К наполнению содержания школьного курса физики региональным компонентом
ART 96174
Авторы:
Ш.
Г. Зиятдинов, А.
Х. Хайруллин
Ш.
Г. Зиятдинов, А.
Х. Хайруллин Библиографическое описание статьи для цитирования:
Зиятдинов
Ш.
Г.,
Хайруллин
А.
Х. К наполнению содержания школьного курса физики региональным компонентом // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2016. – Т. 15. – С.
1286–1290. – URL:
http://e-koncept.ru/2016/96174.htm.
Аннотация. В работе аргументирована возможность и необходимость наполнения школьного курса физики региональным компонентом на примере обсуждения истории становления и перспектив развития топливно-энергетического комплекса Республики Башкортостан. Такие занятия вызывают у учащихся бòльший интерес, чем традиционные уроки по типовым школьным учебникам «об энергетике в общем».
Ключевые слова:
региональный компонент, топливно-энергетический комплекс, традиционные и альтернативные источники энергии
Текст статьи
ЗиятдиновШамиль Габдинурович,кандидат физикоматематических наук, доцент кафедры физики Бирского филиала ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет», г. Бирскshamilzg@gmail.comХайруллин Айрат Халафович,студент 5 курса физикоматематического факультета Бирского филиала ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет», г. Бирскkhairullin.aidar@mail.ru
К наполнению содержания школьного курса физикирегиональным компонентомАннотация.Вработе аргументированавозможность и необходимость наполнения школьногокурса физикирегиональным компонентом на примере обсуждения истории становления и перспектив развития топливноэнергетического комплекса РеспубликиБашкортостан. Такие занятиявызывают у учащихся бòльший интерес, чем традиционные уроки по типовым школьным учебникам «об энергетике в общем». Ключевые слова:топливноэнергетический комплекс, традиционные и альтернативные источники энергии, региональный компонент.
В данной работе мы попытаемся аргументировать необходимость использования регионального компонента при изучении физики на примереобсуждения темы истории и перспектив развития энергетики в нашей республике Башкортостан (РБ). Как показывает накопленный нами опыт преподавания физики, занятия с привлечением регионального компонента вызывают у учащихся больший интерес, чем традиционные уроки по типовым школьным программам и методическим разработкам. В связи с этимотметим, чтов процессе обучения физике внимание учащихся следует особо обращать на то, что топливноэнергетический комплекс (ТЭК) Башкортостана сегодня выступает важнейшим фактором усиления ее экономического роста. Но с ростом промышленного производства в республике в будущем неизбежен дефицит энергетических ресурсов и,в частности,электроэнергии:запасы органического топлива для получения которой практически исчерпаны.Следует также отметить, что в документах о содержании школьного образования подчеркивается необходимость выделения федерального и регионального компонентов. Как указывают методисты, с содержанием федерального компонента особых проблем нет. Но в определении содержания регионального компонента нет единодушия. В первую очередь требуется определить место регионального компонентав содержании всего физического образования и само содержаниерегионального компонента в рамках физического образования[1]. М.Д.Даммер относит региональныйкомпонент к вспомогательному блоку курса физики, в содержательной части которого должны быть отражены особенности региона [1]. Региональная окрашенность вспомогательного блока курса физики при таком подходе может быть выражена при рассмотрении: различных технологий, применяемых на предприятиях региона;характеристик продукций предприятий;устройства ипринципа действия приборов и технических устройств на предприятиях региона;проблем энергетики, связи итранспорта в регионе.Такое выделение регионального компонентапозволяет сформулировать его важные дидактические функции [1]:политехническое и экологическое образование учащихся; профессиональная ориентация и самоопределение;патриотическое воспитание школьников.Вместе с тем, как отмечает А.И.Капралов [2]«при осуществлении регионального компонента образования
прежде всего необходимо понять, что возможности курса физики средней школы для решения этой проблемы ограничены не учебным материалом, а только знанием учителя истории и особенностейсвоего края.» Основываясь на этих подходах, мы предлагаемнаполнить федеральный компонент курса физики региональным, основываясь на собранных нами материалах об истории, состоянии и перспективе развития ТЭК своего региона –Республики Башкортостан.Топливноэнергетический комплекс (ТЭК) Башкортостана выступает сегодня важнейшим фактором усиления его экономического роста. Поэтому в республике вопросам стратегии и приоритетов развития ТЭК уделяется большое внимание. При многообразии представлений об энергетике будущего развивается идея об экономии ископаемого топлива с учетом его неизбежного удорожания. Отметим также, что именно с энергетикой связаны основные экологические проблемы современности. В настоящее время годовая потребность Башкортостана в энергии составляет 32 миллиона тонн условного топлива (т.у.т.).Много это или мало? Очень много. По данным Мирового энергетического совета (МИРЭС) в развитых странах потребление на одного человека в год составляло от 5,0 т.у.т. (Япония, Франция) до10,0 в США, а в развивающихся 0,51,0т.у.т. Т.е. пока мы, даже с учетом холодного климата, живем, что называется, на широкую ногу. Точных данных о современной структуре энергопотребления в РБ нет, однако если судить по энциклопедии «Башкортостан», то 80% энергии расходует промышленность, включая и коммунальное хозяйство (причем, до половины этой энергии затрачивается на «холодный климат»), 5% –на сельское хозяйство, 10% –на транспорт и связь. Оставшиеся 5% приходятся на прочие расходы[34].С целью стабильного обеспечения республики энергоресурсами в РБ разработаны и реализуются «Энергетическая стратегия Республики Башкортостан до2020 года» и «Программа развития основных отраслей ТЭК республики». В настоящее время в республике разрабатываются «Республиканская программа энергосбережения на среднесрочный период» и Закон «Об энергосбережении». Из документов следует, что к 2020 году общая годовая потребность в исходном топливе достигнет 46 млн. т.у.т. При этом обеспеченность энергией за счет собственных источников с 56 % в 2000 году снизится до 25 % в 2020 году, что еще более ослабит энергетическую защищенность республики. Основными приоритетами развития республиканского ТЭК в «Энергетической стратегии Республики Башкортостан до 2020 года» определены: поддержание надежного топливои энергоснабжения;укрепление энергетической безопасности республики; эффективное ресурсои энергосбережение; повышение конкурентоспособности продукции; наращивание экспортного потенциала и диверсификация географической структуры внешнего рынка;обеспечение экологической безопасности. Анализ состояния ТЭК республики начнем с краткой истории, общей характеристики генерирующих энергетических мощностей в республике и запасов ее органического топлива.История электроэнергетики республики берет начало с первой электростанции, которая была построена в Уфе в 1897 году инженером Н.В.Коншиным [3]. Мощность паросиловой установки, взятой со списанного эсминца, составила 560 киловатт, основным топливом служили дрова. Киловаттчас электроэнергии стоил сорок копеек, тогда как в Москве почти в шесть раз дешевле. В это время фунт керосина стоил пять копеек. Эта станция обеспечила город светом в течение35 лет. В 1913 оду в Башкирии вырабатывалось 1,13 кВт*ч. электроэнергии в год на одного жителя, то, есть примерно в одиннадцать раз меньше, чем приходилось на жителя России.До 1917 года в Башкирии имелось 4 электростанции общей мощностью 960 кВт. (г. Уфа, г. Стерлитамак, г. Бирск, с. Давлеканово). К 1917 году появились небольшие электроустановки в Белебее, Белорецке и в Баймаке. По плану ГОЭЛРО предполагалось строительство ГЭС на реках Уфа и Белая мощностью 37 и 45 МВт соответственно, а также ТЭС вблизи столицы республики мощностью 20 –25 МВт, которая должна была использовать в качестве топлива отходы деревообрабатывающей промышленности. До войны в Башкортостане были запущены ТЭЦ1, ТЭЦ2 (мощностью по 4МВт). Во многих селах и деревнях попрежнему осветительным прибором служили лучина, свеча или керосиновая лампа и люди могли только мечтать об электричестве. В таком положении находились, например, и жители Мишкинского района. В 30е гг. в Мишкинском районе работали маломощные электростанции: в с. Мишкино, д. Накаряково и в колхозе «Динамо» мощностью всего 9 кВт (Мишкинский райгосархив, ф. 9, оп. 3, стр. 17). Эти маломощные электростанции не могли играть большой роли в хозяйственной жизни района.После войны потребности в энергии в республике резко возросли. Решено было построить ТЭЦ3 (запущена в 1950 г. в Уфе), Кумертаускую ТЭЦ (запущена в 1955 г.) и др. В 1961 г. в Башкортостане начала работать на всю мощь Павловская ГЭС. В здании электростанции были расположены 4гидроагрегата мощностью по 41,6 МВт каждый (общая мощность 166,4 МВт). В настоящее время идет реконструкция ГЭС, которая позволит увеличить мощность станции до 200 МВт (что составит 1/5 часть мощности одного типовогоядерного реактора АЭС).
