Đồng thời, những vấn đề môi trường gây ra do hoạt động của con người, trong đó có việc khai thác, sử dụng các nguồn năng lượng, đặc biệt là năng lượng hóa thạch, đã ảnh hưởng đến sự phát
Trang 1Chủ đề 2 tiết kiệm và hiệu quả
Trang 2Theo Ban Chỉ đạo Chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, Việt Nam đang đứng trước thách thức lớn về bài toán cân bằng năng lượng với nhu cầu tiêu thụ tăng trưởng đều đặn ở mức 2 con số mỗi năm Trong khi đó, việc thăm dò, khai thác các nguồn năng lượng truyền thống cũng như năng lượng mới, tái tạo còn rất hạn chế.
Bên cạnh đó, phát triển kinh tế và tăng nhu cầu sử dụng năng lượng đã làm các nguồn tài nguyên năng lượng bị khai thác với một tốc độ lớn và đang dần bị cạn kiệt Đồng thời, những vấn đề môi trường gây ra do hoạt động của con người, trong đó có việc khai thác, sử dụng các nguồn năng lượng, đặc biệt là năng lượng hóa thạch, đã ảnh hưởng đến sự phát triển cân bằng của Trái đất, mà hậu quả rõ rệt nhất là biến đổi khí hậu toàn cầu trong những năm gần đây.
Vì vậy, việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là sự quan tâm không chỉ của một cá nhân, một tổ chức, một quốc gia mà là của toàn thế giới, góp phần thực hiện các nguyên tắc phát triển bền vững của Trái đất.
Chủ đề 2 – “Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả” giúp học sinh biết sự tồn tại của năng lượng dưới các dạng khác nhau, phân biệt được năng lượng hóa thạch và năng lượng tái tạo, từ đó xây dựng ý thức sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, hướng tới sử dụng năng lượng sạch, góp phần bảo vệ môi trường và các nguồn tài nguyên thiên nhiên.
Chủ đề này cũng giúp các thầy cô giáo biết cách phân bổ thời lượng, lồng ghép, tích hợp nội dung về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả vào các môn học (chính khoá, ngoại khoá) theo chương trình của Bộ Giáo dục và Đào tạo.
Trong phần Phụ lục 1 và 2, các giáo viên có thể tham khảo xây dựng và tổ chức các bộ câu hỏi trắc nghiệm, các trò chơi bổ trợ nhằm giúp học sinh nắm vững những nội dung cơ bản của chủ đề.
Giới thiệu chung
Trang 3Laptop, projector, bài giảng Bảng ghim, thẻ màu, giấy khổ A0, đề can đánh dấu (nhãn dính có hình) Bộ câu hỏi trắc nghiệm (Tham khảo Phụ lục 1b)
1 Tổ chức lớp học theo nhóm;
2 Giới thiệu các dạng năng lượng khác nhau dựa trên nguồn gốc bằng hình ảnh Mỗi nhóm nghĩ về một dạng năng lượng và thể hiện bằng hình ảnh trên giấy A0, các nhóm khác cố gắng đoán;
3 Khi các nhóm đoán đúng về mỗi dạng năng lượng, người tập huấn tổng kết, giải thích rõ hơn (Phụ lục 1a);
4 Mỗi nhóm đề xuất 3 cách tiết kiệm năng lượng;
5 Người tập huấn phản hồi, nhận xét và bổ sung (Phụ lục 1a);
6 Các nhóm nghiên cứu câu hỏi trắc nghiệm (Phụ lục 1b), dán nhãn vào câu trả lời lựa chọn và cử người đại diện trình bày;
7 Người tập huấn nhận xét và tóm tắt tổng kết toàn bộ nội dung.
Các nhóm nhận biết các dạng năng lượng khác nhau và đề xuất được cách biện pháp để tiết kiệm năng lượng;
Kết quả trả lời câu hỏi trắc nghiệm.
