Географія. Повторне видання. 9 клас. Гільберг (2026)

Тема 3. Просторова організація виробництв вторинного сектору економіки

§ 17. Що таке електроенергетика. Які є типи електростанцій

• Які електричні прилади є у вас удома?

• Як ви їх використовуєте?

• Де розташовані основні світові центри видобутку вугілля?

• Які є основні показники водних ресурсів?

Електростанція

1. Що таке електроенергетика. Електроенергія є основою сучасного способу життя людства. Вона забезпечує роботу промисловості, транспорту, зв’язку й побуту. Сьогодні складно уявити виробництво будь-якого товару чи послуги без електричного струму.

На підприємствах електроенергія живить верстати, обладнання, конвеєрні лінії, системи освітлення. У повсякденному житті ми користуємося електроприладами, інтернетом, комп’ютерами - усе це зупинилося б без струму.

Фактично не існує сфери людської діяльності, де не застосовували б електроенергію. Вона є невід’ємною складовою розвитку сучасного суспільства та економіки (мал. 17.1).

Мал. 17.1. Повсякденне використання електричного струму

Що означає потужність 1 кВт або 1000 Вт? Якщо цей прилад буде безперервно працювати 1 годину на повну потужність, то за цей час роботи він використає 1 кВт електроенергії.

• Проведіть дослідження споживання електроенергії у вашому домі (або вдома у родичів / друзів, за їхньої згоди). 1. Запишіть покази лічильника електроенергії на початку та в кінці певного періоду (наприклад, тижня або місяця). 2. Складіть список усіх електричних приладів у домі, зазначивши їхню потужність (якщо можливо) та приблизний час використання на добу / тиждень. 3. Обчисліть економію електричного струму у грошах у вашому приватному будинку / квартирі в разі заміни всіх лампочок розжарювання на енергоощадні та зменшення часу використання окремих побутових приладів.

Сучасна електроенергетика є провідним видом економічної діяльності, яка забезпечує виробництво, передавання, розподіл і споживання електричної енергії для потреб господарства, а також побуту населення. Вона базується на поєднанні традиційних (теплових, атомних, гідроелектростанцій) та відновних джерел енергії (сонце, вітер, біомаса, геотермальні ресурси).

З розвитком світового господарства потреби в електроенергії лише зростають. Електричний струм - головне джерело енергії промисловості, сільськогосподарського виробництва, сфери послуг та інших сфер людської діяльності. Електроенергетика - стратегічно важлива сфера, яка забезпечує функціонування економіки та комфортне життя населення. Так, зміна ціни на електроенергію призводить до подорожчання або здешевлення товарів та послуг, для створення або надання яких її використовують. Тому одним з основних показників рівня розвитку країни є обсяг і вартість виробництва в ній електричного струму на різних типах електростанцій, а також структура використання за видами економічної діяльності.

Підприємства електроенергетики (електростанції) виробляють електричний струм із різних видів первинної енергії. Ці джерела поділяються на відновні (потік води, вітер, сонячне випромінювання та ін.) і невідновні (уран, вугілля, нафта та ін.). Існують різні типи електростанцій, відповідно до джерел енергії, на яких вони працюють (мал. 17.3).

На замітку. Електростанція - підприємство з виробництва електроенергії шляхом перетворення різних видів енергії (механічної, теплової, хімічної, сонячної, ядерної тощо) в електричну.

• Поясніть, чому найбільше споживають електричний струм вранці й увечері. Що дає встановлення багатозонного лічильника?

2. Які є типи електростанцій та чинники їх розміщення. Виробництво електроенергії має свої особливості (мал. 17.2).

Електростанції можуть працювати на традиційних джерелах (вугіллі, природному газі, нафті, урані) або на відновних (сонячному випромінюванні, енергії води або внутрішньому теплі Землі). Залежно від джерел енергії розрізняють типи електричних станцій: теплові - ТЕС (використовують нафту, вугілля, газ, торф, горючі сланці); атомні - АЕС (використовують збагачений уран чи плутоній); гідравлічні - ГЕС і гідроакумулюючі - ГАЕС (потік води); сонячні - СЕС (сонячне випромінення), вітрові - ВЕС (енергію вітру); геотермальні - ГеоТЕС (енергію тепла надр Землі), припливні - ПЕС (енергію морських хвиль). Набуває певного поширення біоенергетика - виробництво енергії з біологічної сировини, наприклад деревини, соломи, гною чи відходів харчової промисловості.