Павловская ГЭС
Одним из самых значительных событий в республике стал пуск флагмана энергосистемы Башкортостана –самой мощной в республикетепловой электростанции Кармановской ГРЭС Отметим, что многие ошибочно считают Кармановскую ГРЭС гидроэлектростанцией, хотя ГРЭС расшифровывается как государственная районная электростанция и работает станция на органическом топливе. Кармановской ГРЭС была возложена задача стабильного обеспечения электроэнергией освоение Арланского нефтяного региона и быстроразвивающегося города Нефтекамска.Онаначала свою работу в 1968 году. В настоящее время в ее состав входят шесть энергоблоков общей мощностью 1800 МВт (для сравнения: типовые ядерные реакторы в России РБМК1000 и ВВЭР1000 имеют мощности по 1000 МВт). Расход топлива составляет около3260тыс. т.у.т. (основное топливо –природный газ, резервное –мазут). Это крупнейший производитель электроэнергии в СевероЗападном регионе Башкортостана. По некоторым показателям Кармановская ГРЭС входит в тройку лучших электростанций России с энергоблоками мощностью 300 МВт. Строится третья очередь ГРЭС, которая даст дополнительно от 350 до 450 МВт.
Кармановская ГРЭС
В целом, современная энергетика Башкортостана в основном «углеродная» –в балансе «Башкирэнерго» содержится 11 крупных ТЭС, где производится 97 % электроэнергии от ее общего количества, в которых сжигается в основном газ и мазут (43,3% выдает Кармановская ГРЭС, остальные 53,7% –все остальные ТЭС республики). Флагманом теплоэнергетики является Кармановская ГРЭС, которая имеет 6 энергоблоков по 300 МВт каждый и входит в тройку лучших ТЭС России и вырабатывает 43,3% от всей электроэнергии республики. Четыре Уфимских ТЭЦ суммарно дают 1070 МВт, две Салаватских ТЭЦ –794, две Стерлитамакских ТЭЦ –866, Приуфимская ТЭЦ –200, Кумертауская ТЭЦ –145 МВт и т.д., на которыесуммарно приходится 53,7% электроэнергии Башкортостана. В целом, структура топлива, потребленного электростанциями республики в 2006 году следующая: природный газ –91,7%, попутный газ –1,2%, мазут –6,2%, уголь –0,9%. Поскольку в РБ не используется уголь, наша энергетика сравнительно чистая. Всего 3 % электроэнергии республики вырабатывается за счет энергии рек –для целей гидроэнергетики используются два крупных водохранилища: Павловское и Нугушское. Несколько изменился балансГЭС после завершения строительства на реке Белой ГЭС на 55 МВт в составе Юмагузинского водохранилища.Что касается ресурсов источников органического топлива в республике,можно сказать следующее. Первый фонтан ишимбайской нефти, забивший в 16 мая 1932 года, ознаменовал начало развития нефтяной индустрии Башкортостана, создания новой топливноэнергетической базы СССР. С начала 30х годов территория Башкортостана изучалась всеми доступными методами геологических исследований. Ключевую роль в обосновании нефтегазового потенциала Башкортостана сыграл выдающийся геолог первооткрыватель башкирской нефти –Алексей Александрович Блохин. Еще в 1929 году в Башкортостан его отправил корифей геологов Иван Михайлович Губкин. Первые признаки башкирской нефти на современной территории республики были обнаружены еще в XVIII веке. О том, что нефть в Башкирии есть, говорили местные жители. Нефть выходила на поверхность, но промышленное освоение было невозможно. Вырытые колодцы, пробуренные скважины не доходили до нефтеносных пластов. В начале XX века район деревни Ишимбай был объектом пристального внимания знаменитого «Товарищества Братьев Нобель» и нефтепромышленников из США. В 1930 году в результате анализа проведенных исследований А.А.Блохин делает вывод о небходимости четырех бурений структурных скважин в районе деревни Ишимбай. И 16 мая 1932 года на скважине № 702 произошло 7 выбросов продолжительностью от 3 до 20 минут. Это было открытие мирового значения. Блестящий успех, увенчавший многолетние поиски, положил начало развитию гигантского нефтяного региона между Волгой и Уралом, который впоследствии получил название «Второе Баку».
Очередной этап геологоразведочных работ пришелся на 5060е годы, когда в практику вошла сейсморазведка. 25 ноября 1955 года из скважины № 3 вблизи деревни Ашит забил фонтан нефти, давшийначало биографии Большого Арлана, нового этапа в развитии нефтяного района на северозападе РБ. В настоящее время разработка Арланского месторождения ведется на уровне современных достижений науки. Открывая и осваивая новые месторождения, Башкортостан уже к середине 50х годов вышел на первое место в стране по объему добычи нефти. В 1955 году нефтяники Башкортостана добыли почти 15,5 миллионов тонн нефти, опередив Азербайджан, который считался до этого главной нефтяной базой СССР. Максимального уровня добычи нефти –47,8 млн. т в год –нефтяники республики добились в 1967 году. На сегодняшний день нефтяная компания «Башнефть» (ведет свою историю с 1932 года) входит в десятку крупнейших компаний России. Однакоотметим, что запасы органического топлива республики практически исчерпаны: выработано более 83 % запасов углеводородного сырья республики. Причем значительная доля 43,6 % остаточной нефти приходится на трудноизвлекаемые. Налицо общая тенденция снижения объемов добычи ввиду естественного истощения запасов сероводородного сырья (остаточные извлекаемые запасы нефти составляют 400млн т) . За последние 10лет объем добычи нефти в республике упал в 2 раза, еще быстрее снижаются разведанные запасы «черного золота» –почти в 5 раз, при этом они содержат вязкую и сильно обводненную нефть, которую трудно добывать [45]. Для улучшения ситуации с нефтедобычей предпринимаются конкретные шаги по расширению сырьевой базы, внедрению передовых технологий. В 2014 году добыча в республике составила 15,9 млн т.[6]. В дальнейшем добычу нефти в Башкортостане предполагается стабилизировать на уровне 10 миллионов тонн нефти в год. Вместе с тем отметим, что,по прогнозам специалистов,с ростом промышленного производства в республике в будущемнеизбежен дефицит в источниках энергии и соответственно электроэнергии, Наиболее реальный выход из создавшегося положения в республике видится в поиске альтернативных органическому топливу источников энергии (АИЭ). В Башкортостане поставленную проблему в будущем предполагается решить за счёт развития АИЭ, при этом имеется в виду использование ядерной энергетики (строительство Башкирской АЭС –БАЭС), энергии малых рек,энергии ветраи солнца. Население всё больше интересует экологическая сторона производства и использование всех видов источников энергии, в том числе и АИЭ[7].В 2005 году в республике сдана Юмагузинская ГЭС, которая будет ежегодно вырабатывать в среднем 150 миллионов кВт*ч самой дешевой и экологически чистой электроэнергии населению и промышленным предприятиям близлежащих районов. В конечном счете, все это послужит во благо нашей республикеи всей стране. Мощность Юмагузинской ГЭС относительно невелика, всего 45 мегаватт, но это не так уж и мало, для того чтобы быстрее окупить капитальные затраты на строительство гидросооружения. И она–
вторая ГЭС в республике после Павловской. Строительство Юмагузинского водохранилища имеет огромное значение для социальноэкономического развития республики. Как правило, во время половодья река Белая приносит много бед и значительный ущерб городам и населенным пунктам, расположенным в среднем и нижнем ее течении. Беда в том, что за полторадва весенних месяца по ее руслу проходит 70 –80 % всего годового стока реки. А в летний период, случается, река практически почти пересыхает. Почувствуйте разницу: весной ежесекундный приток в районе села Юмагузино может достигать 1200 –1300 кубометров. А летом и зимой, бывает, доходит до 10 кубометров. Но ведь рекаобеспечивает бесперебойное снабжение водой городов Южного промышленного узла: Стерлитамак, Салават, Кумертау, Мелеуз и Ишимбай. Влетнийизимний периоды от маловодья создается аварийная ситуация на водозаборах этих городов, на взрывоопасных химических и нефтехимических предприятиях. Водохранилище позволяет аккумулировать значительную часть (800 миллионов кубометров) вешних вод и затем в течение последующих месяцев поддерживать стабильный уровень реки. В то же время за счет регулирования весеннего стока появляется возможность значительно уменьшить или предотвратить подтопление сел и городов во время половодья, предотвратить большие материальные потери и бедылюдей, т.е. будут защищены многие населенные пункты и важнейшие народнохозяйственные объекты, пахотные земли, памятники культуры и истории в паводковый период. Таким образом, главная обязанность Юмагузинского водохранилища не столько энергетические проблемы, сколько проблемы контроля паводкового режима и стабильного круглогодичного обеспечения водой городов южной части Предуралья Башкортостана, т.