Giải chuyên đề vật lí 10 – kết nối tri thức bài (13)

Bài 10: Năng lượng tái tạo số công nghệ thu lượng tái tạo Trang 72 A/ Câu hỏi đầu Câu hỏi trang 72 Chuyên đề Vật lí 10: Sự phát triển kinh tế - xã hội đòi hỏi ngày nhiều lượng, kéo theo biến đổi khí hậu nhiễm mơi trường tăng theo Ngày xuất nhiều dự án lượng tái tạo Làm khai thác nguồn lượng tái tạo thay lượng hóa thạch? Lời giải: - Để khai thác nguồn lượng tái tạo thay lượng hóa thạch: + Xây dựng nhà máy sản xuất pin mặt trời + Xây dựng trạm tuabin gió + Xây dựng nhà máy thủy điện B/ Câu hỏi I Năng lượng tái tạo lượng không tái tạo Câu hỏi trang 72 Chuyên đề Vật lí 10: Em kể tên số dạng nhiên liệu hóa thạch giải thích nguồn nhiên liệu lại nguồn lượng không tái tạo Lời giải: - Một số dạng nhiên liệu hóa thạch: + Than đá + Dầu mỏ - Nguồn nhiên liệu nguồn lượng khơng thể tái tạo chúng khơng thể bổ sung, làm lại thời gian ngắn mà phải hàng triệu năm hình thành II Vai trò lượng tái tạo III Các loại lượng tái tạo Trang 73, 74 Câu hỏi trang 73 Chun đề Vật lí 10: Hãy tìm hiểu thảo luận Có loại lượng tái tạo nào? Ưu nhược điểm chúng gì? Làm thu lượng tái tạo? Lời giải: Các loại lượng tái tạo: - Năng lượng Mặt Trời - Năng lượng nước - Năng lượng địa nhiệt - Năng lượng gió - Năng lượng từ sóng biển, đại dương - Năng lượng sinh khối Ưu điểm Nhược điểm - Là nguồn lượng sạch, thân thiện với - Chi phí đầu tư ban đầu cao mơi trường, gây nhiễm Có nhiều ứng - Hiệu suất hoạt động bị ảnh dụng từ nguồn lượng hữu ích, hưởng yếu tố thời tiết, thiên giúp tiết kiệm điện cho hộ gia đình, nhiên doanh nghiệp - Rất khó khăn để sản xuất lượng điện - Là nguồn lượng khơng sợ cạn kiệt, có lớn thể sử dụng cho nhiều nhu cầu vị trí khác - Chi phí nhiên liệu bảo dưỡng thấp, độ bền cao nhiều lần Để thu lượng tái tạo phải xây dựng hệ thống, thiết bị phù hợp với loại lượng: + Thu lượng gió cần hệ thống có tua bin gió + Thu lượng Mặt Trời cần hệ thống có pin mặt trời + Thu lượng nước cần hệ thống nhà máy thủy điện + Thu lượng sinh khối cần hệ thống phân hủy xác thực vật IV Một số công nghệ thu lượng tái tạo Thủy điện Câu hỏi trang 74 Chun đề Vật lí 10: Hãy tìm hiểu số nhà máy thủy điện Việt Nam: Kể tên ba nhà máy thủy điện có cơng suất lớn Nhận xét lợi ích nhà máy thủy điện mang lại nguy gây cân hệ sinh thái nhà máy thủy điện gây Tại nhà máy thủy điện chủ yếu xây dựng miền núi? Lời giải: - nhà máy thủy điện có cơng suất lớn: + Nhà máy thủy điện Sơn La (2400 MW) + Nhà máy thủy điện Hịa Bình (1920 MW) + Nhà máy thủy điện Lai Châu (1200 MW) - Lợi ích nhà máy thủy điện: + Không sử dụng lượng hóa thạch, sử dụng nguồn lượng gần vơ hạn + Tuổi thọ nhà máy thủy điện lớn nhà máy nhiệt điện + Chi phí nhân công để vận hành nhà máy thấp - Nguy gây cân hệ sinh thái nhà máy thủy điện gây ra: + Thay đổi dịng chảy nước ngun