Неможливість накопичення у великих обсягах	Електроенергію не можна зберігати у великих обсягах, як інші види продукції, тому її потрібно виробляти й споживати одночасно
Постійні зміни попиту і пропозиції	Виробництво має в реальному часі відповідати рівню споживання, інакше виникають перебої або перевантаження в електромережі
Особливості споживання електроенергії	Денний («пік» припадає на ранок та вечір) і сезонний (найбільше споживають у холодну пору року й спекотні дні) цикли
Залежність від типу джерела енергії	Різні типи електростанцій (теплові, гідро-, атомні, відновні) мають різну потужність, швидкість запуску, гнучкість у реагуванні на зміну навантаження
Технологічна складність і безперервність процесу	Електростанції працюють безперервно, потребують високої точності, контролю, безпеки
Великі втрати під час передачі	Під час транспортування на великі відстані електроенергія втрачається, тому важливе значення мають підстанції, трансформатори та якість мережі
Вплив на навколишнє середовище	Залежно від джерела енергії виробництво може мати різний екологічний ефект (викиди СО₂, забруднення води, шум, вплив на ландшафт тощо)

Мал. 17.2. Особливості виробництва електроенергії

Відкриваємо для себе світ. Існують також осмотичні електростанції, які виробляють електроенергію, використовуючи природний процес осмосу, тобто коли прісна вода проходить крізь напівпроникну мембрану до солоної води, створюючи надлишковий тиск. Цей тиск обертає гідротурбіну, яка генерує електроенергію. Першу осмотичну електростанцію було побудовано компанією Statkraft в Норвегії 2009 р., а 2025 році станція такого типу запрацювала в Японії.

Мал. 17.3. Типи електростанцій

Теплові електростанції (ТЕС) - підприємства, де шляхом спалювання різних видів палива (вугілля, газу, нафти, торфу, горючих сланців) виробляють теплову енергію, яка за допомогою спеціального обладнання перетворюється на електричну (мал. 17.4).

Розміщення ТЕС залежить від двох головних чинників: наявності паливних ресурсів та близькості споживачів електроенергії. Якщо вигідніше передавати струм на великі відстані, станції будують біля родовищ палива. Якщо ж дешевше підвозити паливо - їх розташовують поруч із великими містами та промисловими центрами. ТЕС мають низку переваг: вони працюють незалежно від пори року, а їхнє будівництво дешевше, ніж ГЕС чи АЕС. Проте електроенергія, вироблена на ТЕС, обходиться дорожче, а самі станції є одними з найбільших забруднювачів довкілля через викиди й відходи.

Атомні електростанції (АЕС) використовують як паливо збагачений уран чи плутоній, який запакований у спеціальні паливні елементи (мал. 17.5).

Мал. 17.4. Найбільша у ЄС Белхатувська ТЕС (Польща)

Мал. 17.5. Касівадзакі-Каріва (Японія) - найбільша АЕС у світі

Перевагою АЕС є те, що вони споживають відносно невеликі обсяги палива. Атомні електростанції, на відміну від теплових, майже не забруднюють атмосферу хімічними викидами. Вони працюють стабільно й здатні довго забезпечувати стале виробництво електроенергії. Розміщення АЕС зазвичай залежить від потреб споживачів, тому їх будують у регіонах, де є великий попит на електроенергію, але бракує інших енергоресурсів. Сьогодні атомна енергетика є одним із найважливіших джерел виробництва електроенергії у світі, і кількість АЕС продовжує зростати.

Гідроелектростанції (ГЕС) виробляють електричну енергію за допомогою води річок (мал. 17.6).

Гідроелектростанції виробляють більш дешеву електричну енергію, ніж ТЕС та АЕС. За джерело енергії - воду - не сплачують кошти державі, і це компенсує навіть великі фінансові затрати на будівництво ГЕС. При цьому ГЕС завдають значної шкоди довкіллю. Спорудження таких електростанцій потребує створення водосховищ, що призводить до зміни стоку річкових вод, кліматичних умов, затоплення величезних площ земель та забруднення води. Тому для максимального використання гідроенергії річок на них будують не окремі ГЕС, а каскади (декілька) таких електростанцій.

Мал. 17.6. «Три ущелини» (Китай) - найбільша ГЕС у світі

Усі гідроелектростанції зазвичай працюють у години найбільшого споживання електроенергії. Щоб ефективніше використати енергію води, поряд з ними будують гідроакумуляційні електростанції (ГАЕС). Удень вони накопичують воду у верхньому водосховищі, а в години пікового навантаження подають її назад на турбіни, виробляючи додаткову електроенергію. Водночас будь-які електростанції, особливо у разі аварій, негативно впливають на довкілля.