е.выполнять водорегулирующую роль. Разумеется, природному комплексу РБ нанесен некоторый ущерб. Но для его компенсации рассматривается вопрос о расширении границ заповедника «Шульганташ», часть которого пострадала при строительстве водохранилища. Кроме того, планируется организация ряда новых охраняемых природных территорий.В СМИ усиленно обсуждается решение энергетической программы за счет возобновляемых источников энергии (ВИЭ) –водымалых рек,ветраи солнца.Известно, что река всегда была источником энергии. По архивным данным, в довоенные и послевоенные годы в республике было построено более 200 малых ГЭСмощностью от 100 до 500 кВт, которые обеспечивали электроэнергией дома, небольшие предприятия колхозов и совхозов. Например, на одном из заседаний Мишкинского райисполкома (1937 г.) было принято решение о строительстве межколхозной ГЭС на реке Бирь около деревни Камеево. Строительство решено было вести за счет кредитования и людских сил из близлежащих 19 колхозов. Было поручено конторе «Башсельэлектро» содействовать строительству ГЭС (ЦГИА РБ ф. 394 оп. 1 д.354. Протоколы заседаний Мишкинского райсполкома).. Строительство велось с 1938 до конца 1940 годов. 5 ноября 1940 года вступила в строй и начала давать электрическую энергию Мишкинская ГЭС мощностью 100 кВт. Камеевская (межколхозная) ГЭС была построенасилами 19 колхозов. Ее мощность была всего 100 кВт. Но это был большой скачок в развитии электроэнергетики всего района. В день пуска ГЭС в деревнях Камеево, РусскоБайбаково, БашБайбаково и Спартак зажглись «лампочки Ильича». Кроме электрического освещения к зиме того же года были подключены к гидроэлектростанции мельница и пилорама, начали работать электромоторы на зернотоку. Процесс молотьбы хлеба был механизирован, барабан уже крутили не лошади, а электромоторы. Отметим, что в годы войны в республике в строй вступили 10 других малых ГЭС. Среде них АхметРахимовская ГЭС на р. Зилим (Ишимбайский район), Чистикинская ГЭС [3. С. 134].После войны в 1946 году в д. Камеево пустили вторую турбину мощностью 100 кВт, но уже и этих мощностей для колхозов не хватало. И тогда решили построить ниже первой ещё одну ГЭС, и в 1952 году ее строительство было завершено. Мощность второй ГЭС достигла 300 кВт(Газета «Дружба» № 98, 1 ноября 2000 г., «У нас была электростанция»). Сельчане все больше стали использовать в своем хозяйстве бытовую технику, потребляющую много электроэнергии. Но, так как все те же линии электропередач монтировались железными проводами (вся высоковольтная линия составляла 160 километров), они вызывали перебои в снабжении электричеством. Все чаще стала ощущаться нехватка электроэнергии. В пиковое время напряжение в сетях падало, на прудах стала ощущаться нехватка воды.
Камеевская ГЭС №1 на реке Бирь(Краеведческие материалы историкоэтнографического музея МУСОШ с. Камеево).
Как вспоминает работник Камеевской ГЭС, ветеран труда Биктимиров А.: «Интересное было время. Интересно было работать. Обслуживающий персонал станции состоялиз местного населения. Коллектив был спаянный, к работе относились добросовестно, каждый знал свое дело. Выезжали на ликвидацию аварий днем и ночью, в любую погоду, а расстояние от ГЭС до конечных потребителей доходило до 40 километров. За годы своей работы ГЭС дала миллионы киловатт дешевой электроэнергии, необходимой для развития народного хозяйства.» Надо отметить, что ГЭС строилась не за счет труда заключенных, как многие стройки первых пятилеток, а за счет кредитования колхозов и местных людскихресурсов. Люди строили для себя, чтобы в каждом доме светила лампочка, работало радио. В 1966 году после 26 –летней работы ГЭС была признана нерентабельной. Первая и вторая гидроэлектростанции были отключены. В деревни подали промышленный ток (Газета «Дружба» № 62, 26 августа 2006 г., «Фронтовик. Директор. Человек»).В дальнейшем малые ГЭС республики с переходом на централизованное электроснабжение были отключены и заброшены. Дальнейшая судьба этих электростанций печальна –они были просто разграблены, хотя можно было сохранить их
в качестве
памятников. Прошло около70лет со дня пуска в строй Камеевской ГЭС на реке Бирь. В сердцах многих старожилов района и села Камеево остались те незабываемые годы. ГЭС №1 и ГЭС №2 стали памятниками истории. Строительство гидроэлектростанции одна из ярких страниц истории села Камеево и Мишкинского района. Сегодня, новое поколение не должно забывать тот великий почин, а должно испытывать чувство гордости и активно участвовать в запланированном строительстве нового гидроузлана реке Бирь около деревни Камеево. И недалек тот день, когда могучие бетонные плечи плотины примут на себя тяжесть воды, и заплещутся волны рукотворного водохранилища.Таким образом, определенный вклад в энергетический бюджет республики может внести и малая гидроэнергетика. В самом деле, в республике более 300 рек и столько же водохранилищ технического назначения. Их суммарный потенциал сопоставим с сегодняшней мощностью всей энергосистемы Башкортостана (более 5 000 МВт), но пока он используется только на 23 процента [3]. Для сравнения: в США подобный показатель более 70 процентов, в Норвегии свыше 90 процентов. Сегодня и у нас ситуация меняется в лучшую сторону. Неслучайно в 2001 году Кабинет Министров РБ утвердил Программу сооружения малых ГЭС до 2020 года на небольших реках, по которой намечается строительство до 20малых ГЭСв РБ (газета Республика Башкортостан от 8.09.2001). Разумеется, малая гидроэнергетика не в состоянии заменить действующие ТЭЦ и крупные ГЭС, но она очень эффективна.Небольшие рассредоточенные источники энергии не нарушают окружающую среду и могут снабжать электричеством средние и даже большие сельские населенные пункты. Отпадает необходимость тянуть дорогостоящие магистральные линии электропередач, которые вызывают электромагнитное загрязнение территории, кроме того, при передаче значительная часть энергии теряется. Таким образом, нельзя вычеркивать малую гидроэнергетику из списка резервных энергоисточников.
Один из видов АИЭ –это энергия ветра. Ветровая энергия обильна, чиста, безопасна и надежна в качестве ресурса для производства электричества. Она не вызывает загрязнения воздуха при производстве и не создает радиоактивных отходов. В настоящее время согласно «Энергетической стратегии РБ до 2020 года» энергетикамиизучаются возможности коммерческого применения ветроэнергетики. Начало практической реализации этой программы положено строительством в 2000 году первой в республике и на Урале ветроэлектростанции (ВЭС): в Туймазинском районе недалеко от деревни Тюпкильдына возвышенности (выше окружающей местности на 120 м ) установлены 4 экспериментальных ветрогенератора по 550 кВт каждый и общей мощностью 2,2 МВт при скорости ветра 14 м/с. При благоприятных условиях на практике они выдают и по 700 кВт. Высота башен 42 м. Проезжавшие в Уфу по трассе «СамараУфа» наверное, видели эти творения –ВЭС. Оборудование для них произведено в Германии (к сожалению, пока вынуждены пользоваться импортными комплектующими). Отметим, что в 80х годах в Башкортостане было развернуто производство ВЭС. Они были примерно на единицу мощности в 10 раз дешевле, чем импортные. Но проект был похоронен... В настоящее время Туймазинская ВЭС является второй по мощности в России и за год эксплуатации выработывает более 2 ГВт*час электроэнергии. Она поступает в Кандры, а затем распределяется по окрестным населённым пунктам. Станция работает в автоматическом режиме, управление осуществляется компьютером через модем из г. Октябрьский. По оценкам специалистов «Башкирэнерго», ветры, веющие над республикой, могут взять со временем на себя значительную часть энергопроизводства республики. Несмотря на то, что дешевизна электроэнергии до сих пор не покрывает расходов на строительство объектов малой энергетики, в компании считают «ветряное» направление перспективным. В перспективе в республике можно установить несколько тысяч подобных «ветряков».Серьезным препятствием для развития ветроэнергетики является то, что ВЭС, состоящие из нескольких генераторов, в целом занимают большие площади. Самое слабое место ветровой энергетики непостоянство воздушных потоков, что относит ветроэнергетику в разряд низкокачественных источников. Таким образом, в настоящее время ветряки проблемы промышленной энергетики не решают.