Trong hoạt động vẽ hình về các dạng năng lượng, người tập huấn có thể sẽ phải vẽ hình đầu tiên làm ví dụ;
Nếu các nhóm không thể chọn được dạng năng lượng, người tập huấn có thể sẽ phải đưa ra gợi ý;
Có thể tích hợp các nội dung trong Hoạt động 1 vào các bài giảng của các môn Vật lý, Công nghệ, Môi trường và Mỹ thuật
Hoạt động 1 Các khái niệm
Trang 4Laptop, projector, bài trình chiếu PowerPoint kèm hình ảnh;
Bảng ghim, thẻ màu;
Tranh ảnh liên quan.
1 Tổ chức lớp học theo nhóm;
2 Chơi trò chơi về năng lượng hóa thạch (Phụ lục 2b);
3 Chơi trò chơi về năng lượng tái tạo (Phụ lục 2b);
4 Học viên xác định những dạng năng lượng có ở Việt Nam;
5 Người tập huấn tóm tắt và tổng kết.
Kết quả trò chơi của các nhóm;
Học viên trả lời đúng câu hỏi
Người tập huấn có thể chuẩn bị ảnh in to thay cho hình ảnh trên máy tính Có thể tích hợp các nội dung trong Hoạt động 2 vào các bài giảng của các môn Vật lý, Công nghệ, Môi trường
Trang 5Video tin tức liên quan (Có thể lấy ví dụ từ Youtube) Máy quay phim (nếu có thể)
1 Tổ chức lớp học thành 2 nhóm;
2 Nhóm 1 nghiên cứu về cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên như một hậu quả của sử dụng năng lượng không hợp lý (Phụ lục 3a), nhóm 2 nghiên cứu về sự gia tăng hiệu ứng nhà kính (Phụ lục 3a);
3 Người tập huấn chiếu tin tức về chủ đề này;
4 Các nhóm chuẩn bị các mẩu tin tương tự;
5 Đóng vai phát thanh viên để đọc bản tin;
6 Chiếu và thảo luận chung về phần “bản tin” vừa được quay;
7 Người tập huấn tóm tắt tổng kết toàn bộ nội dung.
Kết quả làm việc nhóm
Mỗi nhóm có một khoảng thời gian nhất định để đọc bản tin, một học viên được phân công theo dõi thời gian;
Nếu không có máy quay, thay thế bằng người tập huấn nhận xét về tin đáng lo ngại nhất hoặc tồi tệ nhất;
Có thể tích hợp nội dung trong Hoạt động 3 vào các bài giảng của các môn Vật lý, Công nghệ, Môi trường
Hoạt động 3 Hậu quả của việc sử dụng năng lượng không hợp lý
Trang 6Laptop, projector, bài giảng PowerPoint (nếu cần) Bảng ghim, thẻ màu, giấy khổ A0, đề can đánh dấu (nhãn dính có hình) Bộ câu hỏi trắc nghiệm