Саме тому дедалі більше уваги приділяють відновлюваним джерелам енергії - сонячній, вітровій, геотермальній, енергії хвиль, біогазу, припливів і відпливів. Такий спосіб виробництва називають «зеленим», адже він не виснажує ресурсів і майже не забруднює природу.

Найперспективнішою сьогодні є сонячна енергетика. Сонячна енергетика - це підприємства енергетики, що використовують енергію сонячного випромінювання для виробництва електроенергії або тепла за допомогою спеціальних технологій, таких як сонячні панелі або колектори (мал. 17.7).

Мал. 17.7. Сонячна електростанція «Topaz», Каліфорнія, США

Стримує розвиток такої енергетики лише те, що робота сучасних сонячних електростанцій (СЕС) залежить від погодних умов та часу доби: сонячні панелі генерують електроенергію лише тоді, коли світить сонце. Вночі, у похмуру погоду, узимку або під час сильного дощу ефективність їхньої роботи значно знижується або дорівнює нулю. Також на розвиток сонячної енергетики впливає проблема пікових навантажень. Пік споживання електроенергії часто припадає на вечірні години, коли сонце вже сідає або його активність мала. Це вимагає створення накопичувачів. До того ж, спорудження СЕС дорого коштує.

Географія в нашому житті. Використавши дані попереднього дослідження (кількість енергії, яку споживає ваше домогосподарство), порівняйте це зі середньою потужністю малої сонячної електростанції. Чи можна повністю забезпечити потреби енергією від СЕС?

Одним із найдавніших відомих способів отримання енергії з навколишнього середовища є використання енергії вітру. Вітер є одним з відновних джерел енергії, тому вітроенергетика, яка виробляє електроенергію за допомогою вітрових електростанцій (ВЕС), сьогодні активно розвивається у світі (мал. 17.8).

Мал. 17.8. ВЕС «Овід Вінд» (Овідіопольська ВЕС) в Одеській області

Геотермальні електростанції (ГеоТЕС) - це тип електростанцій, які виробляють електроенергію, використовуючи глибинне тепло Землі. З глибиною в земній корі температура постійно зростає. У деяких місцях, де земна кора тонша або є геологічні розломи (наприклад, у вулканічно активних регіонах), це тепло проявляється у вигляді гарячих джерел, гейзерів або ж у вигляді підземних резервуарів з гарячою водою та парою. Геотермальні електростанції використовують це тепло для виробництва електроенергії (мал. 17.9).

Мал. 17.9. ГеоТЕС «Несьяветлір», Ісландія

До переваг ГеоТЕС відносять те, що тепло Землі є практично невичерпним. Також геотермальні електростанції працюють цілодобово, незалежно від погодних умов, на відміну від сонячних або вітрових станцій. Вони виробляють дуже мало парникових газів порівняно з електростанціями, що працюють на викопному паливі.

Стримує розвиток такої енергетики те, що для ефективної роботи потрібні регіони з певними геологічними умовами та доступом до гарячих підземних вод. Вартість буріння свердловин виростає зі збільшенням глибини, тому будівництво цих електростанцій є досить дорогим.

Припливні електростанції (ПЕС) виробляють електроенергію завдяки використанню енергії морських припливів і відпливів. За принципом роботи вони схожі на гідроелектростанції, однак замість річкового потоку використовують рух морської води, що виникає під дією гравітаційного впливу Місяця та Сонця (мал. 17.10). ПЕС належать до екологічно чистих і відновних джерел енергії, адже припливи є регулярним і передбачуваним природним явищем. Водночас їх будівництво потребує значних фінансових витрат та наявності особливих природних умов - зокрема, великої амплітуди припливів. Попри це, такі станції здатні забезпечувати стабільне виробництво енергії.

Мал. 17.10. Orbital 02 (Велика Британія) - найбільша припливна турбіна у світі

• Порівняйте різні типи електростанцій (ТЕС, ГЕС, АЕС, ВЕС, СЕС). Заповніть таблицю.

Переваги й недоліки різних типів електростанцій

Тип електростанції

Переваги

Недоліки

Висловіть власну думку: яка з електростанцій має найкращий баланс між економічністю та екологічністю?

