình thủy điện Hòa Bình góp phần quan trọng vào việc phòng chống lũ lụt, cung cấp nước tưới cho sản xuất nông nghiệp ỏ vùng hạ lưu trong đó có vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng nhất là trong mùa khô, cung cấp nước sinh hoạt cho thủ đô Hà Nội. Điều tiết mực nước sông đồng thời đẩy nước mặn ra xa các cửa sông. Ngoài ra công trình góp phần cải thiện việc đi lại bằng đường thủy ở cả thượng lưu và hạ lưu. Năm 2004 công trình tượng đài chiến thắng Điện Biên Phủ được vận chuyển chủ yếu bằng con đường này. Song từ khi vận hành nhà máy thủy điện Hòa Bình trên sông Đà nước của sông Hồng không còn đỏ lặng phù sa như tên gọi của nó, đất đai vùng đồng bằng sông Hồng không còn được bồi đắp nhiều bởi lượng phù sa màu mỡ, phù sa của sông đi đâu? Nó bị lắng lại ở lòng hồ. Tuổi đời của nhà máy thủy điện được bao nhiêu năm? Theo tính toán của các nhà khoa học nhà máy vận hành khoảng 100 năm do đất trong lòng Hồ Hòa Bình đầy lên… và có một chi tiết rất thú vị là có một bức thư “Thư gửi thế hệ năm 2100” của thế hệ những người dũng cảm, kiên cường xây dựng Nhà máy Thủy điện, với bàn tay và khối óc của mình họ đã chinh phục thiên nhiên, bắt dòng nước hung dữ phải phục vụ đời sống của con người, nội dung bức thư vẫn còn là một bí mật được cất giữ cẩn thận ở nhà máy bao giờ nhà máy ngừng hoạt động mới được đọc. Bạn hãy tưởng tượng sự khó khăn, vất vả thậm chí cả hy sinh xương máu của những người xây dựng nhà máy thủy điện làm nên một trong những công trình vĩ đâị của thế kỉ XX và ý nghĩa của việc sản xuất ra điện năng để tham gia đoán xem nội dung bức thư nói gì nhé! Nhà máy Thủy điện Hòa Bình là một công trình kiến trúc đồ sộ thể hiện ý trí chinh phục thiên nhiên của con người. Là một biểu tượng của tình hữu nghị giữa nhân dân, chính phủ hai nước Việt Nam và Liên Xô (cũ). Hiện nay là một địa điểm du lịch đẹp, nơi thăm quan, học tập bổ ích của thế hệ trẻ. Với năng lượng đầu vào là thủy năng sẵn có ở nước ta có hàng trăm nhà máy thủy điện lớn, nhỏ nhưng cũng chỉ cung cấp được khoảng 38% điện cho sản xuất và sinh hoạt. Khó khăn của nhà máy thủy điện nói chung là sản xuất điện phụ thuộc vào khí hậu. Đến mùa khô mực nước của nhiều hồ đập xuống đến “mực nước chết”nên không thể vận hành hết được công suất, ngược lại về mùa mưa nếu hồ đập không an toàn lại là mối nguy hại cho cả vùng hạ lưu gây ngập lụt nghiêm trọng khi xả lũ.Vậy sử dụng hợp lí và tiết kiệm điện năng là việc làm cần thiết và thường xuyên của tất cả chúng ta đặc biệt vào mùa khô góp phần giảm chi phí để sản xuất năng lượng điện và không làm ảnh hưởng đến môi trường – hệ sinh thái rừng, hệ sinh thái nước… Với sự phát triển như vũ bão của khoa học kĩ thuật, các nhà khoa học tìm ra nguyên tố phóng xạ, cho tới ngày nay đây là nguồn năng lượng dồi dào, siêu rẻ cho sản xuất điện năng. Ở nhà máy điện nguyên tử, năng lượng nguyên tử của chất phóng xạ như Urani…đun nóng nước. Nước biến thành hơi làm quay tua bin hơi, tua bin hơi quay máy phát điện tạo ra điện năng. Các nhà máy nhiệt điện, thủy điện, điện nguyên tử có khả năng sản xuất điện cho công suât lớn. Điện năng toàn cầu từ: - Thiên nhiên hóa thạch(Nhiệt điện): 64% - Năng lượng hạt nhân: 17% - Thủy điện: 18% - Năng lượng tái tạo: 1% Năm lượng hạt nhân Năng lượng tái tạo Thủy điện Nhiệt điện Sản xuất điện từ năng lượng hạt nhân vẫn còn mới ở Việt Nam. Nước ta đang có kế hoạch xây dựng nhà máy điện nguyên tử ở tỉnh Ninh Thuận, nhà máy điện loại này được xây dựng ở các