Електроенергетика світу
- 7-01-2022, 11:35
- 389
9 Клас , Географія 9 клас Бойко
§ 21. ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИКА СВІТУ
• Пригадайте, які мінеральні ресурси належать до паливно-енергетичних.
• Яких ресурсів потребує виробництво електроенергії?
ПАЛИВНО-ЕНЕРГЕТИЧНИЙ БАЛАНС. Щорічно людство потребує величезних обсягів первинних джерел енергії — мінеральних (вугілля, природний газ, нафта, горючі сланці, торф, уран), біологічних (дрова, енергетична рослинна сировина), гідравлічних (енергія річок, припливів), кліматичних і космічних (енергія вітру, Сонця), геотермальних (енергія земних надр) тощо. Із цих джерел виробляють електричну і теплову енергію, паливо для транспортних засобів і побутових потреб, технологічне паливо для промисловості тощо. Для оцінювання сумарних обсягів різних видів палива їх переводять у так зване умовне паливо, яке вимірюють у тоннах нафтового (або вугільного) еквівалента. Для цього прирівнюють кількість виробленої електроенергії з різних видів палива до енергії, виробленої з 1 кг нафти або 1 кг кам’яного вугілля.
У 2015 р. світове виробництво первинних джерел енергії (у нафтовому еквіваленті) становило 13,9 млрд тонн, а споживання — 13,4 млрд тонн, світовими лідерами в обох випадках є Китай і США (табл. 5).
Таблиця 5
Виробництво і споживання первинних джерел енергії у світі й окремих країнах, млн тонн нафтового еквівалента (2015 р.)
Світове виробництво й споживання первинної енергії протягом останнього століття суттєво змінювалося. «Вугільний» етап розвитку (коли у виробництві переважало вугілля) у другій половині ХХ століття змінився «нафтовим», до чого привело відкриття великих запасів і висока енергоефективність нафти. Але суттєве підвищення цін на нафту наприкінці ХХ ст. спричинило зменшення її частки в структурі світового енергоспоживання. Це знаменувало початок «перехідного» етапу, коли розпочалося використання атомної енергії, зросло значення природного газу, місцевих паливних ресурсів, відходів деревообробки і рослинництва, відбулося поступове нарощування обсягів споживання відновлюваних джерел енергії. Цьому сприяє, зокрема, запровадження у багатьох країнах світу більш жорсткого екологічного законодавства. Низка країн (Канада, Франція, Велика Британія, Фінляндія, Данія, Нідерланди, Австрія) планує у найближчі 10-15 років відмовитися від використання вугілля для виробництва електроенергії.
Сьогодні у світовому виробництві й споживанні первинних джерел енергії провідними енергоносіями є нафта, тверде паливо (насамперед вугілля) і природний газ (мал. 85). Частка відновлюваних джерел енергії є незначною, однак темпи її зростання надзвичайно високі.
Мал. 85. Структура споживання первинної енергії у світі за видами джерел (2014 р.)
Структуру виробництва і споживання енергії в економіці країни характеризує її паливно-енергетичний баланс. Паливно-енергетичний баланс — це співвідношення між видобутком різних видів палива і виробництвом енергії з одного боку, та витратами палива й енергії (їх використанням у господарстві) з іншого (мал. 86). На це впливають запаси і якість паливно-енергетичних ресурсів у країні, можливість їх використання, затрати на видобуток.
Мал. 86. Паливно-енергетичний баланс
ЗНАЧЕННЯ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИКИ. Електроенергетика — це вид промислової діяльності, що охоплює виробництво електричної енергії, її передавання, розподіл і збут споживачам (мал. 87). Виробництво (генерування) електроенергії — це процес перетворення різних видів енергії на електричну на підприємствах, які називають електростанціями. Сьогодні поширені різні види генерування, відповідно й різні види електроенергетики та електростанцій (мал. 88). До об’єктів електроенергетики належать також електромережі (лінії електропередачі), якими електрична енергія надходить до споживача. Особливістю електроенергетики є неможливість накопичення електроенергії у значній кількості, тому час її виробництва і споживання має збігатися.
