РОЗДІЛ III. ГОСПОДАРСТВО
Тема 5. Електроенергетика
1. Електроенергетика як складова ПЕК України, її значення
Електроенергетика є базовою галуззю господарського комплексу України. Від рівня її розвитку залежить функціонування всіх інших галузей господарства.
Найбільшими споживачами електроенергії в Україні є промисловість (до 65 % виробленої електроенергії), населення (побутові потреби), сільське господарство, транспорт.
Електроенергетика включає всі типи електростанцій: теплові (ТЕС), атомні (АЕС), гідравлічні (ГЕС), альтернативні
Сучасне електроенергетичне господарство України за потужністю не поступається, а за багатьма показниками навіть перевищує електроенергетичні господарства розвинених країн Європи. Україна
2. Основні типи електростанцій та найважливіші ЛЕП. Традиційні та нові способи одержання енергії
Теплові електростанції (ТЕС) працюють на традиційних видах палива (вугілля, газ, мазут, торф) і можуть бути двох видів: конденсаційні (коли відпрацьована пара, пройшовши через турбіну, охолоджується, конденсується і знову надходить у котел) і теплоелектроцентралі (ТЕЦ), у яких відпрацьована пара потім використовується для опалення. ТЕЦ будують зазвичай у великих містах, оскільки передача пари або гарячої води поки що можлива на відстань не більше 20 км.
– Як ви вважаєте, чому саме ТЕС дуже забруднюють навколишнє середовище?
– Які типи електростанцій розташовані у вашому краї (області)? Назвіть їх. Поясніть, чому саме такі типи електростанцій переважають у вашій місцевості.
Конденсаційні електростанції, що обслуговують великі території, називають державними районними електростанціями (ДРЕС). Теплові електростанції будуються набагато швидше, вони дешевші, ніж ГЕС, але потребують набагато більше працівників і постійного видобутку та транспортування палива.
ТЕС можуть працювати тільки в стабільному режимі, оскільки для досягнення необхідних параметрів пари в її котлі необхідний розігрів протягом 2-3 діб. Часті зупинки і запуски теплоелектростанції різко знижують ефективність їх роботи, зокрема підвищують витрати палива й зношують устаткування.
Вплив ТЕС на довкілля залежить від того, який вид палива на них використовується. Найбільшої шкоди природі завдають станції, що працюють на вугіллі.
Для визначення місця спорудження ТЕС підраховують витрати на перевезення палива й передачу електроенергії. Якщо витрати на перевезення палива вищі, ніж на передачу електроенергії, електростанцію вигідніше розташувати ближче до палива; якщо дорожча передача енергії – ближче до споживача.
Найбільші теплові електростанції розміщені в районах видобування сировини – вугілля, на шляху магістральних нафто – і газопроводів. У розміщенні вони менше орієнтуються на споживача.
Найпотужніші теплові електростанції України: на Донбасі – Вуглегірська (мал. 26), Старобешівська, Курахівська, Слов’янська, Зуївська, Луганська; у Придніпров’ї – Придніпровська, Криворізька; у Харківській області – Зміївська; у Київській – Трипільська; у Вінницькій – Ладижинська; в Івано-Франківській – Бурштинська; у Львівській – Добротвірська.
Гідравлічні електростанції (ГЕС) відзначаються тривалими термінами й високою вартістю будівництва, але їхня експлуатація дуже проста і вимагає мінімальних витрат праці. Щоб запрацювали турбіни ГЕС, необхідно лише відкрити засувки в греблі. Протягом декількох хвилин станція може розпочати працювати на повну потужність. Виробництво енергії на ГЕС грунтується на невичерпному потоці води, що пояснює низьку собівартість їхньої електроенергії (у 4 рази нижча, ніж на рівних за потужністю ТЕС). ГЕС економічно найбільш вигідно будувати на річках з великим падінням і витратою води.