Тюпкильдинская ВЭС
КПД наших крупных ТЭЦ при производстве электроэнергии составляет 30%, примерно такой же КПД и при производстве тепла, которое теряется при передаче на большие расстояния по теплопроводам (Кармановская ГРЭС попутного тепла не производит и «греет» водоемоохладитель). Поэтому в последние годы в РБ приняты в промышленную эксплуатацию энергетические установки со значительно более высокой эффективностью преобразования топлива в энергию, например,приняты в промышленную эксплуатацию газотурбинные установки (ГТУ)–электростанции нового поколения «Урал2500», которые былисозданы в пермской конструкторской фирме «Авиадвигатель» на основе авиационной турбины к самолету Ту134. Их изюминкой считается не только экономное расходование топлива, но и относительная дешевизна. Эти ГТУ по 4 МВт одновременно вырабатывают и тепловую и электрическую энергию и тем самым в два раза эффективнее используется топливо. «Башкирэнерго» предлагает для отопительных котельных использовать в качестве надстроек ГТУмощностью от 1 до 30 МВт электроэнергии. Учитывая весь комплекс преимуществ комбинированной выработки электроэнергии и тепла, правительство РБпоставило задачу ввести подобные ГТУТЭЦ во всех районных центрах республики. К сожалению, сегодня российская промышленность не может создать достаточно простую в эксплуатации и при этом относительно недорогиемодели ГТУ. Работы в этом направлении только разворачиваются. Сегодня в России таких станций единицы. У нас же работают подобные установки в Ишимбайском и Мечетлинском районах, два блока в г. Агидель. КПДэтихустановок колеблется от 80 до 85 %. Невиданные для типовых ТЭС цифры. Дальнейшее развитие в республике получает внедрение энергоустановок на базе газопоршневых агрегатов (ГПА)–двигателейвнутреннего сгорания. Введены в эксплуатацию ГПАминиТЭЦ в санаториях «Красноусольск» и «Янгантау», «Юматово». Заканчивается строительство аналогичной миниТЭЦ с агрегатами «Йенбахер» (Австрия) в санатории «Ассы» электрической мощностью 2 МВт и тепловой мощностью 2 Гкал/ч (их КПД при производстве электроэнергии достигает 43%, кроме того, они дают еще и тепло, общий КПД достигает 90%). И, наконец, в башкирском зауральском городе Сибай сдана в эксплуатацию уникальная и самая мощная не только в России, но и в Европе Зауральская газопоршневая ТЭЦ с 10ю агрегатами «Йенбахер» с высоким уровнем автоматизации и электрической мощностью 27,39 МВт и тепловой мощностью 22,21 Гкал/ч. Как отмечают специалисты ОАО «Башкирэнерго», у новой ТЭЦ КПДоколо 90%. С пуском Зауральской ТЭЦ снизилась зависимость башкирского Зауралья от энергосистем соседних регионов. Энергетики считают, что в скором времени цены на топливо и электроэнергию перестанут быть демпинговыми и приблизятся к мировым. Тогда новые технические решения позволят удешевить стоимость оборудования малых ЭС и они окупятся так же быстро, как и на Западе. В Башкирии в ближайшие три года появятся семь промышленных солнечных электростанцийобщей мощностью 59 МВт. Две из них уже построены в 2015 году: первая из семи СЭС в республике —«Баймакская» —распологается близ села БурибайХайбуллинского района (мощностью 10 МВт), вторая —«Бугульчанская» (мощностью 5 МВт)—в Куюргазинском районе республики. Ввод еще трех солнечных электростанций —«Исянгуловской» (в Зианчуровском районе на 9 МВт), «Бугульчанской» (вторая очередь, 5 МВт) и «Бурибаевской» (10 МВт) —планируется ввести в 2016 году. Объем инвестиций вреализацию всех проектов «Хевел» вБашкирии до2018 года оценивается в6 млрд рублей. Солнечные станции в РБ –это новое слово в зеленой энергетике: станции станут важным шагом напути к развитию возобновляемых источников энергии в республике. Для самогоэнергодефицитного Зауралья это гарантии бесперебойного энергоснабжения и новые рабочие места. Благодаря своим климатическим и географическим особенностям южные районы Башкирии отлично подходят для эксплуатации солнечных электростанций. Так, число солнечных дней в году здесь достигает 260, тогда как в Сочи их 190, а в Москве –114.«Баймакская»СЭС расположена на территории в 40 га, которая раньше представляла собой один огромный пустырь. Сегодня это место напоминает чтото из области фантастики. Всего за несколько месяцев здесь былоустановлено88 тысяча солнечных панелей. Энергии, которую они вырабатывает, хватит, чтобы обеспечить электричеством сразу 2 тысячи домов.
Панели из фотоэлементов расположены под углом 45 градусов на достаточном расстоянии друг от друга, чтобы не создавать тень. Все, что здесь появилось всего за четыремесяца, возводили собственными силами. Теперь СЭС будут обслуживать 20 человек (https://www.youtube.com/watch?v=JzFlukcC8No[Датаобращения7.03.2016]).. Основные элементы солнечной электростанции —так называемые солнечные модули —будут произведены на заводе «Хевел» в Новочебоксарске. (http://igazeta.com/news/region102/33248.html, [Дата обращения 12.03.2016]). Более 70 процентов комплектующих для станции произведены натерритории России.
Бугульчанская СЭС (http://fn24.ru/region/9/nauka/8101,[Датаобращения7.03.2016])
Подводя итог нашему анализу истории, состояния и перспектив развития ТЭК Республики Башкортостан можно сказать, что к настоящему времени энергообеспечение республики осуществляется следующимистанциями(Таблица1):
Генерирующие мощности компании «Башкирэнерго» Таблица 1.
ЭлектростанцииУстановленнаямощность, МВт
Год ввода в эксплуатациюпервого агрегатаКармановская ГРЭС18001968Уфимская ТЭЦ1941941Уфимская ТЭЦ24661940Уфимская ТЭЦ31101951Уфимская ТЭЦ44001956Салаватская ТЭЦ2641953НовоСалаватская ТЭЦ5301966Стерлитамакская ТЭЦ5111957НовоСтерлитамакская ТЭЦ3551977Приуфимская ТЭЦ2001976Кумертауская ТЭЦ1451954Ишимбайская ГТУ102000ГТУ Шигили42001ГПА Красноусольск1,952002ГПА Янгантау1,92002ГТУ Агидель82002ГПА Юматово0,9732003Павловская ГЭС166,41959Юмагузинская ГЭС452005Слакская ГЭС0,11999Таналыкская микроГЭС0,052001МикроГЭС Авзян0,0752002МикроГЭС Узян0,052002МикроГЭС Кага0,0752002Мечетлинская МГЭС0,4452002ВЭС Тюпкильды2,22002СЭС «Баймакская»102015СЭС «Бугульчанская52015Итого:5131
В настоящее время в нашей республике реанимирован проект, отвергнутый в свое время изза протестов общественности, –строительство Башкирской атомной электростанции (БАЭС) в г. Агидель.Хотявозобновление строительства АЭС включено в Федеральную целевую программу Энергетической стратегии России, рассчитанной до 2020 года, и предполагает финансирование из федерального бюджета, но его реальное финансирование отложенона неопределенное время. Сравнивая мощности, вырабатываемые на миниГЭС, ВЭС,СЭС, ГТУи ГПА с потребностями РБ в электроэнергии, следует разъяснить учащимся, что в республике идет целенаправленная работа поеебесперебойному энергообеспечению, однако перечисленные виды источников энергии не смогут сильно повлиять на ее обеспеченность энергией. Они рассчитаны на небольшиетерритории, где трудно провести и обслуживать мощные линии электропередачи. Там они вполне приемлемы. Но, к сожалению, всю республику они не смогут обеспечить дешевой энергией. Их масштабы очень малы. А если строить их в массовом порядке, то этобудет нисколько не дешевле. Приведенныеданные, по нашему мнению,также должны наводитьшкольника на мысль отом, что строительство Башкирской АЭС является необходимостью, т.к. только ядерная энергетика способна обеспечить в будущем энергетическую безопасность республики.Ссылки на источники1.Даммер М.Д. Региональный компонент содержания школьного физического образования // Вестник Челябинского ГПУ. Серия Педагогика.Психология. Методика преподавания.–2004, №8. –С.110118.2.Капралов А.И. Историконаучное содержание учебного материала по физике как одно из средствосуществления регионального компонента образования // Вестник Челябинского ГПУ. Серия Педагогика. Психология. Методика преподавания. –2003,№7. –С.124128.
3.Башкортостан. Краткая энциклопедия. –Уфа: Научное издательство «Башкирская энциклопедия». –1996. –672 с. 4.Зиятдинов Ш.Г., Миркин Б.М. Энергетика РБ сегодня и завтра: взгляд экологов // Управление и экономика. –2004,№ 5. –С. 6872.5.Хамитов Р.А. Воспроизводствоминеральносырьевой базы требует вложений // Табигат.–
2004,№ 3. –С. 15.6.Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2014 году / https://www.bashkortostan.ru/presscenter/lectures/259193/ [Дата обращения10.032016].7.Будущее Башкирской АЭС // Росэнергоатом (ежемесячный журнал атомной энергетики России). –2004,№ 2. –С. 2829.
