Електроенергетика як складова промисловості. Паливно-енергетичний баланс.
Електроенергетика — це базова складова промисловості, яка забезпечує виробництво, транспортування й постачання електроенергії та тепла (у вигляді гарячої води або пари).
Електричну енергію виробляють на електростанціях, які бувають різних типів.
Тип електростанції визначається видом енергії, який використовується на них для виробництва електричного струму.
Електростанції бувають:
1. тепловими (ТЕС),
2. гідравлічними (ГЕС),
3. атомними (АЕС),
4. геотермальними, вітровими, сонячними та ін.
На їх розміщення впливають різні чинники, головними серед яких є наявність споживача (потреба в електроенергії) і наявність тих чи інших джерел енергії. Наприклад, припливна електростанція однозначно буде розміщена на узбережжі моря, та ще й там, де є високі припливи, бажано сприятливий рельєф дна і конфігурація берегів. Для ГЕС потрібна річка, а для геотермальної станції — наявність під землею джерел гарячих вод. Водночас наявність масового споживача у великих містах призводить до концентрації навколо них деяких типів електростанцій, іноді кількох, наприклад, теплових і атомних.
Із кожним роком зростають у світі обсяги використання відновлюваних, або невичерпних, джерел енергії, якими є енергія Сонця, вітру тощо. Ідея використання вітрової енергії не нова, пригадайте відомі всім вітряні млини, але виробництво борошна та електроенергії — різні речі.
Нині у країнах Європи (Бельгія, Нідерланди, Данія, Німеччина) та США налагоджено серійний випуск невеликих вітряків потужністю від 1,5 до 100 та 30 тис. кВт/год електроенергії.
Найбільші країни — виробники та споживачі електроенергії у світі. Виробництво електроенергії у світі постійно зростає. Понад 60% усієї електричної енергії виробляють розвинуті країни світу. Однак серед найбільших країн-виробників електроенергії є й країни, що розвиваються.
Якщо ж брати до уваги не валові показники, а виробництво електроенергії на душу населення, то картина буде геть інша (мал. 64).
Тут попереду Норвегія, Ісландія, Кувейт, Швеція, Канада. Як бачимо, в цих двох переліках однакову позицію займає лише одна країна, тобто Канада. Якщо брати інший показник — експорт електричної енергії — то матимемо ще один, відмінний від перших двох, перелік країн — Франція, Парагвай, Росія, Канада, Німеччина, Швейцарія, Україна.
Найбільше електричної енергії, з великим відривом від усіх інших держав світу, споживають Сполучені Штати Америки. Вони не лише її найбільше виробляють, але ще й у великій кількості імпортують. Окрім США, основними імпортерами електроенергії є Італія і Нідерланди.
Відмінності у структурі виробництва електроенергії на різних типах електростанцій у країнах світу.
1. Основна частка електроенергії світу виробляється на ТЕС (понад 60%). Вони працюють на вугіллі, газі, мазуті й інших видах палива. Ті електростанції, які крім електричної енергії виробляють ще й теплову (для централізованого опалення будинків у містах), називають теплоелектроцентралями (ТЕЦ).
2. Друге місце у структурі виробництва електроенергії належить гідравлічним електростанціям (ГЕС). На них виробляється її приблизно 20%.
3. На третьому місці знаходяться атомні електростанції (АЕС).
4. Найбільші електростанції, які споживають енергію Сонця, побудовані у США (у штатах Каліфорнія, Аризона, Невада) та в Китаї.
Залежно від комплексних географічних особливостей різних країн світу в них переважає виробництво електричної енергії на тих чи інших типах електростанцій. Наприклад, в Ісландії і Новій Зеландії поширені геотермальні електростанції (ГТЕС). Вони використовують внутрішнє тепло Землі. У цих країнах, розміщених у вулканічних поясах нашої планети, з глибин Землі піднімається гаряча вода, яка, на поверхні перетворюючись на пару, й рухає турбіни ГТЕС. Такі станції є також і в США, Італії, Японії та деяких інших країнах. Переважно гірські країни, які мають стрімкі повноводні річки, віддають перевагу будівництву ГЕС (Норвегія, ПАР тощо). Франція основну частину електроенергії — 75% виробляє на атомних електростанціях. Деякі країни теж свого часу вирішили розвивати переважно атомну електроенергетику. Однак великі катастрофи на АЕС (Україна, Японія), викликані як людським (Україна), так і природним чинниками (Японія), змусили ці країни відмовитися від цієї ідеї.