Мал. 26. Вуглегірська ТЕС
Мая. 27. Дніпрогес
Найбільші гідроелектростанції побудовані на Дніпрі: Київська, Канівська, Кременчуцька, Дніпродзержинська, Дніпрогес (мал. 27), Каховська; на Дністрі – Дністровська ГЕС, на Південному Бузі – Костянтинівська ГЕС й у Карпатах – єдина ГЕС України, що працює на гірських річках, – Теребле-Ріцька ГЕС. На малих річках діють близько 50 гідроелектростанцій. Створення великих ГЕС на рівнинних річках призвело до затоплень великих площ, уповільнення стоку й забруднення водоймищ.
Атомні електростанції (АЕС) використовують уран, 1 кг якого виділяє стільки ж тепла, скільки одержують від спалювання 2,5 тис. т вугілля. АЕС працюють на вітчизняній (гірничо-збагачувальний комбінат уранової руди у м. Жовті Води) та імпортній сировині (переважно з Росії).
Мал. 28. Південноукраїнська АЕС
– Поясніть розміщення АЕС на території країни. Як ви вважаєте, чому економіка України не може існувати без атомних електростанцій?
– Чотири області України виробляли близько 60 % обсягу продукції електроенергетики:
Донецька (21 %), Київська (20 %), Запорізька (12 %), Харківська (7 %). За картою атласу визначте, які найбільші електростанції знаходяться на території цих областей.
Будують АЕС там, де немає достатньої енергетичної бази або паливо дороге, а потрібно багато електроенергії. АЕС – дуже складні об’єкти як для будівництва, так і для експлуатації, тому до виготовлення їхнього устаткування, будівництва та експлуатації повинні псуватися найсуворіші вимоги. Атомні електростанції розміщені так: Рівненська (м. Кузнєцовськ Рівненська обл.), Південноукраїнська (м. Пів денноукраїнськ, Миколаївська обл. (мал. 28) Запорізька (м. Енергодар, Запорізька обл.) Хмельницька (м. Нетішин, Хмельницька обл.) На цих станціях експлуатуються 15 енерго блоків. У Києві та Севастополі розташовано дослідницькі реактори. Чорнобильська АЕС остаточно була зупинена у грудні 2000 року. Вітчизняна атомна енергетика має велике значення для економіки і безпеки країни. За часткою виробництва електроенергії на АЕС Україна посідає шосте місце серед 31 країни світу, які мають атомну енергетику і в яких працює понад 400 ядерних енергоблоків.
Великою проблемою є процес захоронения ядерних відходів. В Україні діє шість підприємств комбінату “Радон” з переробки та збереження радіоактивних відходів.
Географічна задача 13
Заповніть таблицю “Порівняльна характеристика різних типів електростанцій”, зробіть висновки.
Тип електростанції | Переваги | Недоліки |
ТЕС | ||
ГЕС | ||
АЕС |
Усі види електростанцій тією чи іншою мірою забруднюють навколишнє середовище. Не завдають шкоди лише електростанції, які працюють на невичерпних альтернативних джерелах енергії – енергії вітру (ВЕС), сонця (геліоустановки) (мал. 29), внутрішнього тепла Землі (геотермальні).
Незважаючи на велику кількість різних типів електростанцій, в Україні вже працюють вітрові електростанції – Чорноморська, Донузлавська (мал. 30), Новоазовська, Асканійська. Усі вони розташовані на узбережжях морів або у степу, де для цього є певні природні умови. Поблизу Сімферополя працює невелика геліоустановка. У світовій енергетиці розробляється план впровадження геотермальних станцій, енергії морських хвиль, малих та середніх річок тощо. Альтернативна енергетика – це безпечне майбутнє для багатьох поколінь, тому її впровадження та використання має велике значення для будь-якої країни світу.
