Propozycje metodyczne „Wokół energetyki” Przygotowała Katarzyna Mijakowska

Wiedza: Źródła energii: konwencjonalne i niekonwencjonalne Tendencje zmian w wykorzystaniu źródeł energii i prognozy Miejsca wydobycia surowców energetycznych na świecie i w Polsce Struktura produkcji energii w różnych państwach świata Wady i zalety każdego ze źródeł energii

Źródło: „Energia i jej związki ze środowiskiem” Broszura dla nauczycieli, grudzień 1998 r Henryk Gaj Energia niezbędna jest ludziom przy zaspokajaniu ich potrzeb bytowych (np.: ogrzewanie pomieszczeń, gotowanie potraw, transport indywidualny), przy produkcji dóbr materialnych (np.: stali, nawozów sztucznych, materiałów budowlanych, samochodów, ubrań, itp.) oraz przy świadczeniu różnego typu usług (np.: przewozy osób i towarów, pranie odzieży, naprawy różnego rodzaju, itp.). Używa się do tych celów energii pod różnymi postaciami. Energię, jej nośniki i źródła klasyfikować można stosując różne kryteria klasyfikacji. I tak np. można wyróżnić: a) z punktu widzenia stopnia przetworzenia energii: energię pierwotną lub nośniki energii pierwotnej - występujące w przyrodzie w sposób naturalny w postaci kopalin (np.: węgiel, ropa naftowa, gaz ziemny), lecz również, energia płynących rzek, energia promieniowania słonecznego, energia wiatru, biomasa, itp. oraz energię przetworzoną lub wtórne nośniki energii - przetworzone przez człowieka nośniki energii pierwotnej, np.: energia elektryczna, paliwa stałe jak koks, płynne jak benzyna, olej napędowy itp.; b) ze względu na wyczerpywalność zasobów pierwotnych nośników energii: energię pochodzącą ze źródeł odnawialnych - takich, które regenerują się wystarczająco szybko i których zasoby nie wyczerpują się w skutek eksploatacji uzupełniane bieżąco energią padającego stale na ziemię promieniowania słonecznego; do tej kategorii zaliczamy np. energię promieniowania słonecznego wykorzystywaną w sposób bezpośredni do podgrzewania wody lub ogrzewania pomieszczeń, energię wiatru, energię rzek, energię geotermalną gorącego wnętrza ziemi, itp. oraz, energię pochodzącą ze źródeł nieodnawialnych - których zasoby są ograniczone które wyczerpują się w miarę eksploatacji; do tej kategorii zaliczamy wszystkie paliwa kopalne: węgiel, ropę naftową, gaz ziemny oraz uranowe paliwo jądrowe;

c) ze względu na fizyczny stan skupienia : paliwa stałe - np.: węgiel kamienny, węgiel brunatny, torf, drewno opałowe, koks, paliwa ciekłe - np.: benzyna, olej opałowy, olej napędowy, nafta, paliwa gazowe - np.: gaz ziemny (naturalny) i różne gazy sztucznie wytworzone jak np.: koksowniczy, miejski, czadnicowy, wielkopiecowy, ze względu na fizyczną naturę energii: energię chemiczną zawartą w różnego rodzaju paliwach, które podczas spalania łączą się z tlenem atmosferycznym, a ich energia przechodzi w postać energii cieplnej spalin, energię cieplną, udzielaną przez gorące spaliny różnego rodzaju tzw. mediom energetycznym lub materiałom jak np.: gorącej wodzie, przegrzanej parze wodnej, rozgrzanej stali poddawanej przeróbce plastycznej itp. oraz różne rodzaje energii mechanicznej, jak np. energia kinetyczna związana z ruchem ciał materialnych lub energia potencjalna związana z przyciąganiem grawitacyjnym. Do tej kategorii zaliczyć można również energię elektryczną. Ta powszechnie stosowana klasyfikacja wprowadza porządek pojęciowy do rozważań na temat energii i jej praktycznych zastosowań. Klasyfikacja ta będzie używana w dalszej części całego materiału.