Найбільша кількість теплових електростанцій сьогодні збудована і будується в Китаї. 50% ТЕС Індії та 60% Росії працюють на місцевому вугіллі. Японія сьогодні не тільки повністю забезпечує себе власною енергією, а й є найбільшим експортером енергетичного обладнання, що використовується в енергетичному секторі. Німеччина — другий у світі виробник вітрової енергії, а Бразилія 80% енергії виробляє на ГЕС. Із десяти найбільших ГЕС світу 4 збудовані в Китаї на річці Янцзи. Найбільшими ГЕС у світі, які своїми грандіозними розмірами вражають уяву людини, є «Три сестри» («Три ущелини») в Китаї — 22,4 млн кВт, «Ітайпу» в Бразилії — 14 млн кВт, ГЕС імені Симона Болівара («Гурі») у Венесуелі — 10,3 млн кВт (мал. 65).
Серед АЕС у світі виділяються «Касівадзакі-Каріва» — 8,2 млн кВт, АЕС «Брюс» у Канаді — 6,2 млн кВт і Запорізька АЕС (найбільша в Європі) в Україні — 6 млн кВт.
Серед ТЕС виділяється електростанція в Гаврі у Франції. Найбільші ТЕЦ працюють у найбільших містах світу.
Значення електроенергетики в суспільстві постійно зростає. Електроенергія — матеріальна основа науково-технічного прогресу, зростання продуктивності праці в усіх галузях виробництва, важлива передумова ефективного розміщення господарства.
_
В Україні електроенергетикамає особливе значення, адже на її території розташовано багато енергоємних підприємств, електрифікованих залізниць та міського електротранспорту.
Електроенергія здебільшого виробляється за рахунок невідновлюваних мінеральних ресурсів, у першу чергу вугілля, нафти, природного газу. До відновлюваних ресурсів належить гідроенергія, до невичерпних — енергія Сонця та вітру.
Важливу інформацію про розвиток електроенергетики містить паливно-енергетичний баланс - співвідношення надходження (прибуток) і витрати палива та енергії. Надходження включає видобуток та імпорт різних видів палива і вироблену енергію; витрати — їх використання в господарстві.
Електроенергетика України розвивається за рахунок використання переважно власного вугілля, гідроенергоресурсів, сировини для виробництва ядерного палива (уранових концентратів), частково власного й частково імпортного природного газу, нафти та нафтопродуктів.
У спадок від Радянського Союзу Україна отримала високу залежність від імпортних енергоресурсів, передусім від природного газу. Останніми роками ця залежність зменшується, оскільки зроблені важливі кроки для урізноманітнення джерел постачання природного газу.
Основні типи електростанцій:
1. теплові(працюють на твердому, рідкому й газоподібному паливі),
2. атомні (використовують збагачений уран або інші радіоактивні елементи),
4. нетрадиційні: сонячні та вітровіелектростанції.
_
В Україні основні потужності становлять теплові та атомні електростанції.
1.При розміщенні теплоелектростанцій (ТЕС) найбільше значення мають два чинники: наявність паливних ресурсів та споживачів електроенергії.
Якщо дешевше перевозити паливо, то ТЕС доцільно розташувати поблизу споживачів; якщо економніше передавати електроенергію — то поблизу джерел палива. Також необхідною умовою є наявність річок або водойм для охолодження циркуляційної води.
Кожен із зазначених типів електростанцій має свої переваги й недоліки. Так, споруджувати ТЕС швидше й простіше, ніж інші типи станцій. Проте вони виробляють найдорожчу електроенергію, використовують вичерпні природні ресурси, а також забруднюють навколишнє середовище.
Мал. 2. Трипільська ТЕС.