1 Tổ chức lớp học thành 4 nhóm;
2 Các nhóm thảo luận về các biện pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả (sử dụng bản đồ tư duy);
3 Các nhóm trình bày, người tập huấn bổ sung nếu cần thiết (Phụ lục 1a);
4 Cacù nhom ù đưa ra đề xuatá về Ngoiâ nhà xanh và chia sẻ cunøg cacù nhom ù khacù;
5 Người tập huấn nhận xét, phản hồi;
6 Các nhóm nghiên cứu câu hỏi trắc nghiệm (Phụ lục 4b), dán nhãn vào câu trả lời lựa chọn và cử người đại diện trình bày
7 Người tập huấn tóm tắt tổng kết toàn bộ nội dung.
Đề xuất của các nhóm về biện pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả và “Ngôi nhà xanh”;
Học viên trả lời đúng câu hỏi
Người tập huấn có thể đưa ra đề xuất của chính mình về Ngôi nhà xanh để chia sẻ với cả nhóm;
Các nhóm có thể sử dụng giấy A0, cũng có thể dùng máy tính để thể hiện
ý tưởng về Ngôi nhà xanh Có thể thay phần câu hỏi trắc nghiệm bằng trò chơi “Thi đua tiết kiệm điện” (Phụ lục 4d);
Có thể tích hợp các nội dung trong Hoạt động 4 vào các bài giảng của các môn Giáo dục công dân, Công nghệ, Mỹ thuật…
Trang 7Ví dụ về bài giảng hoặc hoạt động có tích hợp nội dung về tiết kiệm năng lượng;
1 Tổ chức lớp học thành các nhóm theo môn học;
2.Yêu cầu học viên đọc ví dụ về kế hoạch bài giảng tích hợp nội dung Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả;
3 Học viên bàn luận về cách tích hợp nội dung Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả vào bài học cụ thể;
4 Học viên làm việc theo nhóm môn học, hoàn thành bảng khai thác nội dung Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả từ sách giáo khoa (Phụ lục 5a).
Kết quả làm việc nhóm của học viên;
Sự đầy đủ của bảng khai thác nội dung giáo dục tiết kiệm năng lượng
Có các môn học có thể dễ dàng tích hợp, có những môn khó hơn, do đó, mỗi nhóm theo môn học có thể đưa ra số các ví dụ rất khác nhauHoạt động 5 Tích hợp nội dung trong chủ đề sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả vào chương trình chính khóa
Trang 8Năng lượng là gì?
Các dạng tồn tại cơ bản của năng lượng
Giới thiệu chung
Điện năngNhiệt năng Năng lượng hóa học
Năng lượng bức xạ
Năng lượng hạt nhân
Năng lượng là khả năng sinh công Công là sự chuyển đổi năng lượng để dịch chuyển một vật tới một khoảng cách nhất định Tốc độ mà công được thực hiện gọi là công suất Tỷ lệ giữa công và thời gian xác định lượng công suất sử dụng.
Năng lượng tồn tại ở hai dạng sơ cấp, thế năng và động năng Thế năng là năng lượng được tích trữ Động năng là sự giải phóng thế năng tạo ra chuyển động, cuối cùng là sinh công Công là sự chuyển đổi năng lượng để dịch chuyển một vật tới một khoảng cách nhất định.
Năng lượng có ở khắp nơi, biến đổi từ dạng này sang dạng khác khi chịu tác động Có nhiều dạng năng lượng như: động năng làm dịch chuyển vật thể; nhiệt năng làm tăng nhiệt độ của vật thể; thế năng là năng lượng mà vật dự trữ, cơ năng v.v Cuộc sống của chúng ta phụ thuộc vào rất nhiều dạng biến đổi năng lượng.
là dòng của các điện tử chạy trong một mạch Sự chuyển động của các điện tử tạo ra một dòng điện tạo ra điện
là việc sử dụng nhiệt như là nguồn năng lượng là năng lượng được tạo ra từ phản ứng hóa học, trong đó liên kết hóa học của một chất bị phá vỡ và được tái sắp xếp tạo thành phân tử mới, quá trình đó có thể cung cấp năng lượng.
là năng lượng đến từ một nguồn sáng, như mặt trời Năng lượng phát ra từ mặt trời ở dạng các photon Những phần tử nhỏ bé này vô hình với mắt người, di chuyển tương tự như song.
là năng lượng được tạo ra khi những phần của nguyên tử của một số vật liệu nhất định được tách trong môi trường có kiểm soát Quá trình này tạo
ra nhiệt (nhiệt năng) dùng vào các mục đích khác nhau, bao gồm cả phát điện.
Tài liệu nguồn cho Chủ đề 2
Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả
Tài liệu nguồn cho Hoạt động 1
Phụ lục 1a: Các khái niệm về năng lượng
1 Năng lượng là gì?
2 Các dạng năng lượng
Trang 9Bằng việc tiết kiệm năng lượng, nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, các cá nhân, hộ gia đình, tập thể, cơ quan, đơn vị doanh nghiệp sẽ tiết kiệm được chi phí đồng thời góp phần tiết kiệm được tài nguyên của đất nước, bảo vệ môi trường.
