חיפוש

שיעור 3: טכנולוגיות אנרגיה ירוקה – קבוצות חקר

משך זמן

90 דק' (שיעור כפול)

מושגים מרכזיים

אנרגיה, חשמל, אנרגיה סולארית, אנרגיה תרמו-סולארית, טורבינת רוח, הספק / תפוקה

מיומנויות נלמדות

עבודה עצמית, עבודת צוות, ביצוע מדידות, השוואה, ראייה מערכתית, חשיבה תהליכית

הקדמה

הקדמה

בשני השיעורים הראשונים התלמידים הבינו את הצורך באנרגיה, ולמדו על דלק המאובנים כמקור האנרגיה הנפוץ ביותר כיום המשמש לייצור חשמל. 

בשיעור הקרוב (וגם בשני השיעורים שאחריו) התלמידים הופכים לחוקרים בתחום האנרגיה. הם עובדים בקבוצות, כאשר כל קבוצה אחראית על חקר של טכנולוגיה מסוימת לייצור חשמל ממקור אנרגיה מתחדש. בסך הכל הכיתה תחקור 4 טכנולוגיות שונות. התלמידים יידרשו לעבוד באופן עצמאי (כאמור, בקבוצות) ולעקוב אחר ההנחיות באתר. 

מטרות

  1. התלמידים יילמדו את העקרונות המדעיים והטכנולוגיים שבבסיס טכנולוגיות שונות לייצור חשמל ממשאבים בלתי מתכלים.
  2. התלמידים יסבירו את ההתאמה בין השימוש במשאב בלתי מתכלה והטכנולוגיה המתבססת עליו לייצור חשמל לבין התנאים הגאו-פיזיים הדרושים בסביבת מתקן הייצור.
  3. התלמידים יתארו את היתרונות והחסרונות של השימוש בכל אחד מהמשאבים הבלתי מתכלים. 

להכין מראש

  1. גישה של התלמידים לעבודה שוטפת עם אתר האינטרנט של התכנית וליצירת מצגת (מחשבים ו/או טלפונים סלולריים אישיים)
  2. בכל תחנה: דפי דיווח לכל קבוצה (2-3 תלמידים) 

מהלך השיעור

מהלך השיעור

דונו עם התלמידים בנקודות העיקריות אשר עלו בשני השיעורים הקודמים אודות גז טבעי ודלק מאובנים. דיון מסכם זה יספק לתלמידים את הרקע והמוטיבציה לשימוש במשאבים אחרים לייצור חשמל. לאחר הסיכום (כ-15 דקות), התחילו את פעילות החקר (על פי ההנחיות שבהמשך), אשר תימשך עד לסוף השיעור.

שאלות לדיון

  1. מדוע קשה להשתמש בפחם ובגז באופן ישיר בבתים?
  2. אילו יתרונות יש לשימוש בחשמל בתוך הבית?
  3. מדוע דלקי מאובנים נקראים "משאבים מתכלים"? תנו דוגמה למשאבי דלק מאובנים בישראל.
  4. אילו גורמים חשובים יש לקחת בחשבון במיקום תחנת כוח מבוססת גז?
  5. מה הצורך המיוחד של תחנת כוח המבוססת על קיטור?
  6. אילו שיקולים מיוחדים יש לקחת חשבון כשבוחרים היכן למקם תחנת כוח המבוססת על פחם?
  7. כיצד גילוי מאגרי הגז בישראל השפיע על המדינה מבחינה גיאו-פוליטית וכלכלית?
  8. מהן ההשלכות הסביבתיות העיקריות של השימוש בדלקי מאובנים?
  9. מדוע גז טבעי נחשב ל"נקי" יותר מבין דלקי המאובנים, ומהי הבעייתיות שלו בהקשר של גזי חממה?


