Giáo án Bài 50. Năng lượng tái tạo

Huy động kiến thức nền của HS về nguồn năng lượng từ ánh sáng Mặt Trời, tạo tình huống có vấn đề để dẫn vào bài.

GV đưa ra tình huống: một ngôi nhà lắp pin mặt trời trên mái. HS trả lời câu hỏi: “Pin mặt trời có thể tạo điện như ban ngày trong đêm tối không?” và “Theo em, điều gì quyết định pin có phát điện hay không?”

HS nêu được dự đoán ban đầu: pin mặt trời không phát điện vào ban đêm vì thiếu ánh sáng Mặt Trời; việc phát điện phụ thuộc vào ánh sáng. HS ghi tên đề bài vào vở để theo dõi xuyên suốt tiết học.

Hình thành khái niệm nguồn tái tạo và nguồn không tái tạo dựa trên đặc điểm bổ sung tự nhiên và trữ lượng.

HS làm việc nhóm 4 người với Phiếu học tập số 1. Nhóm nhận bộ thẻ gồm nắng, gió, dầu mỏ, than đá, nước sông chảy, pin mặt trời; đọc nội dung “Kiến thức và mối liên hệ” trong sách hoặc trang bài học NeoEdu; sau đó dán từng thẻ vào một trong hai cột “Nguồn tái tạo” và “Nguồn không tái tạo”, giải thích lí do. Câu hỏi GV đặt ra: “Vì sao nắng và gió được gọi là nguồn tái tạo, còn dầu mỏ thì không?”

Nguồn tái tạo: được bổ sung tự nhiên trên thang thời gian phù hợp như nắng và gió. Nguồn không tái tạo: có trữ lượng hữu hạn và tái tạo rất chậm như dầu mỏ. Phân loại đúng trên Phiếu số 1: nắng, gió, nước sông chảy, pin mặt trời (thiết bị khai thác nắng) thuộc nhóm tái tạo; dầu mỏ, than đá thuộc nhóm không tái tạo. Lưu ý: pin mặt trời là thiết bị, nguồn năng lượng là ánh sáng Mặt Trời.

Giải thích được tính biến đổi của nguồn tái tạo và nhận ra khả năng cung cấp điện còn phụ thuộc thiết bị và lưu trữ.

HS sử dụng mô phỏng 3D “Ngôi nhà dùng điện từ nắng và gió” trong trang bài học NeoEdu, quan sát ba thời điểm: buổi trưa nắng, trời nhiều mây, ban đêm và đêm lặng gió. HS ghi số liệu vào Phiếu học tập số 2. Câu hỏi GV đặt ra: “Vì sao cùng một tấm pin mà buổi trưa phát 3 kW, còn trời nhiều mây chỉ phát 0,9 kW?”; “Khi nào tủ ắc quy có điện để dùng?”

Kết quả trên Phiếu số 2: buổi trưa nắng, pin mặt trời phát 3 kW, điện thừa được sạc vào ắc quy; trời nhiều mây, pin chỉ phát 0,9 kW; gió mạnh, tuabin phát nhiều hơn hẳn; ban đêm pin không phát điện, đèn sáng nhờ ắc quy. Kết luận: công suất nắng và gió phụ thuộc điều kiện tự nhiên, thay đổi theo thời tiết và thời gian; khả năng cung cấp còn phụ thuộc thiết bị và lưu trữ.

Vận dụng khái niệm nguồn tái tạo, nguồn không tái tạo và tính biến đổi để chọn đáp án và nhận xét phát biểu đúng sai.

HS làm bài tập nhanh cá nhân (bài tập tương tác trên trang NeoEdu hoặc trình chiếu trên màn hình): (1) Trong bài này, nguồn tái tạo có đặc điểm nào? A. mọi nguồn khoáng sản; B. than đá mới khai thác; C. được bổ sung tự nhiên trên thang thời gian phù hợp như nắng và gió. (2) Trong bài này, nguồn không tái tạo có đặc điểm nào? A. có trữ lượng hữu hạn và tái tạo rất chậm như dầu mỏ; B. ánh sáng Mặt Trời mỗi ngày; C. gió tự nhiên. (3) Ghép khái niệm với đặc điểm: nguồn tái tạo, nguồn không tái tạo, tính biến đổi. (4) Nhận xét đúng hay sai: “Nguồn tái tạo luôn tạo năng lượng không giới hạn tại mọi thời điểm.”

Đáp án: (1) C. (2) A. (3) Nguồn tái tạo – được bổ sung tự nhiên trên thang thời gian phù hợp như nắng và gió; nguồn không tái tạo – có trữ lượng hữu hạn và tái tạo rất chậm như dầu mỏ; tính biến đổi – công suất nắng và gió phụ thuộc điều kiện tự nhiên. (4) Sai, vì nắng, gió thay đổi theo thời tiết và thời gian; khả năng cung cấp còn phụ thuộc thiết bị và lưu trữ.

Vận dụng kiến thức về tính biến đổi, lưu trữ và nguồn dự phòng để giải quyết tình huống thực tế; nhận thức về tác động môi trường của nguồn tái tạo.

HS hoạt động cặp đôi, quan sát lại mô phỏng ngôi nhà dùng 0,6 – 1,2 kW và tủ ắc quy 10 kWh. Nhiệm vụ: (a) Pin mặt trời có thể tạo điện như ban ngày trong đêm tối không? Nếu muốn cấp điện liên tục, cần thêm gì? (b) Vì sao nguồn tái tạo vẫn cần đánh giá môi trường? Câu hỏi GV đặt ra: “Đêm lặng gió thì ắc quy còn đủ điện đến sáng không? Khi đó ngôi nhà làm gì?”

Đáp án mẫu: (a) Không có ánh sáng phù hợp thì không phát điện như ban ngày. Để cấp điện liên tục, hệ cần nguồn dự phòng hoặc lưu trữ; trong mô phỏng, đêm lặng gió ắc quy cạn trước bình minh nên phải dùng lưới điện dự phòng. (b) Thiết bị cần vật liệu, diện tích và xử lí khi hết hạn; thủy điện có thể đổi dòng chảy. Tái tạo không đồng nghĩa không có tác động. Kết luận của cặp đôi: nguồn tái tạo cần được lưu trữ và quản lí thích hợp để cấp điện ổn định.