Географія. Повторне видання. 9 клас. Гільберг (2026)
§ 18. Як працює електроенергетика у світі й в Україні
• Які природні ресурси використовує людство для одержання електроенергії?
• Чим відрізняються відновні джерела електроенергії від інших?
Інсоляція
Енергоефективність
1. Як побудована світова енергетика. Енергетика будь-якої країни тісно пов’язана з її економікою. Вона є основою світової економіки, адже забезпечує всі види діяльності - від промисловості до транспорту та побуту - необхідною для їх функціонування енергією. Без стабільного та доступного енергопостачання неможливі економічний розвиток, виробництво товарів, надання послуг та підвищення якості життя населення. Ключову роль у світовій енергетиці відіграють викопні енергоресурси. Їхня частка в енергоспоживанні у 2024 р. становила 81 %.
2024 року викопне паливо забезпечувало понад половину світового виробництва електроенергії. Це найнижчий показник за останні 50 років. Частка викопного палива у світовому виробництві електроенергії поступово зменшується: з понад 80 % 2015 року до майже 60 % 2022 року. Найбільшу частку серед викопних видів палива становить вугілля - близько 35 %. Попри зменшення їхньої ролі, ТЕС і надалі відіграють провідну роль у світовій електроенергетиці.
А відновні джерела енергії вперше досягли 30 % світового виробництва електроенергії у 2023 році. З них понад 15 % електроенергії у світі виробляють ГЕС. Вітрова та сонячна фотоелектрична енергія разом удвічі перевищують рівень того, що було п’ять років тому. Ще близько 20 % виробляють електростанції, які використовують нетрадиційні ресурси - передусім сонце й вітер тощо.
Майже 10 % виробленої електроенергії забезпечують АЕС. На інші джерела електроенергії (біопаливо, відходи) припадає близько 1 % (мал. 18.1)
Структура виробництва електроенергії на електростанціях різних типів, 2023 р.
Мал. 18.1. Частка виробленої електроенергії електростанціями різних типів, %, 2023 р.
2. Що характерно для сучасної світової енергетики. Незважаючи на зусилля щодо підвищення заощадження електроенергії, загальне її споживання у світі продовжує зростати (мал. 18.2).
Мал. 18.2. Динаміка енергоспоживання у світі, 2000-2024 рр.
3. Чому здійснюється перехід до відновних джерел енергії. Вітер, сонце, вода, біомаса та геотермальна енергія стають все більш важливими джерелами енергії. Світова економіка поступово переходить до більшого використання відновних джерел енергії. Головною причиною цього є необхідність зменшення викидів парникових газів і боротьба зі змінами клімату. Сонячна, вітрова, гідро- та біоенергетика стають все більш доступними завдяки технологічному розвитку. Багато країн інвестують у розвиток «зеленої» енергетики та скорочують використання викопного палива. ЄС, США, Китай та інші держави впроваджують національні програми енергетичного переходу. Зростає кількість електростанцій, що працюють на сонячних і вітрових джерелах. Перехід до відновних джерел змінює структуру світового енергоринку. Це один із ключових шляхів до сталого розвитку та енергетичної безпеки у XXI столітті.
Серед країн ЄС 2024 року найбільше відновної енергії (ВДЕ) використовувала Швеція - майже 65 %. Друге місце посідає Фінляндія з 48 % енергії з відновних джерел. Ця країна також використовує гідро- і вітроенергетику й тверде біопаливо. Далі йде Латвія з 43 %, яка в основному залежить від гідроенергетики. Данія (42 %) і Естонія (39 %) отримали більшу частину з енергії вітру й твердого біопалива. Португалія (35 %) покладалася на тверде біопаливо, вітро- і гідроенергетику та теплові насоси, тоді як Австрія (34 %) використовувала переважно гідроенергетику і тверде біопаливо.
Загалом у ЄС 2025 року відновні джерела енергії виробляли 50 % електроенергії.
Сонячна енергетика - один із найперспективніших видів відновної енергії. У країнах з високим рівнем інсоляції, таких як Німеччина, Іспанія, Італія, Індія, США, Китай, сонячна енергетика швидко зростає.