Мал. 87. Схема виробництва електроенергії та забезпечення споживачів
Мал. 88. Склад електроенергетики
Сьогодні неможливо уявити життя без електричної енергії. З рівнем її споживання тісно пов’язаний науково-технічний і соціально-економічний розвиток суспільства. Електроенергія «працює» в побуті, промисловості та сільському господарстві, сучасних видах транспорту, засобах зв’язку й інформаційно-комунікаційній сфері, науці. Широкому застосуванню електроенергії сприяють можливість її перетворення на інші види енергії (теплову, механічну, звукову, світлову) та простота миттєвої передачі на великі відстані.
Загальний рейтинг найбільших світових виробників електроенергії очолюють Китай та США (мал. 89). Сумарно вони генерують близько 44 % світової електроенергії. Україна за обсягами її виробництва перебуває на 25-му місці у світі. Водночас за виробництвом електроенергії на одну особу провідні позиції посідають відносно невеликі країни Північної Європи (Ісландія, Норвегія, Швеція, Фінляндія), нафтовидобувні Перської затоки (Катар, Кувейт, ОАЕ), а також Канада і США.
Мал. 89. Лідери з виробництва електроенергії, млрд кВт•год (2015 р.)
ТЕПЛОВА ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИКА. Теплова електроенергетика є провідною у світі, частка теплоелектростанцій (ТЕС) у загальносвітовому виробництві електроенергії становить майже 2/3 (мал. 90). Струм там отримують у результаті використання теплової енергії, яку утворюють під час спалювання традиційних видів палива — вугілля, природного газу, мазуту (продукту переробки нафти). ТЕС можуть також використовувати торф і горючі сланці, проте ці види палива є низькокалорійними. Теплоелектростанції здатні виробляти електроенергію незалежно від сезону.
Мал. 90. Структура виробництва електроенергії у світі (2014 р.)
Теплові електростанції будують поблизу вугільних басейнів, на шляхах транспортування вугілля й нафти або неподалік від споживача. Таких ТЕС багато у США, Росії, Казахстані, Німеччині, Україні. Водночас у Японії, Республіці Корея, Італії великі ТЕС розміщені на морських узбережжях, орієнтуючись на привізне паливо. Країнами, у яких майже всю електроенергію виробляють ТЕС, є Південна Африка, Польща, Австралія, Казахстан (вони використовують власне вугілля), Нідерланди, Туркменістан (власний природний газ), країни Перської затоки і Північної Африки (власні нафтопродукти і природний газ). У Китаї, Росії, США, Японії, Індії, Великій Британії більшість електроенергії генерують на ТЕС.
Чимало ТЕС одночасно з електричною виробляють і теплову енергію. Їх називають теплоелектроцентралями (ТЕЦ). Воду, нагріту в процесі вироблення електроенергії, використовують для потреб виробництва, опалювання теплиць, будинків. Передавання тепла обмежене відстанню 20 км, тому ТЕЦ будують поблизу споживачів — великих промислових підприємств та у великих містах.
АТОМНА ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИКА. На атомних електростанціях (АЕС) на електричну перетворюють теплову енергію, що вивільняється як результат реакції поділу атомних ядер деяких важких хімічних елементів, насамперед урану. Для АЕС, на відміну від ТЕС, не потрібні великі обсяги палива. Використовують збагачений уран, який у формі твелів (тепловидільних елементів) завантажують в атомний реактор на тривалий час. Їх розміщують переважно в районах з великим обсягом споживання електроенергії. Водночас виробництво електроенергії на АЕС є доволі водомістким. Значна проблема атомної енергетики — це накопичення відпрацьованого ядерного палива, яке є радіоактивним і потребує зберігання у спеціальних місцях.
Світ у просторі й часі
МАГАТЕ
Міжнародна агенція з атомної енергії забезпечує науково-технічну співпрацю в галузі мирного використання ядерної технології та атомної енергетики, а також гарантує ядерну безпеку (в тому числі радіаційний захист) в усьому світі.