Ziyatdinov Shamil Gabdinurovich,Ph.D. in Physics, associate professor, Department of Physics and Methods of Physics Education, Birsk Branch of Bashkir State University, BirskKhayrullin Ayrat Khalafovich5thyear student, Department of Physics and Mathematics at Birsk Branch of Bashkir State University, Birsk
On addition of regional component to highschool physics course
Abstract.We argue in favour of a possibility to add the regional component to the highschool physics course using the example of discussing on the history of formation and the future of the fuelenergy complex in the Republic of Bashkortostan. Such lessons tend to attract more interest in students than traditional lessons based on standard highschool textbooks on energy and power engineering
Keywords:fuelenergy complex, traditional and alternative energy sources, regional component.
К наполнению содержания школьного курса физикирегиональным компонентомАннотация.Вработе аргументированавозможность и необходимость наполнения школьногокурса физикирегиональным компонентом на примере обсуждения истории становления и перспектив развития топливноэнергетического комплекса РеспубликиБашкортостан. Такие занятиявызывают у учащихся бòльший интерес, чем традиционные уроки по типовым школьным учебникам «об энергетике в общем». Ключевые слова:топливноэнергетический комплекс, традиционные и альтернативные источники энергии, региональный компонент.
В данной работе мы попытаемся аргументировать необходимость использования регионального компонента при изучении физики на примереобсуждения темы истории и перспектив развития энергетики в нашей республике Башкортостан (РБ). Как показывает накопленный нами опыт преподавания физики, занятия с привлечением регионального компонента вызывают у учащихся больший интерес, чем традиционные уроки по типовым школьным программам и методическим разработкам. В связи с этимотметим, чтов процессе обучения физике внимание учащихся следует особо обращать на то, что топливноэнергетический комплекс (ТЭК) Башкортостана сегодня выступает важнейшим фактором усиления ее экономического роста. Но с ростом промышленного производства в республике в будущем неизбежен дефицит энергетических ресурсов и,в частности,электроэнергии:запасы органического топлива для получения которой практически исчерпаны.Следует также отметить, что в документах о содержании школьного образования подчеркивается необходимость выделения федерального и регионального компонентов. Как указывают методисты, с содержанием федерального компонента особых проблем нет. Но в определении содержания регионального компонента нет единодушия. В первую очередь требуется определить место регионального компонентав содержании всего физического образования и само содержаниерегионального компонента в рамках физического образования[1]. М.Д.Даммер относит региональныйкомпонент к вспомогательному блоку курса физики, в содержательной части которого должны быть отражены особенности региона [1]. Региональная окрашенность вспомогательного блока курса физики при таком подходе может быть выражена при рассмотрении: различных технологий, применяемых на предприятиях региона;характеристик продукций предприятий;устройства ипринципа действия приборов и технических устройств на предприятиях региона;проблем энергетики, связи итранспорта в регионе.Такое выделение регионального компонентапозволяет сформулировать его важные дидактические функции [1]:политехническое и экологическое образование учащихся; профессиональная ориентация и самоопределение;патриотическое воспитание школьников.Вместе с тем, как отмечает А.И.Капралов [2]«при осуществлении регионального компонента образования
прежде всего необходимо понять, что возможности курса физики средней школы для решения этой проблемы ограничены не учебным материалом, а только знанием учителя истории и особенностейсвоего края.» Основываясь на этих подходах, мы предлагаемнаполнить федеральный компонент курса физики региональным, основываясь на собранных нами материалах об истории, состоянии и перспективе развития ТЭК своего региона –Республики Башкортостан.Топливноэнергетический комплекс (ТЭК) Башкортостана выступает сегодня важнейшим фактором усиления его экономического роста. Поэтому в республике вопросам стратегии и приоритетов развития ТЭК уделяется большое внимание. При многообразии представлений об энергетике будущего развивается идея об экономии ископаемого топлива с учетом его неизбежного удорожания. Отметим также, что именно с энергетикой связаны основные экологические проблемы современности. В настоящее время годовая потребность Башкортостана в энергии составляет 32 миллиона тонн условного топлива (т.у.т.).Много это или мало? Очень много. По данным Мирового энергетического совета (МИРЭС) в развитых странах потребление на одного человека в год составляло от 5,0 т.у.т. (Япония, Франция) до10,0 в США, а в развивающихся 0,51,0т.у.т. Т.е. пока мы, даже с учетом холодного климата, живем, что называется, на широкую ногу. Точных данных о современной структуре энергопотребления в РБ нет, однако если судить по энциклопедии «Башкортостан», то 80% энергии расходует промышленность, включая и коммунальное хозяйство (причем, до половины этой энергии затрачивается на «холодный климат»), 5% –на сельское хозяйство, 10% –на транспорт и связь. Оставшиеся 5% приходятся на прочие расходы[34].С целью стабильного обеспечения республики энергоресурсами в РБ разработаны и реализуются «Энергетическая стратегия Республики Башкортостан до2020 года» и «Программа развития основных отраслей ТЭК республики». В настоящее время в республике разрабатываются «Республиканская программа энергосбережения на среднесрочный период» и Закон «Об энергосбережении». Из документов следует, что к 2020 году общая годовая потребность в исходном топливе достигнет 46 млн. т.у.т. При этом обеспеченность энергией за счет собственных источников с 56 % в 2000 году снизится до 25 % в 2020 году, что еще более ослабит энергетическую защищенность республики. Основными приоритетами развития республиканского ТЭК в «Энергетической стратегии Республики Башкортостан до 2020 года» определены: поддержание надежного топливои энергоснабжения;укрепление энергетической безопасности республики; эффективное ресурсои энергосбережение; повышение конкурентоспособности продукции; наращивание экспортного потенциала и диверсификация географической структуры внешнего рынка;обеспечение экологической безопасности. Анализ состояния ТЭК республики начнем с краткой истории, общей характеристики генерирующих энергетических мощностей в республике и запасов ее органического топлива.История электроэнергетики республики берет начало с первой электростанции, которая была построена в Уфе в 1897 году инженером Н.В.Коншиным [3]. Мощность паросиловой установки, взятой со списанного эсминца, составила 560 киловатт, основным топливом служили дрова. Киловаттчас электроэнергии стоил сорок копеек, тогда как в Москве почти в шесть раз дешевле. В это время фунт керосина стоил пять копеек. Эта станция обеспечила город светом в течение35 лет. В 1913 оду в Башкирии вырабатывалось 1,13 кВт*ч. электроэнергии в год на одного жителя, то, есть примерно в одиннадцать раз меньше, чем приходилось на жителя России.До 1917 года в Башкирии имелось 4 электростанции общей мощностью 960 кВт. (г. Уфа, г. Стерлитамак, г. Бирск, с. Давлеканово). К 1917 году появились небольшие электроустановки в Белебее, Белорецке и в Баймаке. По плану ГОЭЛРО предполагалось строительство ГЭС на реках Уфа и Белая мощностью 37 и 45 МВт соответственно, а также ТЭС вблизи столицы республики мощностью 20 –25 МВт, которая должна была использовать в качестве топлива отходы деревообрабатывающей промышленности. До войны в Башкортостане были запущены ТЭЦ1, ТЭЦ2 (мощностью по 4МВт). Во многих селах и деревнях попрежнему осветительным прибором служили лучина, свеча или керосиновая лампа и люди могли только мечтать об электричестве. В таком положении находились, например, и жители Мишкинского района. В 30е гг. в Мишкинском районе работали маломощные электростанции: в с. Мишкино, д. Накаряково и в колхозе «Динамо» мощностью всего 9 кВт (Мишкинский райгосархив, ф. 9, оп. 3, стр. 17). Эти маломощные электростанции не могли играть большой роли в хозяйственной жизни района.После войны потребности в энергии в республике резко возросли. Решено было построить ТЭЦ3 (запущена в 1950 г. в Уфе), Кумертаускую ТЭЦ (запущена в 1955 г.) и др. В 1961 г. в Башкортостане начала работать на всю мощь Павловская ГЭС. В здании электростанции были расположены 4гидроагрегата мощностью по 41,6 МВт каждый (общая мощность 166,4 МВт). В настоящее время идет реконструкция ГЭС, которая позволит увеличить мощность станции до 200 МВт (что составит 1/5 часть мощности одного типовогоядерного реактора АЭС).
Павловская ГЭС
Одним из самых значительных событий в республике стал пуск флагмана энергосистемы Башкортостана –самой мощной в республикетепловой электростанции Кармановской ГРЭС Отметим, что многие ошибочно считают Кармановскую ГРЭС гидроэлектростанцией, хотя ГРЭС расшифровывается как государственная районная электростанция и работает станция на органическом топливе. Кармановской ГРЭС была возложена задача стабильного обеспечения электроэнергией освоение Арланского нефтяного региона и быстроразвивающегося города Нефтекамска.Онаначала свою работу в 1968 году. В настоящее время в ее состав входят шесть энергоблоков общей мощностью 1800 МВт (для сравнения: типовые ядерные реакторы в России РБМК1000 и ВВЭР1000 имеют мощности по 1000 МВт). Расход топлива составляет около3260тыс. т.у.т. (основное топливо –природный газ, резервное –мазут). Это крупнейший производитель электроэнергии в СевероЗападном регионе Башкортостана. По некоторым показателям Кармановская ГРЭС входит в тройку лучших электростанций России с энергоблоками мощностью 300 МВт. Строится третья очередь ГРЭС, которая даст дополнительно от 350 до 450 МВт.