Na podstawie tabeli sporządź diagram strukturalny wykorzystania źródeł energii odnawialnej w Polsce. Źródło: EC BREC

Struktura źródeł energii elektrycznej – Polska i UE W Unii Europejskiej głównym źródłem elektryczności są elektrownie jądrowe – czyste, bezpieczne, nie powodujące efektu cieplarnianego i dające tanią elektryczność... Polska opiera się na spalaniu węgla – a to zatruwa nieuchronnie atmosferę Źródło: Instytut Energii Atomowej, Świerk

Umiejętności: - Analizowanie, porównywanie danych statystycznych, wyciąganie wniosków Formułowanie prawidłowości Interpretowanie informacji przedstawionych w formie graficznej Przedstawianie danych w formie graficznej Podawanie przyczyn zjawisk Podawanie skutków zjawisk Ocena wpływu na środowisko Projektowanie działań - Prognozowanie zmian

Porównanie różnych typów wykresów: kolumnowy skumulowany, kolumnowy skumulowany ze skalą czasową, punktowy, warstwowy skumulowany Źródło danych: Energy International Administration Official Energy Statistics from the U.S.Goverment) www.eia.doe.gov

Różne możliwości graficzne

Jednostki 1 MJ (mega dżul) = 106 J (dżul) 1 TJ (tera dżul) = 1012 J (dżul) 1 EJ (eksa dżul) = 1018 J (dżul)

Na podstawie tabeli sporządź diagram strukturalny zużycia energii na świecie: * kołowy * prostokątny * kwadratowy Źródło: EC BREC Źródło: EC BREC

1.Opisz zmiany zużycia każdego z przedstawionych nośników energii oraz prognozy zmian. 2. Porównaj wielkość zużycia nośników pomiędzy sobą. 3. Na podstawie danych zawartych na wykresach określ tendencje zmian dotyczące: a) zużycia ropy naftowej do 2000 r. i prognozowanego do 2025 r. podaj czynnik warunkujący te zmiany b) zużycia węgla do 2000 r. i prognozowanego do 2025 r. podaj czynnik warunkujący te zmiany źródło:Energy International Administration (Official Energy Statistics from the U.S.Goverment) www.eia.doe.gov

Określ tendencje zmian w zużyciu nośników energii w XXI i XXII wieku. Źródło: EC BREC

Produkcja energii elektrycznej według rodzajów elektrowni w wybranych krajach Kraje cieplne wodne jądrowe geotermalne w % w 1999 r. St. Zjedn. Ameryki 71,2 8,9 19,4 0,5 Japonia 60,9 8,8 29,9 0,4 Francja 11,0 14,5 74,3 0,2 W. Brytania 70,9 3,1 26,0 0,0 Rep. Płd. Afryki 92,0 1,7 6,3 - Australia 91,6 8,4 Polska 96,9 Norwegia 0,6 99,4 Niemcy 65,9 4,2 Meksyk 79,0 14,3 2,5 Wenezuela 27,5 72,5 1. Porównaj i uzasadnij produkcję energii elektrycznej w wybranych krajach: pochodzącą z energii rzek w Polsce i Norwegii …………………………………………………………………………………………….. pochodzącą z rud uranu we Francji i RPA pochodzącą z węgla kamiennego w Polsce i Niemczech pochodzącą z wód podziemnych w Australii i Meksyku Źródło danych: Świat w liczbach