На замітку. Інсоляція - кількість сонячної радіації, що потрапляє на 1 м2 поверхні Землі. Цей показник є дуже важливим для правильного проєктування сонячної електростанції (СЕС). Інсоляція відображає те, скільки енергії генеруватиме обладнання за одиницю часу. Тобто від цього параметра залежить продуктивність електростанції.
Вітрова енергетика - також є одним із найперспективніших напрямків розвитку відновної енергетики у світі. У багатьох країнах, зокрема в Данії, Німеччині, Китаї та США, вітрова енергетика стала важливою частиною енергетичного балансу.
Біоенергетика, зокрема використання біомаси, є четвертим за величиною відновним джерелом енергії у світі. Її роль у світовій енергетиці постійно зростає, оскільки вона дозволяє замінювати викопні джерела палива і зменшувати викиди парникових газів. Особливо важливою біоенергетика є для сільських районів, де біомаса часто доступна в достатній кількості. У багатьох країнах Європи, зокрема у Швеції, Німеччині та Данії, частка біоенергетики в енергобалансі перевищує 10 %. Біопаливо другого покоління активно впроваджується в транспорті, що знижує залежність від нафти. Розвиток біоенергетики є важливою складовою глобального переходу до відновної енергетики.
4. Що означає підвищення енергоефективності світової економіки. Підвищення енергоефективності є одним із ключових напрямків розвитку сучасної світової економіки.
На замітку. Енергоефективність - раціональне використання енергетичних ресурсів для досягнення того ж або кращого результату, будь то освітлення, опалення, охолодження чи виробництво.
Головна мета енергоефективності - зменшити споживання ресурсів і, відповідно, негативний вплив на довкілля.
Заходи з енергоефективності охоплюють усі сфери: від упровадження нових технологій у промисловості до зміни щоденних звичок у домогосподарствах. У містах з’являються «розумні» будівлі, що самі регулюють опалення та освітлення. Старе обладнання замінюють на сучасне, економне, наприклад світлодіодні лампи. У транспорті активно впроваджують електромобілі й удосконалюють двигуни внутрішнього згоряння. Енергоефективність не лише зберігає природні ресурси, а й зменшує витрати домогосподарств та підприємств. Це підвищує конкурентоспроможність економіки і робить країни більш енергетично незалежними. Завдяки цим зусиллям світ поступово рухається до більш раціонального та сталого використання енергії.
5. Що означає децентралізація енергосистем. Децентралізація енергосистем означає перехід від великих централізованих електростанцій до мережі менших та середніх електростанцій, розташованих ближче до споживача. Такий підхід зменшує втрати під час передачі електроенергії, підвищує надійність енергопостачання та допомагає уникати перебоїв у постачанні.
6. Які країни є найбільшими виробниками та споживачами електроенергії. Перші три місця серед країн світу 2023 р. посідали Китай, США та Індія (мал. 18.3). Серед інших країн виділяють Японію, Канаду, Німеччину, Бразилію, Францію та Південну Корею.
Мал. 18.3. Країни - найбільші споживачі електроенергії, 2023 р.
Населення планети невпинно зростає, у зв’язку із чим буде підвищуватися й споживання електроенергії у світі. Адже саме побутове споживання електроенергії є найбільшим, і лише потім йде промислове виробництво. Зазначені фактори визначають і світових лідерів щодо споживання електроенергії. Загалом, країни, які є найбільшими виробниками електроенергії, водночас є і найбільшими її споживачами. Це логічно, оскільки країни з потужною економікою, розвиненою промисловістю та великим населенням потребують величезних обсягів енергії.
Отже, найбільшими споживачами електроенергії у світі є ті самі країни, які є й найбільшими її виробниками: Китай, США, Індія, Японія, Канада, Бразилія, Південна Корея, Німеччина та Франція (мал. 18.4).
Мал. 18.4. Регіональний розподіл ринку енергоспоживання, тонн нафтового еквівалента, 2024 р.
За прогнозами, до 2040 р. споживання електроенергії у світі зросте більш як на 30 %. Значне зростання споживання буде зафіксовано у країнах Близького Сходу, Латинської Америки й Африки. Особливо різке зростання темпів споживання електрики буде спостерігатися в країнах Азії (включно з Китаєм та Індією).
Натомість Європа скоротить загальне споживання енергії на 9 %. Передбачається, що це буде зумовлено модернізацією економіки, яка ґрунтуватиметься на новітніх технологіях.