Мал. 29. Геліоустановка поблизу Києва
Мал. 30. Донузлавська ВЕС
3. Екологічні проблеми електроенергетики
Людство спалює величезну кількість вугілля, нафти та газу. У нашій країні майже половина енергетичних об’єктів працює на органічному паливі. Спалювання органічного палива супроводжується виділенням великої кількості вуглекислого газу, тому в атмосфері збільшується його частка. Накопичення в атмосфері вуглекислого газу, метану і фреонів спричиняє виникнення “парникового ефекту”, що, у свою чергу, призводить до зміни клімату в бік глобального потепління. Гостро стоїть проблема кислотних дощів, виникнення яких пов’язане з підвищеним вмістом сірки в органічному паливі.
Не позбавлена проблем і діяльність гідроелектростанцій. Зарегульованість стоку річок дозволила спрямувати воду на поля, на заводи та фабрики. Гідровузли ліквідували в багатьох районах небезпеку весняних повеней. У той же час водосховища стали причиною постійного затоплення лісів і луків, міст і сіл, пам’яток культури та історії, родовищ корисних копалин тощо. Просочуючись у грунт, вода підтоплює і заболочує прибережні території, змінює їхній ландшафт і мікроклімат.
Географічна задача 14
Поясніть, які зміни внесло будівництво потужних ГЕС на Дніпрі:
А) у режим самої річки і Чорного моря;
Б) у природу прибережної смуги;
В) у роботу різних галузей промисловості, сільського господарства і транспорту.
В Україні понад 46 % усієї електроенергії виробляється на атомних електростанціях. Атомна енергетика споживає значну кількість природних ресурсів, у першу чергу води, і виробляє шкідливі відходи, проблема ліквідації та утилізації яких не вирішена в жодній країні світу.
Мал. 31. Чорнобильська АЕС
26 квітня 1986 року аварія на Чорнобильській АЕС розвіяла міф про абсолютну безпеку атомної енергетики. У результаті руйнування реактора та його активної зони в навколишнє середовище потрапили десятки мільйонів кюрі радіоактивних речовин. У перші дві-три доби аварії спостерігалося найбільш потужне витікання радіоактивних продуктів. Викинуті в момент аварії радіоактивні речовини поширилися територією України, Білорусії, Росії. У місцях випадання дощів утворились істотні “плями” радіоактивного забруднення. Впливаючи на живий організм, радіаційні забруднення викликають у ньому біохімічні процеси, що призводять до необоротних змін. У зв’язку з високим рівнем радіації жителі з 30-кілометрової зони біля станції були відселені й встановлена так звана зона відчуження. За перший рік після катастрофи із зони відчуження було евакуйовано 90 тис. чоловік з 75 населених пунктів. Для запобігання викидам радіоактивних речовин було споруджено саркофаг (мал. 31).
Саркофаг – це складна інженерна споруда (зараз він одержав назву “об’єкт “Укриття”), що включає масивний захист від іонізуючого випромінювання, фільтри, теплообмінник під реактором і складну систему контролю за станом реактора. Була проведена дезактивація зараженої території – ціла програма складних заходів із значними витратами. Проведено пилезатримання, утилізацію зараженого лісу, обробку багатьох десятків мільйонів квадратних кілометрів території, сотень селищ і сіл.
– Поміркуйте та висловіть свою думку щодо вирішення екологічних проблем, пов’язаних з електроенергетикою України.
Унаслідок Чорнобильської аварії з 1991 до 2005 р. Україна втратила 8 млрд дол. і продовжує щорічно втрачати 3-5 % бюджетних коштів, що значно перевищує витрати країни на медицину, науку, екологію і культуру разом узяті. Зменшення радіаційного фону, всеохоплююча допомога постраждалим, посилення екологічної безпеки діючих атомних електростанцій – актуальні екологічні проблеми України.
4. Паливно-енергетичний баланс
Щоб підрахувати пропорції у видобутку різного палива, виробництві енергії та розподілі їх між різними споживачами, складають паливно – енергетичний баланс.
Для того щоб обчислити паливно-енергетичний баланс, різні види палива, що мають неоднакову теплотворну здатність, переводять у так зване умовне паливо (у. п.). Відомо, що теплота згоряння різних видів палива неоднакова, тому для одержання однакової частки енергії потрібна різна кількість паливної сировини (табл. 11).