Бурхливий розвиток світової атомної енергетики розпочався у 70-х роках ХХ ст., однак аварія на Чорнобильській АЕС (1986 р.) загальмувала його. Чимало країн світу переглянули плани розвитку атомної електроенергетики також після аварії на японській АЕС «Фукусіма-1» (2011 р.). А в Італії, Австрії, Данії, Уругваї ухвалено закони взагалі про заборону цього виду електроенергетики.
Нині у 31-й країні світу діють понад 440 атомних реакторів. Частка атомної енергетики у світовому виробництві енергії становить 11 %. Лідерами за обсягами її виробництва є США, Франція, Росія, Японія, Республіка Корея, Канада, а за часткою виробництва електроенергії на АЕС — Франція (понад 75 %), Бельгія, Словаччина, Україна (50-60 %).
ГІДРОЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИКА. Гідравлічні електростанції (ГЕС) перетворюють на електричну енергію річок. Їх доцільно будувати на річках зі швидкою течією і водоспадами, здебільшого в гірських районах, у вузьких ущелинах рік. ГЕС виробляють найдешевшу за собівартістю електроенергію, використовують відновлювані ресурси та не забруднюють довкілля. Проте їх будівництво є доволі тривалим та коштує значно дорожче, ніж теплових. Створені при ГЕС водосховища затоплюють великі території, порушують гідрологічний режим річок, завдають шкоди живим організмам. Вироблення енергії на таких електростанціях залежить від кліматичних умов та сезонності.
Мал. 91. Найпотужніша в світі ГЕС/ГАЕС «Сан-Ся» (Китай)
Світ у просторі й часі
Музика на честь ГЕС
Однією з найбільших у світі ГЕС є Ітайпу, що споруджена на річці Парана на кордоні між Бразилією і Парагваєм (12,6 млн кВт). Її назва у перекладі з мови народу гуарані означає «камені, що співають». Цікаво, що на честь цієї грандіозної споруди написано навіть симфонічну кантату — «Ітайпу» (Філіп Глас).
Рекорди світу
«Три ущелини»
Найбільша у світі за потужністю ГЕС/ГАЕС (17,7 млн кВт) та річним виробництвом електроенергії (98,8 млн кВт•год, 2014 р.) працює в Китаї. Вона має назву «Сан-Ся» («Три ущелини»). Її збудовано на річці Янцзи. Бетонна гребля завдовжки 2,3 км і заввишки 185 м утворює водосховище площею більш як 1 000 км2. Під час його створення було затоплено міста Ваньсянь і Ушань, майже 28 тис. га оброблюваних земель, відселено 1,2 млн осіб й навіть перенесено низку історико-архітектурних пам'яток.
Протягом доби електроенергію споживають нерівномірно: великі обсяги вдень і незначні — вночі. Щоб перерозподілити це споживання в часі, будують гідроакумулятивні електростанції (ГАЕС). Вони циклічно переміщують постійний об’єм води між дворівневими басейнами. ГАЕС одночасно є і споживачами електроенергії, і її виробниками: уночі, коли є надлишки електроенергії, вони її споживають, закачуючи насосами воду у верхній басейн, а вдень у момент пікових навантажень — виробляють електроенергію, спускаючи воду в нижній басейн. Це дає змогу більш ефективно використовувати потужності електростанцій інших типів.
Рекорди світу
У Парагваї та Норвегії майже всю електроенергію (99,5 %) виробляють на ГЕС. Це найбільші у світі показники.
За абсолютними показниками обсягів виробництва електроенергії на ГЕС світовими лідерами є Китай, Бразилія, США, Канада. Майже всю свою електроенергію генерують на ГЕС Парагвай, Норвегія, Мозамбік, Замбія, Демократична Республіка Конго, Таджикистан, більшість — Бразилія, Колумбія, Венесуела, Канада, Австрія, Швейцарія, Нова Зеландія.