Кармановская ГРЭС
В целом, современная энергетика Башкортостана в основном «углеродная» –в балансе «Башкирэнерго» содержится 11 крупных ТЭС, где производится 97 % электроэнергии от ее общего количества, в которых сжигается в основном газ и мазут (43,3% выдает Кармановская ГРЭС, остальные 53,7% –все остальные ТЭС республики). Флагманом теплоэнергетики является Кармановская ГРЭС, которая имеет 6 энергоблоков по 300 МВт каждый и входит в тройку лучших ТЭС России и вырабатывает 43,3% от всей электроэнергии республики. Четыре Уфимских ТЭЦ суммарно дают 1070 МВт, две Салаватских ТЭЦ –794, две Стерлитамакских ТЭЦ –866, Приуфимская ТЭЦ –200, Кумертауская ТЭЦ –145 МВт и т.д., на которыесуммарно приходится 53,7% электроэнергии Башкортостана. В целом, структура топлива, потребленного электростанциями республики в 2006 году следующая: природный газ –91,7%, попутный газ –1,2%, мазут –6,2%, уголь –0,9%. Поскольку в РБ не используется уголь, наша энергетика сравнительно чистая. Всего 3 % электроэнергии республики вырабатывается за счет энергии рек –для целей гидроэнергетики используются два крупных водохранилища: Павловское и Нугушское. Несколько изменился балансГЭС после завершения строительства на реке Белой ГЭС на 55 МВт в составе Юмагузинского водохранилища.Что касается ресурсов источников органического топлива в республике,можно сказать следующее. Первый фонтан ишимбайской нефти, забивший в 16 мая 1932 года, ознаменовал начало развития нефтяной индустрии Башкортостана, создания новой топливноэнергетической базы СССР. С начала 30х годов территория Башкортостана изучалась всеми доступными методами геологических исследований. Ключевую роль в обосновании нефтегазового потенциала Башкортостана сыграл выдающийся геолог первооткрыватель башкирской нефти –Алексей Александрович Блохин. Еще в 1929 году в Башкортостан его отправил корифей геологов Иван Михайлович Губкин. Первые признаки башкирской нефти на современной территории республики были обнаружены еще в XVIII веке. О том, что нефть в Башкирии есть, говорили местные жители. Нефть выходила на поверхность, но промышленное освоение было невозможно. Вырытые колодцы, пробуренные скважины не доходили до нефтеносных пластов. В начале XX века район деревни Ишимбай был объектом пристального внимания знаменитого «Товарищества Братьев Нобель» и нефтепромышленников из США. В 1930 году в результате анализа проведенных исследований А.А.Блохин делает вывод о небходимости четырех бурений структурных скважин в районе деревни Ишимбай. И 16 мая 1932 года на скважине № 702 произошло 7 выбросов продолжительностью от 3 до 20 минут. Это было открытие мирового значения. Блестящий успех, увенчавший многолетние поиски, положил начало развитию гигантского нефтяного региона между Волгой и Уралом, который впоследствии получил название «Второе Баку».
Очередной этап геологоразведочных работ пришелся на 5060е годы, когда в практику вошла сейсморазведка. 25 ноября 1955 года из скважины № 3 вблизи деревни Ашит забил фонтан нефти, давшийначало биографии Большого Арлана, нового этапа в развитии нефтяного района на северозападе РБ. В настоящее время разработка Арланского месторождения ведется на уровне современных достижений науки. Открывая и осваивая новые месторождения, Башкортостан уже к середине 50х годов вышел на первое место в стране по объему добычи нефти. В 1955 году нефтяники Башкортостана добыли почти 15,5 миллионов тонн нефти, опередив Азербайджан, который считался до этого главной нефтяной базой СССР. Максимального уровня добычи нефти –47,8 млн. т в год –нефтяники республики добились в 1967 году. На сегодняшний день нефтяная компания «Башнефть» (ведет свою историю с 1932 года) входит в десятку крупнейших компаний России. Однакоотметим, что запасы органического топлива республики практически исчерпаны: выработано более 83 % запасов углеводородного сырья республики. Причем значительная доля 43,6 % остаточной нефти приходится на трудноизвлекаемые. Налицо общая тенденция снижения объемов добычи ввиду естественного истощения запасов сероводородного сырья (остаточные извлекаемые запасы нефти составляют 400млн т) . За последние 10лет объем добычи нефти в республике упал в 2 раза, еще быстрее снижаются разведанные запасы «черного золота» –почти в 5 раз, при этом они содержат вязкую и сильно обводненную нефть, которую трудно добывать [45]. Для улучшения ситуации с нефтедобычей предпринимаются конкретные шаги по расширению сырьевой базы, внедрению передовых технологий. В 2014 году добыча в республике составила 15,9 млн т.[6]. В дальнейшем добычу нефти в Башкортостане предполагается стабилизировать на уровне 10 миллионов тонн нефти в год. Вместе с тем отметим, что,по прогнозам специалистов,с ростом промышленного производства в республике в будущемнеизбежен дефицит в источниках энергии и соответственно электроэнергии, Наиболее реальный выход из создавшегося положения в республике видится в поиске альтернативных органическому топливу источников энергии (АИЭ). В Башкортостане поставленную проблему в будущем предполагается решить за счёт развития АИЭ, при этом имеется в виду использование ядерной энергетики (строительство Башкирской АЭС –БАЭС), энергии малых рек,энергии ветраи солнца. Население всё больше интересует экологическая сторона производства и использование всех видов источников энергии, в том числе и АИЭ[7].В 2005 году в республике сдана Юмагузинская ГЭС, которая будет ежегодно вырабатывать в среднем 150 миллионов кВт*ч самой дешевой и экологически чистой электроэнергии населению и промышленным предприятиям близлежащих районов. В конечном счете, все это послужит во благо нашей республикеи всей стране. Мощность Юмагузинской ГЭС относительно невелика, всего 45 мегаватт, но это не так уж и мало, для того чтобы быстрее окупить капитальные затраты на строительство гидросооружения. И она–
вторая ГЭС в республике после Павловской. Строительство Юмагузинского водохранилища имеет огромное значение для социальноэкономического развития республики. Как правило, во время половодья река Белая приносит много бед и значительный ущерб городам и населенным пунктам, расположенным в среднем и нижнем ее течении. Беда в том, что за полторадва весенних месяца по ее руслу проходит 70 –80 % всего годового стока реки. А в летний период, случается, река практически почти пересыхает. Почувствуйте разницу: весной ежесекундный приток в районе села Юмагузино может достигать 1200 –1300 кубометров. А летом и зимой, бывает, доходит до 10 кубометров. Но ведь рекаобеспечивает бесперебойное снабжение водой городов Южного промышленного узла: Стерлитамак, Салават, Кумертау, Мелеуз и Ишимбай. Влетнийизимний периоды от маловодья создается аварийная ситуация на водозаборах этих городов, на взрывоопасных химических и нефтехимических предприятиях. Водохранилище позволяет аккумулировать значительную часть (800 миллионов кубометров) вешних вод и затем в течение последующих месяцев поддерживать стабильный уровень реки. В то же время за счет регулирования весеннего стока появляется возможность значительно уменьшить или предотвратить подтопление сел и городов во время половодья, предотвратить большие материальные потери и бедылюдей, т.е. будут защищены многие населенные пункты и важнейшие народнохозяйственные объекты, пахотные земли, памятники культуры и истории в паводковый период. Таким образом, главная обязанность Юмагузинского водохранилища не столько энергетические проблемы, сколько проблемы контроля паводкового режима и стабильного круглогодичного обеспечения водой городов южной части Предуралья Башкортостана, т.е.выполнять водорегулирующую роль. Разумеется, природному комплексу РБ нанесен некоторый ущерб. Но для его компенсации рассматривается вопрос о расширении границ заповедника «Шульганташ», часть которого пострадала при строительстве водохранилища. Кроме того, планируется организация ряда новых охраняемых природных территорий.В СМИ усиленно обсуждается решение энергетической программы за счет возобновляемых источников энергии (ВИЭ) –водымалых рек,ветраи солнца.Известно, что река всегда была источником энергии. По архивным данным, в довоенные и послевоенные годы в республике было построено более 200 малых ГЭСмощностью от 100 до 500 кВт, которые обеспечивали электроэнергией дома, небольшие предприятия колхозов и совхозов. Например, на одном из заседаний Мишкинского райисполкома (1937 г.) было принято решение о строительстве межколхозной ГЭС на реке Бирь около деревни Камеево. Строительство решено было вести за счет кредитования и людских сил из близлежащих 19 колхозов. Было поручено конторе «Башсельэлектро» содействовать строительству ГЭС (ЦГИА РБ ф. 394 оп. 1 д.354. Протоколы заседаний Мишкинского райсполкома).. Строительство велось с 1938 до конца 1940 годов. 5 ноября 1940 года вступила в строй и начала давать электрическую энергию Мишкинская ГЭС мощностью 100 кВт. Камеевская (межколхозная) ГЭС была построенасилами 19 колхозов. Ее мощность была всего 100 кВт. Но это был большой скачок в развитии электроэнергетики всего района. В день пуска ГЭС в деревнях Камеево, РусскоБайбаково, БашБайбаково и Спартак зажглись «лампочки Ильича». Кроме электрического освещения к зиме того же года были подключены к гидроэлектростанции мельница и пилорама, начали работать электромоторы на зернотоку. Процесс молотьбы хлеба был механизирован, барабан уже крутили не лошади, а электромоторы. Отметим, что в годы войны в республике в строй вступили 10 других малых ГЭС. Среде них АхметРахимовская ГЭС на р. Зилим (Ишимбайский район), Чистикинская ГЭС [3. С. 134].После войны в 1946 году в д. Камеево пустили вторую турбину мощностью 100 кВт, но уже и этих мощностей для колхозов не хватало. И тогда решили построить ниже первой ещё одну ГЭС, и в 1952 году ее строительство было завершено. Мощность второй ГЭС достигла 300 кВт(Газета «Дружба» № 98, 1 ноября 2000 г., «У нас была электростанция»). Сельчане все больше стали использовать в своем хозяйстве бытовую технику, потребляющую много электроэнергии. Но, так как все те же линии электропередач монтировались железными проводами (вся высоковольтная линия составляла 160 километров), они вызывали перебои в снабжении электричеством. Все чаще стала ощущаться нехватка электроэнергии. В пиковое время напряжение в сетях падало, на прудах стала ощущаться нехватка воды.