Таблиця 11
Теплота згоряння різних видів палива
Паливо | Теплота згоряння 1 кг палива, тис. кал. | Тепловий коефіцієнт |
Нафта | 10,5 | 1,5 |
Газ | 10,4 | 1,5 |
Кам’яне вугілля | 7,0 | 1,0 |
Буре вугілля | 3,0 | 0,4 |
Сланці | 2,1 | 0,3 |
Торф | 3,4 | 0,5 |
Для порівняння різних видів палива його переводять в умовне, теплота згоряння 1 кг якого визначена в 7 тис. ккал, а тепловий коефіцієнт дорівнює 1. Для цього дані за окремими видами палива множать на відповідний тепловий коефіцієнт. При обчисленнях приймають також, що 1 кг умовного палива дорівнює в середньому 2 кВт/год електроенергії з урахуванням ККД електростанцій.
Цінність паливного ресурсу залежить не тільки від калорійності, а й від можливостей його використання, витрат на видобуток. Найбільш ефективними є нафта і газ, бо їхній видобуток і транспортування трубопроводами обходяться дешевше, ніж інші паливні ресурси.
Таким чином, висококалорійні види палива – нафта, газ і кам’яне вугілля. Торф, сланці, буре вугілля – низькокалорійні види палива, їх невигідно перевозити на далекі відстані, тому вони використовуються у місцях видобутку (місцеві види палива).
За останні вісім років енергетичний баланс України змінився (схеми 15, 16).
Географічна задача 15
Проаналізуйте схеми паливно-енергетичних балансів за 2000 та 2007 роки (схеми 15, 16). Дайте відповіді на запитання:
1. Як змінився обсяг виробленої електроенергії за останні роки? Відповідь поясніть.
2. Які зміни відбулися в структурі виробництва електроенергетики різними типами електростанцій? Чим вони зумовлені?
3. Підрахуйте, який відсоток електроенергії вироблявся на ТЕС, ГЕС, АЕС у 2000 та 2007 роках. Чому, на ваш погляд, змінився обсяг електроенергії, виробленої на ТЕС?
– Від чого залежить цінність паливного ресурсу? Для чого складається паливно-енергетичний баланс?
Схема 15
Енергетичний баланс 2000 рік в млрд к Вт/год
Схема 16
Енергетичний баланс України за 2007 рік в млрд кВт/год
5. Енергосистема. Споживання енергії
Електроенергетична галузь працює в особливих умовах. Процес постійного і безперервного збалансування виробництва й споживання електроенергії забезпечується єдиним диспетчерським управлінням – об’єднаною енергетичною системою (ОЕС) України. Для цього створена Національна енергетична компанія “Укренерго”. Вона поєднує великі та частину середніх електростанцій лініями електропередачі (ЛЕП) високої напруги (мал. 32). Це дозволяє безперебійно забезпечувати споживачів електроенергією. За допомогою ліній електропередач великої потужності (ЛЕП-750, ЛЕП-800, ЛЕП-1500) електроенергія передається на великі відстані.
Мал. 32. ЛЕП на Кременчуцькій ГЕС
Географічне розташування України дозволило збудувати значну кількість потужних ліній електропередачі міждержавного значення, які з’єднують ОЕС України з енергосистемами суміжних країн – Російської Федерації, Республіки Молдова, Республіки Білорусь, Польщі, Словаччини, Угорщини, Румунії (діаграма 8).
Україна є одним із найбільших споживачів електроенергії у Європі. Зокрема, йдеться про те, що на кожен долар ВВП Україна споживає удвічі більше енергії, ніж Німеччина. 2005 року майже половину спожитої енергії становив газ, і 75 % цього газу Україна купила у Росії. Нераціональне споживання електроенергії – одна з найважливіших проблем українського господарства, яка потребує термінового вирішення.
Діаграма 8
Експорт електроенергії за 11 місяців, млн. кВт/год 2007, 2008 pp.