Światowe zasoby gazu ziemnego według państw na 1.01.2005 r. kraj Rezerwy tryliony (10¹²)m³ % świata Świat 171,0 100 Rosja 47,6 27,8 Iran 15,6 Katar 25,8 Arabia Saudyjska 6,7 ZEA 6,0 3,5 St. Zjedn. Ameryki 5,4 3,1 Nigeria 5,0 2,9 Algieria 4,6 2,7 Wenezuela 4,3 2,5 Irak 1,8 Indonezja 1,5 Malezja 0,8 0,5 Norwegia 2,1 1,2 Turkmenistan Uzbekistan 2,0 Kazachstan 1,9 1,1 Holandia Kanada 1,7 1,0 Egipt 1,6 0,9 Ukraina 0,7 Reszta świata 18,4 10,7 1. Oblicz % udział Kataru i Arabii Saudyjskiej 2. Oblicz rezerwy Iranu w m³ 3. Zaznacz kolorem na mapie konturowej świata 20 państw o największych rezerwach gazu. 4. Sporządź kartodiagram obrazujący wielkość rezerw dla 4 pierwszych państw źródło: Energy International Administration (Official Energy Statistics from the U.S.Goverment) www.eia.doe.gov

Który kraj ma największy udział produkcji energii ze źródeł odnawialnych. Który kraj dokona największego wzrostu w % udziale energii ze źródeł odnawialnych Oceń sytuację Polski na tle krajów Unii Europejskiej w produkcji energii ze źródeł odnawialnych. Źródło danych: Główny Inspektorat Ochrony Środowisko www.gios.gov.pl %

Porównaj tempo wzrostu produkcji energii elektrycznej w regionach A i B, sformułuj ogólny wniosek. Podaj uzasadnienie zaobserwowanej tendencji zmian. Źródło danych: Word Energy Council, http://polishmc.wec.ien.com.pl/opracowanie/s2004_01,pdf

OECD Organizacja Współpracy Gospodarczej i Rozwoju Organisation for Economic Co-operation and Development 30 wysoko rozwiniętych i demokratycznych państw, powstała 30 września 1961 r

Zaznacz na mapie konturowej świata różnymi kolorami państwa wymienione w grupie A i państwa wymienione w grupie B. Wskaż przyczyny, dla których zużycie energii elektrycznej na 1 mieszkańca uznaje się za wskaźnik rozwoju gospodarczego kraju Źródło danych: Word Energy Council http://polishmc.wec.ien.com.pl/opracowanie/s2004_01,pdf

Porównaj poziom cen paliw kopalnych między sobą oraz ich zmienność w latach. Źródło danych: Word Energy Council, http://polishmc.wec.ien.com.pl/opracowanie/s2004_01,pdf

Porównaj koszty wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych i nieodnawialnych. Sformułuj wniosek. Które ze źródeł odnawialnych mogą konkurować z nośnikami tradycyjnymi. Spróbuj przewidzieć tendencje zmian w proporcjach kosztów wywarzania energii ze źródeł nieodnawialnych do odnawialnych w najbliższych 50 latach. Podaj 2 argumenty. Źródło: broszura dla nauczycieli

Ziemia nocą – zdjęcie satelitarne

Porównaj strukturę i tempo wzrostu zużycia energii każdego z regionów do świata, oraz regionów między sobą. Podaj przyczyny różnic. źródło: Energy International Administration (Official Energy Statistics from the U.S.Goverment) www.eia.doe.gov Europa Afryka Azja Bliski Zachodnia kraje rozwijające się Wschód

Porównanie struktury zużycia energii Europy Zachodniej i świata Wymień nośniki energii, w których zmiany zużycia w Europie Zachodniej mają inny kierunek niż na świecie. Wyjaśnij podając przyczyny. źródło: Energy International Administration (Official Energy Statistics from the U.S.Goverment) www.eia.doe.gov

Ile znaczy Twoje działanie Pomyśl tylko Nie masz żadnego wpływu na swoje otoczenie To nieprawda, że Zmieniamy nasze nawyki Pożegnamy się z paliwami kopalnymi Zmienimy nasz transport i przemysł Jesteśmy przekonani, że Ludzie nie nauczą się działania w imię wspólnego dobra I niech nam nikt nie wmawia, że Jesteśmy w stanie dokonać rzeczy wielkich Wystarczy spojrzeć na dzieje ludzkości, by przekonać się, że Bezmyślność i nieodpowiedzialność są wpisane w nasz charakter To przecież nieprawda, że Potrafimy zmobilizować naszą kreatywność i odpowiedzialność