Камеевская ГЭС №1 на реке Бирь(Краеведческие материалы историкоэтнографического музея МУСОШ с. Камеево).
Как вспоминает работник Камеевской ГЭС, ветеран труда Биктимиров А.: «Интересное было время. Интересно было работать. Обслуживающий персонал станции состоялиз местного населения. Коллектив был спаянный, к работе относились добросовестно, каждый знал свое дело. Выезжали на ликвидацию аварий днем и ночью, в любую погоду, а расстояние от ГЭС до конечных потребителей доходило до 40 километров. За годы своей работы ГЭС дала миллионы киловатт дешевой электроэнергии, необходимой для развития народного хозяйства.» Надо отметить, что ГЭС строилась не за счет труда заключенных, как многие стройки первых пятилеток, а за счет кредитования колхозов и местных людскихресурсов. Люди строили для себя, чтобы в каждом доме светила лампочка, работало радио. В 1966 году после 26 –летней работы ГЭС была признана нерентабельной. Первая и вторая гидроэлектростанции были отключены. В деревни подали промышленный ток (Газета «Дружба» № 62, 26 августа 2006 г., «Фронтовик. Директор. Человек»).В дальнейшем малые ГЭС республики с переходом на централизованное электроснабжение были отключены и заброшены. Дальнейшая судьба этих электростанций печальна –они были просто разграблены, хотя можно было сохранить их
в качестве
памятников. Прошло около70лет со дня пуска в строй Камеевской ГЭС на реке Бирь. В сердцах многих старожилов района и села Камеево остались те незабываемые годы. ГЭС №1 и ГЭС №2 стали памятниками истории. Строительство гидроэлектростанции одна из ярких страниц истории села Камеево и Мишкинского района. Сегодня, новое поколение не должно забывать тот великий почин, а должно испытывать чувство гордости и активно участвовать в запланированном строительстве нового гидроузлана реке Бирь около деревни Камеево. И недалек тот день, когда могучие бетонные плечи плотины примут на себя тяжесть воды, и заплещутся волны рукотворного водохранилища.Таким образом, определенный вклад в энергетический бюджет республики может внести и малая гидроэнергетика. В самом деле, в республике более 300 рек и столько же водохранилищ технического назначения. Их суммарный потенциал сопоставим с сегодняшней мощностью всей энергосистемы Башкортостана (более 5 000 МВт), но пока он используется только на 23 процента [3]. Для сравнения: в США подобный показатель более 70 процентов, в Норвегии свыше 90 процентов. Сегодня и у нас ситуация меняется в лучшую сторону. Неслучайно в 2001 году Кабинет Министров РБ утвердил Программу сооружения малых ГЭС до 2020 года на небольших реках, по которой намечается строительство до 20малых ГЭСв РБ (газета Республика Башкортостан от 8.09.2001). Разумеется, малая гидроэнергетика не в состоянии заменить действующие ТЭЦ и крупные ГЭС, но она очень эффективна.Небольшие рассредоточенные источники энергии не нарушают окружающую среду и могут снабжать электричеством средние и даже большие сельские населенные пункты. Отпадает необходимость тянуть дорогостоящие магистральные линии электропередач, которые вызывают электромагнитное загрязнение территории, кроме того, при передаче значительная часть энергии теряется. Таким образом, нельзя вычеркивать малую гидроэнергетику из списка резервных энергоисточников.
Один из видов АИЭ –это энергия ветра. Ветровая энергия обильна, чиста, безопасна и надежна в качестве ресурса для производства электричества. Она не вызывает загрязнения воздуха при производстве и не создает радиоактивных отходов. В настоящее время согласно «Энергетической стратегии РБ до 2020 года» энергетикамиизучаются возможности коммерческого применения ветроэнергетики. Начало практической реализации этой программы положено строительством в 2000 году первой в республике и на Урале ветроэлектростанции (ВЭС): в Туймазинском районе недалеко от деревни Тюпкильдына возвышенности (выше окружающей местности на 120 м ) установлены 4 экспериментальных ветрогенератора по 550 кВт каждый и общей мощностью 2,2 МВт при скорости ветра 14 м/с. При благоприятных условиях на практике они выдают и по 700 кВт. Высота башен 42 м. Проезжавшие в Уфу по трассе «СамараУфа» наверное, видели эти творения –ВЭС. Оборудование для них произведено в Германии (к сожалению, пока вынуждены пользоваться импортными комплектующими). Отметим, что в 80х годах в Башкортостане было развернуто производство ВЭС. Они были примерно на единицу мощности в 10 раз дешевле, чем импортные. Но проект был похоронен... В настоящее время Туймазинская ВЭС является второй по мощности в России и за год эксплуатации выработывает более 2 ГВт*час электроэнергии. Она поступает в Кандры, а затем распределяется по окрестным населённым пунктам. Станция работает в автоматическом режиме, управление осуществляется компьютером через модем из г. Октябрьский. По оценкам специалистов «Башкирэнерго», ветры, веющие над республикой, могут взять со временем на себя значительную часть энергопроизводства республики. Несмотря на то, что дешевизна электроэнергии до сих пор не покрывает расходов на строительство объектов малой энергетики, в компании считают «ветряное» направление перспективным. В перспективе в республике можно установить несколько тысяч подобных «ветряков».Серьезным препятствием для развития ветроэнергетики является то, что ВЭС, состоящие из нескольких генераторов, в целом занимают большие площади. Самое слабое место ветровой энергетики непостоянство воздушных потоков, что относит ветроэнергетику в разряд низкокачественных источников. Таким образом, в настоящее время ветряки проблемы промышленной энергетики не решают.