– Виробіть програму енергозбереження для своєї родини. Обчисліть, скільки коштів зекономить родинний бюджет.
6. Енергозбереження
Енергоефективність та енергозбереження є пріоритетними напрямами енергетичної політики більшості країн світу. Досвід розвинених країн і власний досвід України вказує на необхідність державного регулювання процесів енергозбереження та проведення цілеспрямованої державної політики. Завдяки цьому: знизяться обсяги необхідного імпорту енергоносіїв (це особливо важливо, бо при зростанні економіки потреби в енергоносіях зростатимуть);
Завдяки економії коштів на імпорті енергоносіїв з’явиться можливість оновлення підприємств та впровадження нових технологій;
Технологічне переоснащення виробництв сприятиме зменшенню обсягів шкідливих викидів у навколишнє середовище (в умовах сучасної екологічної ситуації в країні це взагалі є дуже важливим, окрім того, за відповідного розвитку подій може з’явитися можливість торгівлі квотами);
Підвищиться конкурентоспроможність вітчизняних товарів, бо зменшиться частка енергії в собівартості продукції;
– відбудеться відстрочення термінів вичерпання вітчизняних невідновлювальних енергоносіїв;
З’являться також інші переваги, що пов’язані із соціальними стандартами, з поліпшенням міжнародного іміджу країни.
Це цікаво знати
– Найдавніша згадка про водяний млин та використання енергії річок в Україні припадає на 1292 р. А перший випадок застосування електрики на території нашої країни пов’язують із 1878 p., коли інженер О. П. Бородін обладнав токарний цех київських залізничних майстерень чотирма електричними ліхтарями.
– 1888 р. було встановлене перше електричне освітлення в саду Шато-де-Флер (тепер стадіон “Динамо”) в Києві, а 1890 р. почала працювати перша центральна електрична станція загального користування.
– Міжнародний валютний фонд розглянув питання стрімкого зростання ціни на імпортний природний газ і його негативного впливу на українську економіку. Наприклад, зростання цієї ціни на 60 % 2006 р. призвело до зниження на 2 % темпів зростання економіки і до зростання інфляції більш ніж на 5 %. У звіті йдеться про те, що 10 % зростання ціни на газ знижує в Україні зростання ВВП майже на 0,5 % і підвищує інфляцію майже на 1 %.
Соціогеографічний практикум 6
У періоди спаду виробництва можуть виникати енергетичні кризи, що здатні призвести до багатьох негативних наслідків, навіть до паралічу економіки.
Як ви вважаєте, що стало причиною “енергетичного голоду” (напруженості), який існував у середині 90-х років XX століття?
Поясніть, чи пов’язані з кризою добові й сезонні коливання в споживанні електроенергії. Зробіть припущення щодо того, коли виникає добовий пік електронавантаження.
З’ясуйте, скільки коштує 1 кВт/год електроенергії. Подивіться на лічильнику, яку кількість електроенергії ваша родина споживає протягом доби. Скільки це коштує? Проведіть аналогічні обчислення за місяць, рік. З’ясуйте, які домашні електроприлади споживають найбільшу кількість електроенергії.
Практична робота № 7
Побудуйте секторну діаграму з виробництва електроенергії
Різними типами електростанцій.
Контрольні запитання
1. Поясніть фактори розміщення електростанцій різних типів.
2. У чому переваги гідроелектростанцій? Чому їх небагато на території країни?
3. Чому вартість електроенергії, що виробляється на різних типах електростанцій, неоднакова?
4. Яке значення має програма енергозбереження для розвитку економіки України?
5. Що називають паливно-енергетичним балансом? Умовним паливом? Яке значення паливно-енергетичного балансу? Назвіть висококалорійні види палива.
6. Які екологічні проблеми пов’язані з викидами в атмосферу продуктів згоряння? Якої шкоди завдала Україні катастрофа на Чорнобильській АЕС?
(2 votes, average: 4,00 out of 5)