תשובות:

  1. השימוש בפחם ובגז באופן ישיר בבתים הוא בעייתי מכמה סיבות:
    • קשה לאגור אותם בכמויות גדולות בבית;
    • יש צורך במערכות אוורור מיוחדות כדי למנוע הצטברות גזים מסוכנים;
    • והם מהווים סכנה בטיחותית גדולה יחסית בשל הסיכון לדליפות או שריפות.
  2. לשימוש בחשמל בתוך הבית יש מספר יתרונות משמעותיים:
    • החשמל מספק אנרגיה זמינה בכמות ובעוצמה אחידות, מה שמאפשר שימוש יציב ואמין;
    • החשמל בטוח יחסית לשימוש ביתי בהשוואה למשאבי אנרגיה אחרים;
    • החשמל קל להובלה דרך כבלים ולשימוש מבחינת הצרכן, ללא צורך בטיפול ישיר בחומרי דלק.
  3. דלקי מאובנים נקראים "משאבים מתכלים" מכיוון שתהליך יצירתם הוא ארוך מאוד, אורך מיליוני שנים, ודורש תנאים מיוחדים. כאשר אנו משתמשים בהם, הם אינם מתחדשים בקצב שבו אנו צורכים אותם, ולכן הם הולכים ונגמרים. בישראל, לדוגמה, יש מספר מאגרי גז טבעי בים התיכון, ובעבר היו גם שדות נפט קטנים באזור הנגב.
  4. במיקום תחנת כוח מבוססת גז יש לקחת בחשבון שני גורמים עיקריים:
    • התחנה חייבת להיות מחוברת לתשתית הגז של המדינה כדי לקבל אספקה שוטפת של דלק.
    • התחנה צריכה להיות קרובה לצומת של קו מתח גבוה כדי להזרים את החשמל המיוצר לרשת החשמל. בשל כך, הקמת תחנות כאלה במקומות מרוחקים היא בעייתית ויקרה.
  5. תחנת כוח המבוססת על קיטור זקוקה לאספקה קבועה של מים קרים. מטרת המים הקרים היא לקרר את הקיטור ולהפוך אותו בחזרה למים נוזליים, כך שניתן יהיה להשתמש בהם שוב לסיבוב הטורבינה. זהו תהליך מחזורי חיוני לפעולה יעילה ורציפה של התחנה.
  6. במיקום תחנת כוח המבוססת על פחם, השיקול המרכזי הוא נגישות להובלת כמויות גדולות של פחם. לכן, תחנות כאלה ממוקמות בדרך כלל על חוף ים (להובלה בספינות), לצד נהר (להובלה בדוברות), או ליד פסי רכבת. זאת מכיוון שכמויות הפחם הנדרשות גדולות מדי להובלה יעילה במשאיות דרך מערכת הכבישים הרגילה.
  7. גילוי מאגרי הגז בישראל השפיע באופן משמעותי על המדינה מבחינה גיאו-פוליטית וכלכלית. ראשית, הוא שיפר את הביטחון האנרגטי של המדינה, כלומר את היכולת שלה לספק את צרכי האנרגיה שלה באופן עצמאי. שנית, הוא הפחית את התלות של ישראל בייבוא דלק ממדינות אחרות, מה שמחזק את עמדתה הכלכלית והפוליטית באזור.
  8. ההשלכות הסביבתיות העיקריות של השימוש בדלקי מאובנים הן זיהום אוויר ופליטת גזי חממה. שריפת דלקים אלו משחררת מזהמים שונים לאוויר, כגון תחמוצות גופרית וחנקן, וכן פחמן דו-חמצני שהוא גז חממה עיקרי. בנוסף, תאונות הקשורות בהפקה והובלה של דלקים אלו, כמו דליפות נפט לים, יכולות לגרום לאסונות סביבתיים חמורים שפוגעים במערכות אקולוגיות שלמות.
  9. גז טבעי נחשב ל"נקי" יותר מבין דלקי המאובנים כי בעת שריפתו הוא פולט פחות מזהמים לאוויר בהשוואה לפחם או נפט. עם זאת, הבעייתיות שלו בהקשר של גזי חממה נובעת מכך שהגז הטבעי עצמו (בעיקר מתאן) הוא גז חממה חזק מאוד. לכן, יש הקפדה מיוחדת בתהליכי ההפקה והשינוע שלו למנוע דליפות גז לאטמוספירה, שכן אפילו דליפות קטנות יכולות להשפיע משמעותית על התחממות כדור הארץ.

הסבירו לתלמידים:

בשיעורים הקודמים ראינו שיחד עם הגידול באוכלוסייה, צריכת האנרגיה שלנו הולכת וגדלה עם השנים, בישראל ובעולם כולו. אמנםשיטות ייצור החשמל מדלק מאובנים הולכות ומתייעלות, אך עדיין יש לשימוש בדלק מאובנים לא מעט חסרונות: הם גורמים לזיהום סביבתי נרחב, ובנוסף הם מתכלים וצפויים להיגמר בשלב מסוים, כלומר לא נוכל להשתמש בהם בטווח הרחוק. לכן, אנו חייבים לעבור לשימוש בחשמל המבוסס על משאבים אחרים – משאבים ירוקים ובלתי מתכלים.