Теплові електростанції спалюють паливо, нагрівають воду та перетворюють її на пару, яка подається під тиском на турбіни. Електроенергія, вироблена на трипільській тес, надходить споживачам Київської, Житомирської та Черкаської областей.
Основою сучасної теплоенергетики країни є електростанції потужністю понад 1 млн кВт (див. таблицю).
Найбільші з них розміщені на Донбасі та в Придніпров’ї (тут є паливо й споживачі): Запорізька, Вуглегірська (по 3,6 млн кВт кожна), Криворізька (3 млн кВт), Луганська, Слов’янська, Придніпровська. У Харківській та Київській областях працюють Зміївська (2,2 млн кВт) і Трипільська (1,8 млн кВт) ТЕС (мал. 2), у Вінницькій області — Ладижинська ТЕС (1,8 млн кВт). На заході країни розташовані Бурштинська (2,4 млн кВт) та Добротвірська (0,7 млн кВт) ТЕС. У минулому теплоелектростанції виробляли основну частину електроенергії, зараз — менше ніж половину.
ВИРОБНИЦТВО ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ В УКРАЇНІ
Для забезпечення населення міст теплом, гарячою водою та електроенергією працюють теплоелектроцентралі (ТЕЦ). Їх будують тільки поблизу споживача, оскільки радіус транспортування тепла (гарячої води для опалювальної системи) у середньому становить 10—15 км. Коефіцієнт корисної дії (ефективність) ТЕЦ становить майже 70 %, тоді як ТЕС (переважно застарілі) — лише 30—35 %. Найбільш потужні теплоелектроцентралі: Київська ТЕЦ-5 (700 тис. кВт), Харківська ТЕЦ-5, Київська ТЕЦ-6, Одеська.
_
2. Гідроелектростанції(ГЕС) виробляють електроенергію, що в 5 разів дешевша, ніж на ТЕС, а кількість обслуговуючого персоналу тут у 20 разів менша, ніж на АЕС. Коефіцієнт корисної дії ГЕС становить понад 80 %. Однак їх розміщення повністю залежить від географії річок, а виробництво електроенергії має сезонний характер, знижуючись у зимовий період.
Зараз гідроенергетика забезпечує приблизно 5 % виробництва електроенергії. Її основу становить каскад гідроелектростанцій на Дніпрі: Київська, Канівська, Середньодніпровська (до 2016 р. — Дніпродзержинська), Дніпровська та Каховська. Через рівнинний характер течії Дніпра та застаріле обладнання ці гідроелектростанції недостатньо ефективні. У Закарпатській області споруджена Теребле-Ріцька ГЕС, на річці Дністрі — Дністровська-1 та Дністровська-2.
_
3.Одне з провідних місць в економіці України посідає атомна енергетика. В Україні працюють чотири атомні електростанції (АЕС) — Запорізька, Хмельницька, Південноукраїнська (мал. 3) та Рівненська.
Упродовж останніх років вони виробляють 50—55 % електроенергії країни, використовуючи лише чверть від усіх потужностей. Зростання питомої ваги АЕС
Мал. 3. Південноукраїнська АЕС розташована на берегах Південного Бугу в Миколаївській області.
Найбільша у Європі Запорізька АЕС розташована на березі Каховського водосховища. Шість її енергоблоків генерують приблизно четверту частину річного виробництва електроенергії в Україні.
Атомні електростанції використовують незначну кількість палива, тому орієнтовані лише на споживачів. Оскільки вони є дуже водомісткими, при їх розміщенні враховують наявність джерел води. Розглянемо позитивні й негативні наслідки експлуатації АЕС.
Позитивні наслідки
Негативні наслідки
• Використовують величезну енергоємність ядерного палива за невеликих обсягів споживаного палива.
• Розташовуються поблизу споживача й дозволяють заощаджувати на транспортуванні електроенергії та енергоносіїв.
• Не спалюють атмосферний кисень, майже не забруднюють атмосферу й ґрунти.
• Виробляють дешеву електроенергію (якщо не враховувати вартості демонтажу АЕс та утилізації радіоактивних відходів). це особливо важливо, оскільки гідроресурси значною мірою вже використані, запаси нафти й природного газу обмежені, а собівартість видобутку вугілля є дуже високою
• Небезпека аварії з далекосяжними наслідками.