Економія енергоресурсів є важливим завданням, що стоїть перед усім світом. Більшість електростанцій працює на невідновних джерелах енергії, серед яких першість тримають паливні мінерально-сировинні ресурси.

Кожен з нас щодня використовує електричний струм. Тому важливо не забувати вимикати світло й електроприлади, коли не користуєшся ними. Залишена на ніч одна звичайна електролампочка потужністю 100 Вт за рік витрачає 365 кВт • год. Її заміна на енергоощадну дасть змогу зекономити за термін її використання 437 МДж енергії.

Потребують модернізації лінії електропередачі (ЛЕП), особливо ті з них, по яких подають електричний струм населенню, через високий ступінь їх зношення. Для зменшення втрат електричного струму ЛЕП доцільно прокладати під землею, як це практикують у Західній Європі. Це подовжить термін їхнього використання, знизить втрати і зменшить можливість пошкодження чи незаконного під’єднання до електромережі.

Важливе значення має впровадження багатозонного тарифу на електричний струм. Це дозволяє платити за спожиту електроенергію за різними цінами залежно від часу доби, що може значно зменшити ваші грошові витрати на електроенергію.

3. Що таке паливно-енергетичний баланс. Співвідношення між видобутком палива й виробленою енергією та їх використанням називається паливно-енергетичним балансом. Він дає змогу встановити потреби країни в різних видах первинних енергоносіїв, визначити заходи для зменшення нераціональних їхніх витрат. Особливості структури такого балансу залежать від запасів паливно-енергетичних ресурсів (вугілля, нафти, нафтопродуктів, природного газу, ядерної енергії, гідроенергії, вітрової, сонячної, геотермальної енергій та інших), їхньої калорійності, можливостей використання, поточних витрат на добування (мал. 17.11).

Мал. 17.11. Схема паливно-енергетичного балансу

На підставі паливно-енергетичного балансу можна зробити висновок про достатню або недостатню кількість паливно-енергетичних ресурсів, про можливості їх експорту або потреби імпорту тощо. Для розрахунку паливно-енергетичного балансу різні види палива переводять в умовне паливо. За одиницю умовного палива прийнято паливо, теплота згоряння якого дорівнює 8000 ккал/кг.

• Порівняйте паливно-енергетичні баланси України та Німеччини. Які джерела енергії є спільними, а які - відмінні? Як це пов’язано з природними ресурсами?

• Створіть схему, що ілюструє шлях електроенергії від електростанції до кінцевого споживача (наприклад, до вашої школи або будинку). Включіть у схему всі головні елементи: тип електростанції, трансформаторні підстанції, лінії електропередачі (ЛЕП різної напруги), розподільчі мережі, лічильники, побутові прилади. Додайте короткі пояснення до кожного елемента схеми та можливі «виклики» або «проблеми» на цьому шляху (наприклад, втрати енергії, аварії на ЛЕП, перевантаження електромережі).

Коротко про головне

Сучасна електроенергетика є провідним видом економічної діяльності. Вона забезпечує виробництво, передавання, розподіл і споживання електричної енергії для потреб господарства, а також побуту населення.

Підприємства електроенергетики (електростанції) виробляють електричний струм, використовуючи різні джерела енергії: відновні (потік води, вітер, сонячне випромінювання та ін.) і невідновні (уран, вугілля, нафта та ін.).

Залежно від джерел енергії, розрізняють типи електричних станцій: теплові - ТЕС, атомні - АЕС, гідравлічні - ГЕС і гідроакумулюючі - ГАЕС, сонячні - СЕС, вітрові - ВЕС, геотермальні - ГеоТЕС, припливні - ПЕС.

Співвідношення між надходженням (виробництвом, видобутком) та витратами (споживанням) всіх видів палива та енергії в країні або на певній території за певний період часу в називається паливно-енергетичним балансом.

Перевіряємо себе

1. Які заходи зі збереження первинних енергоресурсів упровадили в населеному пункті, де ви живете? Як члени вашої родини економлять електроенергію?
2. Які розрізняють типи електростанцій? Схарактеризуйте вплив різних чинників на їх розміщення.
3. Поясніть, чому під час вибору місця для зведення ГЕС важливо враховувати кліматичні умови.

Моя територіальна громада. Який тип електростанції найефективніший для вашого регіону? Проведіть мінідослідження природних умов і ресурсів вашої області. Обґрунтуйте, який тип електростанції (теплова, гідро-, сонячна, вітрова, атомна) найдоцільніше будувати саме тут.

Зміст