3 Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả
Trang 10Phụ lục 1b: Phiếu trắc nghiệm cho Hoạt động 1
1) Loại nào sau đây không phải là nhiên liệu hóa thạch?
a Dầu mỏ
b Gỗ
c Than đá
2) Than đá có nguồn gốc từ:
a Thực vật bị vùi lấp
b Khủng long hóa thach
c Phản ứng hóa học
3) Loại nhiên liệu hóa thạch nào phát thải ít cacbon đioxit nhất?
a. Khí thiên nhiên b.Than đá c.Dầu mỏ
4) Năng lượng phát sinh lớn nhất từ:
a. Siêu bão b.Bom hạt nhân c.Sóng biển
Trang 111) “Hóa thạch” là thuật ngữ dùng để chỉ những phần còn lại của động
thực vật cổ đại nằm trong đá “Nhiên liệu hóa thạch” vì thế được dùng để
chỉ các loại nhiên liệu được tạo thành bởi quá trình phân hủy kỵ khí của
động, thực vật chết bị chôn vùi cách đây hơn 300 triệu năm Than đá,
dầu mỏ, khí tự nhiên là nhiên liệu hóa thạch Gỗ cũng là nhiên liệu (thứ mà
có thể đốt để lấy năng lượng), nhưng không phải là nhiên liệu hóa thạch.
2) Than đá có nguồn gốc từ cây cối mọc trên các vùng đầm lấy hàng
triệu năm trước Khi cây chết, chúng được chôn vùi dưới các lớp bùn
Theo thời gian, cây cháy âm ỉ trong điều kiện thiếu không khí và biến
thành than Cần 440 triệu năm để cây cối biến thành than theo cách như
vậy
3) Khí thiên nhiên khi cháy phát thải ít đioxit nhất Than đá khi
cháy phát thải nhiều cacbon đioxit nhất.
4) Siêu bão là loại bão mạnh nhất, sức gió của nó có thể phá hủy các
thành phố ven biển Siêu bão phát sinh năng lượng gần bằng 10.000 quả
bom hạt nhân.
cacbon
Phụ lục 1c: Đáp án cho Phiếu trắc nghiệm
Trang 12Khái niệm
Nhiên liệu hóa thạch liên quan đến biến đổi khí hậu thế nào?
Khái niệm
Pin nhiên liệu
Năng lượng hoá thạch là năng lượng không tái tạo như than đá, than bùn,dầu mỏ, đá dầu, khí… tạo thành từ thực vật, động vật và vi sinh vật sinh trưởng từ xa xưa, trải qua những biến động của vỏ Trái đất trong một thời gian rất dài Hiện con người đã sử dụng một lượng rất lớn năng lượng hóa thạch (khoảng 80% nguồn cung cấp năng lượng sơ cấp) để phát triển kinh tế
Nhiên liệu hóa thạch như dầu, than, khí tự nhiên khi đốt cháy sẽ thải ra
CO , lưu huỳnh oxit (SOx), nitơ ôxit (NO ) Khi nồng độ cacbon đioxit trong 2 2 không khí tăng lên, thì nhiệt độ Trái đất sẽ tăng lên Người ta dự đoán rằng, nếu nhân loại cứ tiếp tục đốt các nhiên liệu hóa thạch như hiện nay và khí CO vẫn tiếp tục tăng lên, thì sau 100 năm, nhiệt độ trung bình của 2 Trái đất sẽ tăng lên 2 độ và gây ảnh hưởng rất lớn đối với Trái đất.
Ngoài ra, lưu huỳnh oxit và nitơ ôxit còn là nguyên nhân tạo ra hiện tượng mưa axít, gây ra những tác hại to lớn đối với động thực vật trên Trái đất.
Năng lượng hạt nhân từ chất phóng xạ Uranium tuy không phải là năng lượng hoá thạch nhưng cũng xếp vào loại năng lượng không tái tạo.