nước có nền khoa học tiên tiến, công nghệ hiện đại từ cách đây vài chục năm như Nhật Bản, Đức, Mĩ, Liên xô(cũ)…. Điện nguyên tử là BẠN hay là THÙ ? Đó là câu hỏi đặt ra cho các quốc gia trên thế giới khi đã và sắp xây nhà máy điện nguyên tử. Là BẠN khi nguồn năng lượng đầu vào dồi dào, vô tận, sản xuất ra điện công suất lớn, giá thành rẻ, ít gây ô nhiễm, ảnh hưởng đến môi trường như hai loại nhà máy nhiệt điện và thủy điện. Nhưng là THÙ – thật đau thương khi lịch sử ngành điện thế giới ghi lại sự cố ở nhà máy điện Trec – nô – bưn (Liên xô cũ) năm 1986 làm cho môi trường bị hủy hoại, tàn phá, sức khỏe con người bị ảnh hưởng nghiêm trọng do bị rò rỉ chất phóng xạ, mới đây thôi thảm họa động đất - sóng thần vào tháng 3 năm 2011 tại Nhật Bản làm rung trấn nhà máy điện hạt nhân Fukosima làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe người dân sống xung quanh, chi phí xử lí vô cùng tốn kém, khó khăn. Vậy muốn điện nguyên tử thật sự là BẠN đòi hỏi con người phải làm chủ khoa học kĩ thuật, công nghệ từ khi khảo sát, chọn vị trí – yếu tố địa lí cực kì quan trọng, khâu thiết kế, vận hành… phải tuyệt đối chính xác. Ngoài các nhà máy điện kể trên còn có các trạm phát điện dùng năng lượng gió, năng lượng mạt trời – sử dụng pin mặt trời để thắp sáng, làm nóng nước….Ở một số nước đã có nghiên cứu trạm phát điện dùng năng lượng sóng biển….Các trạm phát điện trên mặc dù có công suất nhỏ song nguồn năng lượng đầu vào là vô tận và đặc biệt không làm ảnh hưởng đến môi trường. Các nguồn năng lượng: Ánh sáng mặt trời, gió, sóng biển…được coi là nguồn năng lượng xanh – năng lượng tái tạo. Xu thế phát triển ngành công nghiệp điện hiện nay và trong tương lai là sử dụng năng lượng tái tạo dần thay thế sản xuất điện từ nhiên liệu hóa thạch và thủy điện. Việt Nam nằm trải dài từ vĩ tuyến 8034, B đến 230 23, B , khí hậu ảnh hưởng sâu sắc của gió mùa, có bờ biển dài trên 2360 km, diện tích biển trên 1 triệu km 2 có tiềm năng phát triển ngành công nghiệp điện từ nguồn năng lượng tái tạo là rất lớn. Điện năng có vai trò quan trọng là nguồn động lực, nguồn năng lượng cho sản xuất và đời sống, góp phần thúc đẩy kinh tế - xã hội phát triển, làm cho cuộc sống của con người có đầy đủ tiện nghi, văn minh hiện đại hơn. Quá trình sản xuất điện năng cần chi phí rất tốn kém, có ảnh hưởng sâu sắc đến môi trường, hệ sinh thái rừng, đất, nước…Chính vì vậy mọi ngành, mọi người luôn luôn cần phải có ý thức sử dụng hợp lí và tiết kiệm điện năng ở mọi lúc, mọi nơi chính là tiết kiệm tài nguyên của đất nước và góp phần bảo vệ môi trường sống của chính chúng ta. Thế nào là sử dụng hợp lí điện năng đó là bài toán khó đặt ra cho toàn xã hội trong quá trình sản xuất, truyền tải điện năng, sản xuất thiết bị, máy móc…tiêu thụ điện. Cần tuyên truyền sâu rộng cho tất cả mọi người đều có ý thức tiết kiệm điện năng thông qua các chương trình hành động như: Hưởng ứng Giờ Trái Đất, “Hãy tắt điện trước khi ra khỏi phòng” hay “ Hãy tắt khi không sử dụng”…Một hành động nhỏ song có ý nghĩa lớn lao. V. Ý NGHĨA CỦA VIỆC GIẢI QUYẾT TÌNH HUỐNG Vận dụng những kiến thức đã học trong đó là đặc biệt là bài: Vai trò của điện năng trong sản xuất và đời sống – Môn Công Nghệ 8 đã giúp cho các thế hệ học sinh chúng em có những hiểu biết quan trọng về sản xuất điện năng qua đó em mong muốn tất cả mọi người đều có nhận thức thật sâu sắc về sử dụng hợp lí và tiết kiệm điện năng. Phú Yên, ngày 15 tháng 12 năm 2014 Người viết Đào Thị Trà My