nhân gây nên xói lở bờ sông, nơi canh tác nông nghiệp người dân + Chất lượng nước vùng hạ lưu bị giảm sút + Người nơng dân khơng có đủ nước cho hoạt động nông nghiệp + Hệ sinh thái sinh vật nước bị thay đổi + Ở cửa sông tượng xâm nhập mặn tăng lên + Những thay đổi gây tác động xấu nguồn lợi thủy sản Một số lồi khơng thể sống sót sinh kế ngư dân bị đe dọa Các nhà máy thủy điện chủ yếu xây dựng miền núi vùng có địa hình cao, bị cắt xẻ mạnh có nhiều sông lớn  thuận lợi để xây dựng nhà máy thủy điện Công nghệ nhiên liệu sinh học Trang 75 Câu hỏi trang 75 Chuyên đề Vật lí 10: Hãy tìm hiểu thảo luận cơng nghệ sản xuất khí sinh học: Chu trình sản xuất khí sinh học nào? Các yêu cầu thiết kế cơng trình khí sinh học nhỏ nào? Tại cần thực yêu cầu đó? Lời giải: Chu trình sản xuất khí sinh học mơ tả hình vẽ: - Năng lượng sinh học bắt nguồn từ trình chuyển đổi sinh khối, chất hữu dễ phân hủy có nguồn gốc từ thực vật, động vật - Nhiên liệu sinh học thu nhờ chuyển hóa sinh khối nhiên liệu dạng lỏng khí - Các yêu cầu thiết kế cơng trình khí sinh học nhỏ + Áp suất khí chiều dày lớp đất lấp vịm bể phân huỷ thiết bị nắp cố định phải tính tốn cho vịm bể khơng bị nứt vỡ làm việc + Các bể phải chịu tải trọng di động 200 kg/m2 + Tỉ lệ pha lỗng đảm bảo cho chất có hàm lượng chất khô - 10% phân động vật, 20 - 22% thực vật + Thời gian lưu phân động vật đảm bảo không nhỏ giá trị tương ứng với nhiệt độ qui định bảng sau: Vùng Nhiệt độ trung bình mùa đông (OC) Thời gian lưu (ngày) I 10 - 15 60 II 15 - 20 50 III > 20 40 + Thời gian lưu nguyên liệu thực vật qui định 100 ngày - Cần thực yêu cầu nhằm đảm bảo không gây ô nhiễm môi trường Công nghệ thu lượng mặt trời Trang 76 Câu hỏi trang 76 Chuyên đề Vật lí 10: Hãy tìm hiểu thảo luận Nhận xét lợi ích nhà máy mang lại Giải thích phần lớn dự án điện Mặt Trời Việt Nam tập trung nhiều miền Trung miền Nam Lời giải: Lợi ích nhà máy mang lại: + Tận dụng nguồn lượng tái tạo gần vô hạn + Tiết kiệm nguồn lượng không tái tạo + Bảo vệ, thân thiện với môi trường Phần lớn dự án điện Mặt Trời Việt Nam tập trung nhiều miền Trung miền Nam có số nắng trung bình 2.000 - 2.600 giờ/năm, cao so với số nắng trung bình Miền Bắc (1.500 - 1.700 nắng/năm) Công nghệ thu lượng gió Câu hỏi trang 76 Chun đề Vật lí 10: Tìm hiểu số mơ hình cánh quạt tuabin gió nhận xét ưu điểm, nhược điểm tuabin gió trục đứng tuabin gió trục ngang Lời giải: - Một số mơ hình cánh quạt tuabin gió: Tuabin gió trục đứng Tuabin gió trục ngang Ưu điểm - Có thể hoạt động với tốc độ gió - Hiệu suất cao hơn, tạo nhiều thấp không phụ thuộc vào điện hướng gió - Thiết kế truyền thống nên dễ dàng - Có trọng tâm thấp, ổn định, an lắp đặt bảo trì tồn, giảm nguy bị lật - Chiếm diện tích sử dụng nhỏ hơn, đặt nhiều nơi - Tạo tiếng ồn nhỏ Nhược điểm - Mất nhiều thời gian để