Wymień źródła energii i regiony, w których zmiany zużycia mają inny kierunek niż zmiany na świecie. Wyjaśnij przyczyny tego faktu dla każdego regionu. źródło: Energy International Administration Official Energy Statistics from the U.S.Goverment) www.eia.doe.gov

Źródło: Główny Inspektorat Ochrony Środowiska Porównaj strukturę zużycia poszczególnych nośników energii w Polsce ze światem. Diagramy strukturalne Źródło: Energy International Administration Źródło: Główny Inspektorat Ochrony Środowiska

Porównaj strukturę zużycia poszczególnych nośników energii w Polsce ze światem Diagramy słupkowe Źródło: Główny Inspektorat Ochrony Środowiska Źródło: Energy International Administration

Wymień 3 największe źródła energii odnawialnej w 2002r. w Polsce Wymień 3 największe źródła energii odnawialnej w 2002r. w Polsce. Wymień 3 źródła, w których w latach 1999 – 2002 nastąpił największy przyrost energii POLSKA Źródło: EC BREC

Określ zależności istniejące pomiędzy wielkością wytwarzanego dochodu narodowego a zużyciem energii w Polsce i w USA. Źródło: Energia – broszura dla nauczycieli Źródło: Główny Inspektorat Ochrony Środowiska Źródło: broszura dla nauczycieli

Porównaj PKB na 1 mieszkańca i zapotrzebowanie na energię elektryczną Polski z 15 krajami „starej” UE. Określ związek pomiędzy PKB ze zużyciem energii elektrycznej. Źródło: Instytut Energii Atomowej http://www.iea.cyf.gov.pl/energetyka.html    Zależność PKB na mieszkańca rocznie w US$ (ceny 2000 r.) obliczonej wg siły nabywczej (PPP) od zapotrzebowania na energię elektryczną (netto) dla wybranych krajów europejskich

Scharakteryzuj pozycję Polski na tym wykresie Scharakteryzuj pozycję Polski na tym wykresie. Wytłumacz położenie USA i Kanady na wykresie w porównaniu z innymi krajami wysokorozwiniętymi. Źródło: broszura dla nauczycieli

Zadanie z matury próbnej 2001 (autorzy: J. Angiel, K. Mijakowska)

Postawy: Przekonanie o: potrzebie oszczędzania energii, potrzebie zmniejszenia konsumpcji dóbr naturalnych, możliwości dokonywania wyborów przy zakupach np. sprawdzanie parametrów sprzętu domowego. - Kształtowanie świadomości dotyczącej kosztów jakie ponosi środowisko wskutek wzrastającej konsumpcji Kształcenie umiejętności kreowania własnych opinii w oparciu o rzetelne fakty (np. opinie o wadach i zaletach różnych elektrowni).

Drzewa decyzyjne

Oceń, czy postęp techniczny gwarantuje zmniejszenie zużycia energii i wynikających stąd zagrożeń dla środowiska. Oceń, czy używanie pralek i lodówek jest zgodne z ideą rozwoju zrównoważonego. Źródło: broszura dla nauczycieli