• Чинниками забруднення навколишнього середовища може стати радіація від використаної води й активованих пилових часток.
• АЕс можуть стати об'єктом нападу терористів, тому вони потребують посиленої охорони (в україні це спеціальний підрозділ «скорпіон»).
• Значні витрати на утилізацію радіоактивних відходів.
• Обмежений термін дії АЕс, після чого електростанція має бути закрита або значно реконструйована.
• Невирішеними залишаються питання утилізації відходів АЕс
Подальший розвиток атомної енергетики в Україні стримується відсутністю надійних атомних реакторів та підприємств із виробництва ядерного палива. Україна має значні запаси уранових руд і є виробником уранових концентратів, однак завозить готове ядерне паливо з Росії. Із метою урізноманітнення його поставок у 2014 р. було підписано контракт із компанією «Вестінгауз». Уже у 2015 р. ядерне паливо, яке надійшло зі Швеції, використовувалося для перевантаження третього енергоблоку Південноукраїнської АЕС.
Мал. 4. Ботієвська ВЕС — найбільша вітрова електростанція України, розташована поблизу села Приморський Посад (Запорізька обл.). Завдяки великій протяжності узбережжя, досвіду проектування, будівництва й експлуатації ВЕс, серійному виробництву обладнання та державній підтримці україна має добрі перспективи використання енергії вітру.
Останнім часом зусилля вчених спрямовані на пошук альтернативних джерел енергії. Місцеве значення можуть мати вітрові (найбільш перспективні райони — узбережжя морів і Карпати) та сонячні електростанції (південні райони). Перші вітрові електростанції (ВЕС) були побудовані в Україні на початку 1990-х рр. Сьогодні серед них успішно працюють Ботієвська (мал. 4), Очаківська, Новоазовська й Східницька (Трускавецька) ВЕС. Електроенергія, вироблена на ВЕС у 2015 р., забезпечила потребу в ній 4,5 млн сімей, які живуть у багатоквартирних будинках із середнім місячним споживанням електроенергії у 250 кВт ■ год (мал. 5). СЕСпрацюють на півдні країни. Так, в Одеській області розташована Дунайська СЕС, збудована австрійською компанією.
Лінії електропередач, необхідність і шляхи енергозбереження.
З огляду на те, що електроенергетика не тільки виробляє, а й транспортує та постачає електроенергію, велике значення мають лінії електропередач (ЛЕП).
Так, потужна ЛЕП Донбас — Західна Україна — Альбертірша (Угорщина) поєднує східну Україну з державами Центральної Європи.
Друга ЛЕП сполучає Чорнобильську й Хмельницьку АЕС і через Львівську область прямує до Польщі. У 2015—2016 рр. було введено в експлуатацію ЛЕП, які з’єднали Рівненську та Хмельницьку АЕС із Києвом. Це підвищило надійність постачання електроенергії споживачам столиці й області, зменшило витрати вугілля.
Для України надзвичайно важливою є енергетична безпека, тобто надійне, гарантоване забезпечення паливно-енергетичними ресурсами. Для вирішення цієї проблеми слід проводити реконструкцію й технічне переоснащення підприємств, замінювати імпортні енергоресурси на власні, впроваджувати сучасні енергоефективні технології та обладнання, розвивати виробництва з низькою енергоємністю (наприклад точне машинобудування, легка, харчова промисловість), використовувати економічні види (моделі) транспорту. Слід зменшувати витрати в житловому секторі й побуті: утеплювати будинки, вести облік енергоресурсів, заощаджувати електроенергію, природний газ тощо.
Головне
Електроенергетика — це базова складова промисловості, яка забезпечує виробництво, транспортування й постачання електроенергії та тепла.
• Паливно-енергетичний баланс — це співвідношення надходження (прибуток) та витрати палива й енергії.
• Основні потужності електроенергетики України складають теплові й атомні електростанції.
• Велике значення для підвищення безпеки та ефективності роботи енергосистеми країни мають лінії електропередач.