וכאן אתם נכנסים לתמונה!

המשימה שלכם בשיעורים הקרובים תהיה לסייע במציאת פתרונות כאלה, שחלקם כבר קיימים כיום אך לא נפוצים מספיק.

חלוקה לקבוצות לפי תחנות:

  • ישנן 4 תחנות חקר שונות, אשר כל אחת מתמקדת בטכנולוגיה קיימת לייצור חשמל ממשאב בלתי-מתכלה כלשהו:
    • אנרגיה תרמו-סולארית
    • אנרגיית רוח 
    • אנרגיה הידרו-אלקטרית
    • אנרגיה גרעינית
    
  • ישנן 4 תחנות חקר שונות, אשר כל אחת מתמקדת בטכנולוגיה קיימת לייצור חשמל ממשאב בלתי-מתכלה כלשהו:

 

מהלך פעילות החקר:

  • התלמידים נדרשים לעבוד לאורך כל פעילות החקר עם אתר האינטרנט של התכנית, בו ישנן ההנחיות המפורטות לכל שלב והמשאבים הדרושים. לשם כך יש לאפשר לתלמידים גישה למחשבים, או לחלופין הם יכולים לעבוד עם הטלפונים הסלולריים החכמים שלהם (במקרה זה, רצוי שיהיו לפחות שני טלפונים בקבוצה).
  • בתחילת הפעילות, כל קבוצה מקבלת דף דיווח, אשר ישמש לכתיבת התשובות על ידי התלמידים.
  • על התלמידים להיכנס בתחילת הפעילות לאתר האינטרנט של התכנית, שם הם יימצאו מפה עם התחנות השונות שאותן יחקרו. כל קבוצה מתבקשת להיכנס אל האתר שבו תתמקד (על פי החלוקה מראש).

 

תוצר: בסוף השיעור, עם סיום החקר, כל קבוצה מתבקשת להגיש למורה את דף הדיווח שלה.

 

זמנים: הקצו לפעילות 60-75 דקות.

פעילות החקר מתבצעת בקבוצות, ומתבססת בעיקר על עבודה עצמית של התלמידים על פי הנחיות שהם מקבלים באתר האינטרנט של התכנית. בהתאם לכך, עיקר תפקידו של המורה במהלך הפעילות אינו בלימוד והעברת הידע לתלמידים. במקום זאת, על המורה להנחות את התלמידים ולספק להם את התנאים האופטימליים ללמידה, תוך מתן תשומת לב מיוחדת בנקודות מסויימות ולתלמידים הזקוקים לכך באופן מיוחד.

במהלך פעילות החקר, המורה נמצא בתהליך של למידה – יחד עם התלמידים. לא מצופה מהמורה לדעת מראש את התשובות לכל השאלות שבפעילות החקר.

 

הנחיה וסיוע לתלמידים:

אתר האינטרנט של התכנית מכיל הנחיות מפורטות עבור פעילות החקר. ההנחיות פונות ישירות לתלמידים ומלוות אותם "יד ביד" לאורך השלבים השונים של הפעילות. כדאי לתת לתלמידים את ההזדמנות להתמודד עם ההנחיות ולהתנסות בלמידה עצמית וקבוצתית, כחלק מהמיומנויות שהם רוכשים בתכנית זו. במידה ועולים קשיים, רצוי לסייע באופן נקודתי לתלמיד או לקבוצה המבקשים עזרה. גישה זו מאפשרת לתת תשומת לב היכן שהיא הכי נדרשת, תוך יצירת אווירה של עצמאות ולקיחת אחריות על ידי התלמידים.

אודות

"בשביל האנרגיה" היא תכנית לימודים בתחום האנרגיה לתלמידי חט"ב, המיועדת להוות השראה ולהצמיח את הדור הבא של "שגרירי אנרגיה".

שותפים לדרך

אודות

"בשביל האנרגיה" היא תכנית לימודים בתחום האנרגיה לתלמידי חט"ב, המיועדת להוות השראה ולהצמיח את הדור הבא של "שגרירי אנרגיה".

שותפים לדרך

דילוג לתוכן