tạo - Tạo tiếng ồn lớn điện - Phải lắp đặt cao để khơng có - Hiệu suất thấp hơn, tạo điện vật cản nên dễ bị lật - Cánh quạt lớn chiếm nhiều diện - Chi phí lắt đặt ban đầu cao tích Năng lượng đại dương Công nghệ thu lượng địa nhiệt Trang 77 Hoạt động trang 77 Chuyên đề Vật lí 10: Dự án chế tạo hệ thống thu lượng tái tạo Em tìm hiểu chế tạo máy phát điện gió đơn giản * Để thiết kế máy phát điện gió, em tìm hiểu trả lời câu hỏi sau: Nguyên lí hoạt động máy phát điện gió dựa tượng gì? So sánh mơ hình cánh quạt tuabin gió hiệu làm quay tuabin máy phát điện Thiết kế máy phát điện gió nào? * Để chuẩn bị chế tạo máy phát điện gió cần chuẩn bị vật liệu sau: - Một máy phát điện mô tơ điện chiều - Bộ xử lí hướng gió - Pin hệ thống điều khiển - Cánh quạt: có gió thổi qua, cánh quạt quay - Trụ đỡ: làm thép hình trụ ống nhựa * Nhiệm vụ: Sử dụng dụng cụ, tìm hiểu máy phát điện, lắp máy phát điện gió cho bóng đèn phát sáng * Chuẩn bị báo cáo gồm nội dung sau: - Nguyên lí hoạt động cách sử dụng sản phẩm - Bản phương án thiết kế cuối với cải tiến - Kết thử nghiệm sản phẩm Lời giải: Ngun lí hoạt động máy phát điện gió dựa truyền chuyển hóa lượng: - Động gió làm quay tua bin, chuyển hóa động thành điện - Tuabin gió đặt trụ cao để đón lượng gió giúp tốc độ quay tuabin nhanh bị luồng gió bất thường Khi có gió, cánh quạt quay làm quay tuabin máy phát điện, nhờ tạo điện So sánh mô hình cánh quạt tuabin gió hiệu làm quay tuabin máy phát điện - Một số mơ hình cánh quạt tuabin gió: tuabin gió trục ngang trục đứng - Tuabin gió trục ngang cho hiệu suất lớn so với tuabin gió trục đứng Sau bố trí thiết kế thí nghiệm xong hình vẽ HS tự chuẩn bị báo cáo với nội dung theo yêu cầu Trang 78 Em trang 78 Chuyên đề Vật lí 10: Nói số cơng nghệ thu lượng tái tạo thử chế tạo thiết bị sử dụng lượng tái tạo bếp mặt trời, máy phát điện gió Lời giải: - Cơng nghệ thu lượng tái tạo: + Thu lượng nhiệt mặt trời để đun nấu, làm nóng nước để sinh hoạt + Thu động gió để làm quay tuabin máy phát điện + Thu động sóng biển để tạo điện - Một số thiết bị sử dụng lượng tái tạo + Bếp lượng mặt trời: thiết bị gương cầu lõm thấu kính để hội tụ ánh nắng vào điểm cần đun nấu + Máy nước nóng lượng mặt trời  ... hỏi trang 76 Chuyên đề Vật lí 10: Hãy tìm hiểu thảo luận Nhận xét lợi ích nhà máy mang lại Giải thích phần lớn dự án điện Mặt Trời Việt Nam tập trung nhiều miền Trung miền Nam Lời giải: Lợi ích... + Thu lượng sinh khối cần hệ thống phân hủy xác thực vật IV Một số công nghệ thu lượng tái tạo Thủy điện Câu hỏi trang 74 Chuyên đề Vật lí 10: Hãy tìm hiểu số nhà máy thủy điện Việt Nam: Kể tên... lượng gió Câu hỏi trang 76 Chuyên đề Vật lí 10: Tìm hiểu số mơ hình cánh quạt tuabin gió nhận xét ưu điểm, nhược điểm tuabin gió trục đứng tuabin gió trục ngang Lời giải: - Một số mơ hình cánh