Autor: Krzysztof Kafel Źródło: broszura dla nauczycieli

Sprawdzian nr 1 „energetyka” grupa A 1.Na podstawie zamieszczonych opisów rozpoznaj źródło energii: w krajach Europy Zachodniej wydobycie tego surowca maleje, wzrasta natomiast w krajach pozaeuropejskich, np. w RPA ......................... duże złoża występują w USA i Meksyku. To źródło energii uznano za surowiec strategiczny. W latach 70-tych ograniczenie tego surowca wywołało tzw. kryzys energetyczny. ................................................... największy potencjał występuje w Afryce, jednak największe elektrownie bazujące na tym źródle znajdują się na innych kontynentach, głównie w Ameryce Południowej, potem w Kanadzie, USA, Rosji.......................... 2. Uzupełnij: energia biomasy pochodzi z ................................ 3. Wymień 1 zaletę i 1 wadę elektrowni atomowych ............................ 4. Dopisz surowiec energetyczny do którego pasują najwięksi producenci: Chiny, USA, Indie, RPA .......................................... Rosja, USA, Kanada, Wielka Brytania, Holandia ...................................... 5. Do podanych największy hydroelektrowni światowych dopisz państwo lub rzekę ( a przynajmniej kontynent ), gdzie jest położona: Bracka ........................................... Hoover......................................... Itaipu ..................................................

Grupa B 1. Na podstawie zamieszczonych opisów rozpoznaj źródło energii: Wzrost zainteresowania tym surowcem można tłumaczyć niższym kosztem i małą szkodliwością dla środowiska, w Europie w wydobyciu przodują Holandia i Wielka Brytania. W najbliższych latach należy oczekiwać wzrostu wydobycia w rejonie Zat. Perskiej................. stanowi podstawowe źródło energii na obszarze wschodnich Niemiec. Jego wydobycie bardzo degraduje środowisko........................................................... koszt produkcji energii jest względnie niski, natomiast koszt budowy elektrowni bardzo wysoki. We Francji ponad 70 % produkowanej energii pochodzi z tego źródła........................................................................ 2. Uzupełnij: energia geotermiczna pochodzi z .................................................. 3. Wymień 1 zaletę i 1 wadę elektrowni wodnych 4. Dopisz surowiec do którego pasują najwięksi producenci: Arabia Saudyjska, USA, Rosja, Iran .............................................. Niemcy, Rosja, USA, Australia, Polska ........................................... 5. Do podanych największy hydroelektrowni światowych dopisz państwo lub kontynent, gdzie jest położona: Guri ............................................ Krasnojarska .......................................... Grand Coulee ..................................................

Ropa naftowa Nizina Eufratu i Tygrysa Grupa A 6. Przyporządkuj odpowiednim surowcom energetycznym obszar ich wydobycia: Ropa naftowa Nizina Eufratu i Tygrysa Węgiel kamienny Zagłębie Donieckie Węgiel brunatny Płw. Jamał Gaz ziemny Zagłębie Podmoskiewskie 7. Wskaż główny czynnik lokalizacji i wykorzystywane źródło energii elektrownia w Rybniku.................................................................................. elektrowni w Koninie...................................................................................... elektrowni w Żarnowcu............................................................................... elektrowni w Połańcu …………………………………………………………….. 8. W tabeli podano wartości charakteryzujące produkcję energii elektrycznej w 1999r w Polsce, Francji, Brazylii i USA. Wpisz do tabeli odpowiednio nazwy krajów. Źródło: Świat w liczbach Państwo Udział w światowej produkcji energii elektrycznej w % Udział w krajowej produkcji energii elektrycznej w % Elektrownie wodne Elektrownie jądrowe 1,2 2,7 - 26,0 10,0 19,5 2,1 91,7 0,8 3,8 13,8 78,3