Тюпкильдинская ВЭС
КПД наших крупных ТЭЦ при производстве электроэнергии составляет 30%, примерно такой же КПД и при производстве тепла, которое теряется при передаче на большие расстояния по теплопроводам (Кармановская ГРЭС попутного тепла не производит и «греет» водоемоохладитель). Поэтому в последние годы в РБ приняты в промышленную эксплуатацию энергетические установки со значительно более высокой эффективностью преобразования топлива в энергию, например,приняты в промышленную эксплуатацию газотурбинные установки (ГТУ)–электростанции нового поколения «Урал2500», которые былисозданы в пермской конструкторской фирме «Авиадвигатель» на основе авиационной турбины к самолету Ту134. Их изюминкой считается не только экономное расходование топлива, но и относительная дешевизна. Эти ГТУ по 4 МВт одновременно вырабатывают и тепловую и электрическую энергию и тем самым в два раза эффективнее используется топливо. «Башкирэнерго» предлагает для отопительных котельных использовать в качестве надстроек ГТУмощностью от 1 до 30 МВт электроэнергии. Учитывая весь комплекс преимуществ комбинированной выработки электроэнергии и тепла, правительство РБпоставило задачу ввести подобные ГТУТЭЦ во всех районных центрах республики. К сожалению, сегодня российская промышленность не может создать достаточно простую в эксплуатации и при этом относительно недорогиемодели ГТУ. Работы в этом направлении только разворачиваются. Сегодня в России таких станций единицы. У нас же работают подобные установки в Ишимбайском и Мечетлинском районах, два блока в г. Агидель. КПДэтихустановок колеблется от 80 до 85 %. Невиданные для типовых ТЭС цифры. Дальнейшее развитие в республике получает внедрение энергоустановок на базе газопоршневых агрегатов (ГПА)–двигателейвнутреннего сгорания. Введены в эксплуатацию ГПАминиТЭЦ в санаториях «Красноусольск» и «Янгантау», «Юматово». Заканчивается строительство аналогичной миниТЭЦ с агрегатами «Йенбахер» (Австрия) в санатории «Ассы» электрической мощностью 2 МВт и тепловой мощностью 2 Гкал/ч (их КПД при производстве электроэнергии достигает 43%, кроме того, они дают еще и тепло, общий КПД достигает 90%). И, наконец, в башкирском зауральском городе Сибай сдана в эксплуатацию уникальная и самая мощная не только в России, но и в Европе Зауральская газопоршневая ТЭЦ с 10ю агрегатами «Йенбахер» с высоким уровнем автоматизации и электрической мощностью 27,39 МВт и тепловой мощностью 22,21 Гкал/ч. Как отмечают специалисты ОАО «Башкирэнерго», у новой ТЭЦ КПДоколо 90%. С пуском Зауральской ТЭЦ снизилась зависимость башкирского Зауралья от энергосистем соседних регионов. Энергетики считают, что в скором времени цены на топливо и электроэнергию перестанут быть демпинговыми и приблизятся к мировым. Тогда новые технические решения позволят удешевить стоимость оборудования малых ЭС и они окупятся так же быстро, как и на Западе. В Башкирии в ближайшие три года появятся семь промышленных солнечных электростанцийобщей мощностью 59 МВт. Две из них уже построены в 2015 году: первая из семи СЭС в республике —«Баймакская» —распологается близ села БурибайХайбуллинского района (мощностью 10 МВт), вторая —«Бугульчанская» (мощностью 5 МВт)—в Куюргазинском районе республики. Ввод еще трех солнечных электростанций —«Исянгуловской» (в Зианчуровском районе на 9 МВт), «Бугульчанской» (вторая очередь, 5 МВт) и «Бурибаевской» (10 МВт) —планируется ввести в 2016 году. Объем инвестиций вреализацию всех проектов «Хевел» вБашкирии до2018 года оценивается в6 млрд рублей. Солнечные станции в РБ –это новое слово в зеленой энергетике: станции станут важным шагом напути к развитию возобновляемых источников энергии в республике. Для самогоэнергодефицитного Зауралья это гарантии бесперебойного энергоснабжения и новые рабочие места. Благодаря своим климатическим и географическим особенностям южные районы Башкирии отлично подходят для эксплуатации солнечных электростанций. Так, число солнечных дней в году здесь достигает 260, тогда как в Сочи их 190, а в Москве –114.«Баймакская»СЭС расположена на территории в 40 га, которая раньше представляла собой один огромный пустырь. Сегодня это место напоминает чтото из области фантастики. Всего за несколько месяцев здесь былоустановлено88 тысяча солнечных панелей. Энергии, которую они вырабатывает, хватит, чтобы обеспечить электричеством сразу 2 тысячи домов.
Панели из фотоэлементов расположены под углом 45 градусов на достаточном расстоянии друг от друга, чтобы не создавать тень. Все, что здесь появилось всего за четыремесяца, возводили собственными силами. Теперь СЭС будут обслуживать 20 человек (https://www.youtube.com/watch?v=JzFlukcC8No[Датаобращения7.03.2016]).. Основные элементы солнечной электростанции —так называемые солнечные модули —будут произведены на заводе «Хевел» в Новочебоксарске. (http://igazeta.com/news/region102/33248.html, [Дата обращения 12.03.2016]). Более 70 процентов комплектующих для станции произведены натерритории России.
Бугульчанская СЭС (http://fn24.ru/region/9/nauka/8101,[Датаобращения7.03.2016])
Подводя итог нашему анализу истории, состояния и перспектив развития ТЭК Республики Башкортостан можно сказать, что к настоящему времени энергообеспечение республики осуществляется следующимистанциями(Таблица1):
Генерирующие мощности компании «Башкирэнерго» Таблица 1.
ЭлектростанцииУстановленнаямощность, МВт
Год ввода в эксплуатациюпервого агрегатаКармановская ГРЭС18001968Уфимская ТЭЦ1941941Уфимская ТЭЦ24661940Уфимская ТЭЦ31101951Уфимская ТЭЦ44001956Салаватская ТЭЦ2641953НовоСалаватская ТЭЦ5301966Стерлитамакская ТЭЦ5111957НовоСтерлитамакская ТЭЦ3551977Приуфимская ТЭЦ2001976Кумертауская ТЭЦ1451954Ишимбайская ГТУ102000ГТУ Шигили42001ГПА Красноусольск1,952002ГПА Янгантау1,92002ГТУ Агидель82002ГПА Юматово0,9732003Павловская ГЭС166,41959Юмагузинская ГЭС452005Слакская ГЭС0,11999Таналыкская микроГЭС0,052001МикроГЭС Авзян0,0752002МикроГЭС Узян0,052002МикроГЭС Кага0,0752002Мечетлинская МГЭС0,4452002ВЭС Тюпкильды2,22002СЭС «Баймакская»102015СЭС «Бугульчанская52015Итого:5131
В настоящее время в нашей республике реанимирован проект, отвергнутый в свое время изза протестов общественности, –строительство Башкирской атомной электростанции (БАЭС) в г. Агидель.Хотявозобновление строительства АЭС включено в Федеральную целевую программу Энергетической стратегии России, рассчитанной до 2020 года, и предполагает финансирование из федерального бюджета, но его реальное финансирование отложенона неопределенное время. Сравнивая мощности, вырабатываемые на миниГЭС, ВЭС,СЭС, ГТУи ГПА с потребностями РБ в электроэнергии, следует разъяснить учащимся, что в республике идет целенаправленная работа поеебесперебойному энергообеспечению, однако перечисленные виды источников энергии не смогут сильно повлиять на ее обеспеченность энергией. Они рассчитаны на небольшиетерритории, где трудно провести и обслуживать мощные линии электропередачи. Там они вполне приемлемы. Но, к сожалению, всю республику они не смогут обеспечить дешевой энергией. Их масштабы очень малы. А если строить их в массовом порядке, то этобудет нисколько не дешевле. Приведенныеданные, по нашему мнению,также должны наводитьшкольника на мысль отом, что строительство Башкирской АЭС является необходимостью, т.к. только ядерная энергетика способна обеспечить в будущем энергетическую безопасность республики.Ссылки на источники1.Даммер М.Д. Региональный компонент содержания школьного физического образования // Вестник Челябинского ГПУ. Серия Педагогика.Психология. Методика преподавания.–2004, №8. –С.110118.2.Капралов А.И. Историконаучное содержание учебного материала по физике как одно из средствосуществления регионального компонента образования // Вестник Челябинского ГПУ. Серия Педагогика. Психология. Методика преподавания. –2003,№7. –С.124128.
3.Башкортостан. Краткая энциклопедия. –Уфа: Научное издательство «Башкирская энциклопедия». –1996. –672 с. 4.Зиятдинов Ш.Г., Миркин Б.М. Энергетика РБ сегодня и завтра: взгляд экологов // Управление и экономика. –2004,№ 5. –С. 6872.5.Хамитов Р.А. Воспроизводствоминеральносырьевой базы требует вложений // Табигат.–
2004,№ 3. –С. 15.6.Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2014 году / https://www.bashkortostan.ru/presscenter/lectures/259193/ [Дата обращения10.032016].7.Будущее Башкирской АЭС // Росэнергоатом (ежемесячный журнал атомной энергетики России). –2004,№ 2. –С. 2829.
Ziyatdinov Shamil Gabdinurovich,Ph.D. in Physics, associate professor, Department of Physics and Methods of Physics Education, Birsk Branch of Bashkir State University, BirskKhayrullin Ayrat Khalafovich5thyear student, Department of Physics and Mathematics at Birsk Branch of Bashkir State University, Birsk
On addition of regional component to highschool physics course
Abstract.We argue in favour of a possibility to add the regional component to the highschool physics course using the example of discussing on the history of formation and the future of the fuelenergy complex in the Republic of Bashkortostan. Such lessons tend to attract more interest in students than traditional lessons based on standard highschool textbooks on energy and power engineering
Keywords:fuelenergy complex, traditional and alternative energy sources, regional component.