Năng lượng tái tạo (hay năng lượng tái sinh) là năng lượng từ những nguồn liên tục mà theo chuẩn mực của con người là vô hạn Năng lượng vô hạn là năng lượng tồn tại nhiều đến mức mà không thể trở thành cạn kiệt vì sự sử dụng của con người
Nguyên tắc cơ bản của việc sử dụng năng lượng tái tạo là tách một phần năng lượng từ các quá trình diễn biến liên tục trong môi trường và đưa vào các sử dụng kỹ thuật
Dưới đây là một số nguồn năng lượng sạch và tái tạo dùng cho tương lai:
Pin nhiên liệu cung cấp năng lượng cho con người nhờ phản ứng giữa hydro và ôxy Kỹ thuật này không phát thải cacbon đioxit hoặc những B chất thải độc hại khác Hydro có thể lấy từ nhiều nguồn như khí thiên nhiên, khí mêtan lấy từ chất thải sinh vật và do không bị đốt cháy nên chúng không có khí thải độc hại Đi đầu trong lĩnh vực này là Nhật Bản, sản xuất được nhiều nguồn pin nhiên liệu khác nhau, dùng cho xe phương tiện giao thông, cho ôtô hoặc cả cho cả các thiết bị dân dụng như điện thoại di động.
Tài liệu nguồn cho Hoạt động 2
Phụ lục 2a: Phân biệt các loại năng lượng
1 Năng lượng không tái tạo
2 Năng lượng tái tạo
a Năng lượng hóa thạch
b Loại năng lượng không tái tạo khác
Trang 13kW điện bằng pin mặt trời, với giá trung bình 800.000 Yên/kW, thấp hơn
10 lần so với cách đây trên một thập kỷ Nếu một gia đình người Nhật 4 người tiêu thụ từ 3 đến 4 kW điện/mỗi giờ, thì họ cần phải có diện tích từ 30-40 m2 mái nhà để lắp pin Nhật Bản phấn đấu đến năm 2010 sẽ sản xuất được hơn 8,2 triệu kW điện tử năng lượng mặt trời.
Nhật Bản, Mỹ và một số quốc gia Tây Âu là những nơi đi đầu trong việc sử dụng nguồn năng lượng mặt trời rất sớm (từ những năm 50 ở thế kỷ trước) Tính đến năm 2002, Nhật Bản đã sản xuất được khoảng 520.000
kW điện bằng pin mặt trời, với giá trung bình 800.000 Yên/kW, thấp hơn
10 lần so với cách đây trên một thập kỷ Nếu một gia đình người Nhật 4 người tiêu thụ từ 3 đến 4 kW điện/mỗi giờ, thì họ cần phải có diện tích từ 30-40 m2 mái nhà để lắp pin Nhật Bản phấn đấu đến năm 2010 sẽ sản xuất được hơn 8,2 triệu kW điện tử năng lượng mặt trời.
Đây là nguồn năng lượng vô cùng phong phú, nhất là quốc gia có diện tích biển lớn Sóng và thủy triều được sử dụng để quay các turbin phát điện Nguồn điện sản xuất ra có thể dùng trực tiếp cho các thiết bị đang vận hành trên biển như hải đăng, phao, cầu cảng, hệ thống hoa tiêu dẫn đường v.v
Năng lượng gió được coi là nguồn năng lượng xanh vô cùng dồi dào, phong phú và có ở mọi nơi Người ta có thể sử dụng sức gió để quay các tuốc bin phát điện Ví dụ như ở Hà Lan hay ở Anh, Mỹ Riêng tại Nhật mới đây người ta còn sản xuất thành công một turbin gió siêu nhỏ, sản phẩm của hãng North Powen Tuốc bin này có tên là NP 103, sử dụng một bình phát điện dùng cho đèn xe đạp thắp sáng hoặc giải trí có chiều dài cánh quạt là 20 cm, công suất điện là 3 W, đủ để thắp sáng một bóng đèn nhỏ.
Hiệp hội nghiên cứu năng lượng thiên nhiên ở Bihai của Nhật đã thành công trong việc ứng dụng tuyết để làm lạnh các kho hàng và điều hòa không khí ở những tòa nhà khi thời tiết nóng bức Theo dự án này, tuyết
được chứa trong các nhà kho để giữ nhiệt độ kho từ 0 C đến 4 C Đây là mức nhiệt độ lý tưởng dùng để bảo quản nông sản vì vậy mà giảm được chi phí sản xuất và giảm giá thành sản phẩm.