Ropa naftowa Bełchatów w Polsce Grupa B 6. Przyporządkuj odpowiednim surowcom energetycznym obszar ich wydobycia: Ropa naftowa Bełchatów w Polsce Węgiel kamienny Holandia z M. Północnego Węgiel brunatny Wenezuela i Zat.Meksykańska Gaz ziemny Zagłębie Appalaskie 7. Wskaż główny czynnik lokalizacji i wykorzystywane źródło energii petrochemii w Gdańsku.............................................................................. elektrowni w Solinie........................................................................................ elektrowni w Turoszowie........................................................................... elektrowni Dolna Odra ................................................................................... 8. W tabeli podano wartości charakteryzujące produkcję energii elektrycznej w 1999r w Polsce, Norwegii, Japonii, Belgii. Wpisz do tabeli odpowiednio nazwy krajów. Źródło: Świat w liczbach Państwo Udział w światowej produkcji energii elektrycznej w % Udział w krajowej produkcji energii elektrycznej w % Elektrownie wodne Elektrownie jądrowe 7,5 8,8 29,9 1,2 2,7 - 0,6 1,6 60,0 0,8 99,3

Sprawdzian nr 2 grupa A 1. Uzupełnij tabelę Rejon wydobycia państwo surowiec Zagłębie Damodar Zatoka PerskaZgłębie DonieckieZagłębie Kuźnieckie rejon Zatoki Meksykańskiej ZagłębiePodmoskiewskie 2. Uzupełnij tabelę Rejon wydobycia w Polsce miasto surowiec Zagłębie Turoszowskie Zachodnia Polska Zagłębie Podkarpackie Zagłębie Konińskie 3. Dopisz surowiec do którego pasują wymienieni najwięksi producenci Niemcy, Rosja, USA, Australia, Polska, ............................................. Rosja, USA, Kanada, W. Brytania, Holandia ......................................................... 4. Scharakteryzuj światowe perspektywy zapotrzebowania na ropę naftową i gaz ziemny. Uzasadnij swoją opinię. 5. Wymień 2 przyczyny i 2 skutki gospodarcze lub społeczne zamykania kopalni węgla w Polsce. Przyczyny 1 ............................................................................................ 2 ............................................................................................ Skutki 1 ............................................................................................... 2 ...............................................................................................

Grupa B 1. Uzupełnij tabelę Rejon wydobycia państwo surowiec Teksas i Nizina Zatokowa szelf Morza Północnego Zagłębie Johannesburga półwysep Jamał i Nizina Zachodniosyberyjska Zagłębie Appalaskie Zagłębie Fushun 2. Uzupełnij tabelę nazwa okręgu w Polsce miasto surowiec Zagłębie Podkarpackie Zagłębie Lubelskie Zagłębie Bełchatowskie Zagłębie Górnośląskie 3. Dopisz surowiec do którego pasują wymienieni najwięksi producenci Arabia Saudyjska, USA, Rosja, Iran ............................................. Chiny, USA, Indie, RPA ......................................................... 4. Scharakteryzuj światowe perspektywy zapotrzebowania na węgiel kamienny i brunatny. Uzasadnij swoją opinię. 5. Wymień 2 przyczyny i 2 skutki gospodarcze lub społeczne zamykania kopalni węgla w Polsce. Przyczyny 1 ............................................................................................ 2 ............................................................................................ Skutki 1 ............................................................................................ 2 ...............................................................................................

Źródła informacji Główny Inspektorat Ochrony Środowiska www.gios.gov.pl Europejskie Centrum Energii Odnawialnej EC BREC www.ecbrec.pl „Energia i jej związki ze środowiskiem” broszura dla nauczycieli wydanie specjalne 12.1998 r. przygotowana przez Fundację na rzecz Efektywnego Wykorzystania Energii Instytut Energii Atomowej, Świerk http://www.iea.cyf.gov.pl Nowa Era w szkole kwartalnik dla nauczycieli wrzesień nr 2/99 „Energia” „Odnawialne źródła energii w Polsce” Halina Świć artykuł w „Geografii w Szkole” 2/99 Energy Information Administration Official Energy Statistics from the U.S.Goverment) www.eia.doe.gov/ World Energy Council (Światowa Rada Energetyczna) http://polishmc.wec.ien.com.pl/opracowanie/s2004_01,pdf CIA http://www.cia.gov/cia/publications/

Życzę wielu twórczych pomysłów i satysfakcjonującej pracy !