АЛЬТЕРНАТИВНЕ ВИРОБНИЦТВО ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ. У світовій електроенергетиці дедалі більше використовують відновлювані джерела — енергію вітру, Сонця, земних надр, біомаси, морських припливів і відпливів, течій і хвиль тощо. Таку електроенергетику часто називають альтернативною: відновлювані джерела енергії є невичерпними на противагу невідновлюваному вичерпному мінеральному паливу. «Чисте» виробництво електроенергії на вітрових, сонячних та інших електростанціях має переваги над «брудним» виробництвом на ТЕС і АЕС, що завдають шкоди довкіллю. Розвитку альтернативної енергетики сприяє технологічний прогрес і державні програми із запровадження так званого «зеленого» тарифу — високих закупівельних цін на електроенергію з відновлюваних джерел для заохочення її виробників. Найбільшого поширення в десятках країн (зокрема й Україні) набуло будівництво вітрових і сонячних електростанцій (ВЕС і СЕС): виробництво енергії на них досягло найбільших обсягів у Китаї, США, Німеччині, Японії, Індії.
Геотермальні електростанції за принципом дії нагадують ТЕЦ, але вони використовують енергію підземних вод, нагрітих глибинним теплом Землі. Лідерами з виробництва енергії на геоТЕС є США, Філіппіни, Індонезія, Ісландія, а віднедавна з уведенням нових потужностей — Туреччина.
Біоелектростанції виробляють електроенергію з органічних матеріалів (деревини, соломи, продукції рослинництва, відходів життєдіяльності тварин, твердих побутових відходів). Світовими лідерами з виробництва біоелектроенергії є США, Китай, Німеччина, Бразилія, Японія.
До альтернативних видів гідроенергетики належить припливне і хвильове генерування. Припливні електростанції (ПЕС) енергію морських припливів і відпливів перетворюють на електричну. Найбільші ПЕС побудовані у Республіці Корея, Франції, Великій Британії, Канаді, Китаї, Індії, США, Норвегії.
Високу частку відновлюваних джерел енергії в загальному виробництві електроенергії мають країни Північної Європи — Ісландія (100 %, враховуючи гідроелектроенергетику), Данія (майже 50 %, найбільший у світі розвиток вітрової енергетики), а також Нова Зеландія, Португалія, Іспанія, Ірландія, Німеччина.
ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ
1. За мал. 85 охарактеризуйте структуру світового споживання первинної енергії.
2. Чому електроенергетику називають одним з найважливіших складників економіки?
3. Які типи електростанцій розрізняють за джерелом енергетичних ресурсів?
4. Наведіть приклади країн, у яких майже всю електроенергію виробляють ТЕС. Де переважно будують електростанції цього типу?
5. Яка частка АЕС у світовому виробництві електроенергії? Які переваги й недоліки має цей тип електроенергетики?
6. Якими чинниками зумовлений розвиток ГЕС? Назвіть провідні країни світу з виробництва гідроелектроенергії.
Які альтернативні джерела сьогодні використовують у світі для виробництва електроенергії?
За даними табл. 5 установіть, для яких країн характерне вивезення енергоресурсів у структурі їх паливно-енергетичного балансу, а для яких — ввезення.
ПОПРАЦЮЙТЕ В ГРУПІ
Охарактеризуйте загальні принципи виробництва електроенергії на електростанціях різного типу, їх частку у структурі світового виробництва електроенергії, основні чинники розміщення та негативний вплив на довкілля:
група 1 — ТЕС;
група 2 — АЕС;
група 3 — ГЕС.
ПРАКТИЧНА РОБОТА 5
Побудова та аналіз діаграм виробництва електроенергії на електростанціях різних типів
1. Використовуючи різні джерела інформації, побудуйте кругові діаграми виробництва електроенергії на електростанціях різних типів у 2-3 країнах Європи (на вибір).
2. Порівняйте побудовані діаграми зі структурою світового виробництва електроенергії за типами електростанцій (мал. 90).
3. Зробіть висновки щодо чинників розвитку того чи іншого виду електроенергетики в різних країнах.
Коментарі (0)