Đây là nguồn năng lượng nằm sâu dưới lòng những hòn đảo, núi lửa
Nguồn năng lượng này có thể thu được bằng cách hút nước nóng từ hàng nghìn mét sâu dưới lòng đất để chạy turbin điện Tại Nhật Bản hiện nay có tới 17 nhà máy kiểu này, lớn nhất có nhà máy địa nhiệt Hatchobaru ở Oita Kyushu, công suất 110.000 kW đủ điện năng cho 3.700 hộ gia đình.
Trang 14Khí mêtan hiđrat
Năng lượng từ lên men sinh học
Nhiên liệu sinh học
Khí mêtan hiđrat được coi là nguồn năng lượng tiềm ẩn nằm sâu dưới lòng đất, có màu trắng dạng như nước đá, là thủ phạm gây tắc đường ống dẫn khí và được người ta gọi là “nước đá có thể bốc cháy” Mêtan hiđrat là một chất kết tinh bao gồm phân tử nước và metan, nó ổn định ở điều kiện nhiệt độ thấp và áp suất cao, phần lớn được tìm thấy bên dưới lớp băng vĩnh cửu và những tầng địa chất sâu bên dưới lòng đại dương và là nguồn nguyên liệu thay thế cho dầu lửa và than đá rất tốt.
Nguồn năng lượng này được tạo bởi sự lên men sinh học các đồ phế thải sinh hoạt Theo đó, người ta sẽ phân loại và đưa chúng vào những bể chứa để cho lên men nhằm tạo ra khí sinh học (biogas)
Khí sinh học là một hỗn hợp khí, trong đó thành phần chủ yếu là khí mêtan (CH ), được sản sinh ra từ sự phân huỷ những chất hữu cơ dưới tác động 4 của vi khuẩn trong môi trường yếm khí Sau khi quá trình phân hủy hoàn tất, phần còn lại của các chất hữu cơ được sử dụng để làm phân bón Nguyên liệu dùng để sản xuất khí sinh học được chia làm 2 loại:
¨ Nguyên liệu có nguồn gốc từ động vật: thuộc loại này, phân người và phân gia súc, gia cầm là phổ biến Vì đã được xử lý trong bộ máy tiêu hoá nên phân dễ phân huỷ và nhanh chóng cho khí sinh học Tuy vậy, thời gian phân huỷ phân không dài (2 –
3 tháng) và tổng lượng khí thu được từ 1kg phân là không lớn Phân trâu, bò, lợn phân huỷ nhanh hơn Phân người và phân gà vịt phân huỷ chậm hơn nhưng cho năng suất cao hơn;
¨ Nguyên liệu có nguồn gốc thực vật: Các nguyên liệu thực vật gồm phụ phẩm cây trồng như rơm rạ, thân lá ngô, khoai, đậu…và loại cây xanh hoang dại như: bèo, các cây cỏ sống ở dưới nước
Nhiên liệu sinh học là nhiên liệu có nguồn gốc từ sinh khối (biomass), tức là từ thực vật, động vật và các sản phẩm phụ của chúng Nhiên liệu sinh học có thể ở dạng lỏng, rắn hay khí
Có thể tạm chia nhiên liệu sinh học thành 2 loại như sau:
· Nhiên liệu sinh học làm từ sản phẩm nông lâm nghiệp vốn là lương thực thực phẩm, ví dụ: ngô, đậu tương, sắn, cải dầu, lúa
mì, củ cải đường, mía, dầu cọ ;
· Nhiên liệu sinh học làm từ sản phẩm nông lâm nghiệp không phải lương thực thực phẩm (non-food energy crops), ví dụ: hạt Cọc rào (Jatropha curcas L.), cỏ kê Mỹ (Switchgrass hay Panicum virgatum), cỏ trâu (Buffalograss hay Buchloe dactyloides), tảo