• Знайдіть інформацію про країни, які є лідерами у виробництві електроенергії з сонця та вітру. Чому вони стали успішними в цьому? Дослідіть, яка частка сонячних і вітрових електростанцій в одній з цих країн. Зробіть висновок про те, як розвиток «зеленої» енергетики може допомогти стати менш залежною від імпорту газу чи вугілля.
7. Як розвивається електроенергетика в Україні. Енергетика України є основою національної економіки. Війна зруйнувала значну частину енергетичної інфраструктури, створивши безпрецедентні виклики. Сьогодні важко визначити, якою буде структура споживання електроенергії в майбутньому чи коли відновлять пошкоджені електростанції. Однак, попри всі труднощі, енергосистема України продовжує працювати, спираючись на власні ресурси та світовий досвід. До 2022 року її основу становили викопне паливо та ядерна енергія (мал. 18.5).
Важливо розглянути загальні особливості сучасного стану енергетичної системи нашої держави з урахуванням світового досвіду та порівняльних переваг України.
Мал. 18.5. Обсяг виробництва електроенергії в Україні, млн кВт • год, 2024 р.
Електрогенерувальні потужності України переважно функціонували на базі мінеральних паливних ресурсів. Першість із виробництва електричного струму в Україні, так само як і у Франції, належить АЕС. Станом на 2022 рік в Україні діяли чотири АЕС: Запорізька атомна електростанція (6 енергоблоків), Рівненська атомна електростанція (4 енергоблоки), Південноукраїнська атомна електростанція (3 енергоблоки) та Хмельницька атомна електростанція (2 енергоблоки).
Відкриваємо для себе Україну. Експорт газоподібного біометану з України 2025 р. перевищив 11 млн м3.
Найбільше теплових електростанцій в Україні функціонує в основних місцях розселення населення й зосередження промислового виробництва. Це зумовлено їхньою виразною орієнтацією на споживача. Вітчизняні ТЕС орієнтовані на споживання кам’яного вугілля певних енергетичних марок і не можуть без зниження ефективності виробництва й зростання обсягів споживання палива працювати на інших його видах. Наприклад, Бурштинська ТЕС працює на кам’яному вугіллі Львівсько-Волинського басейну.
Гідроенергетика базується на великих електростанціях, збудованих на річках Дніпрі та Дністрі. Також відбувається відновлення окремих невеликих за потужністю ГЕС на інших річках країни.
Україна має потужний потенціал у виробництві відновної енергії - за різними оцінками це близько 70 мільйонів тонн нафтового еквівалента на рік. Ми маємо один із найбільш динамічних за зростанням ринків відновної енергетики в Європі. Сума іноземних інвестицій в проєкти відновної енергетики в Україні за 2022-2024 роки склала майже 1,15 млрд дол. США.
Кабінет Міністрів України у серпні 2024 року затвердив Національний план дій із відновної енергетики на період до 2030 року, яким упроваджується практика підтримки виробників відновних джерел енергії. Національний план дій спрямований на те, щоб довести частку «зеленої» енергетики у кінцевому споживанні до 27 %.
Зараз в Україні сонячні електростанції забезпечують майже 75 % виробництва «зеленої» енергії, налічується 1369 сонячних електростанцій. Майже половина всіх сонячних електростанцій розташовані у 6 областях країни: Івано-Франківській (142), Дніпропетровській (134), Вінницькій (122), Хмельницькій та Київській (по 107 станцій), Миколаївській (92). Найменше - у Луганській та Донецькій (по 2 станції), Сумській (5) та Полтавській (7).
Мал. 18.6. Інноваційна сонячна енергетична система Smartflower («Розумна квітка»), м. Тернопіль
Це змінить Україну. У Тернополі функціонує перша в Україні інноваційна сонячна енергетична система Smartflower («Розумна квітка»). Ця система використовує передову робототехніку та автоматизацію для інтелектуального відстеження Сонця, виробляючи до 40 % більше енергії, порівняно з іншими СЕС.
Україна має розвинуту систему газових мереж, а структура сільськогосподарських підприємств сприятлива для виробництва біометану. Біоенергетична асоціація України оцінює потенціал виробництва біогазу в Україні у 21,8 млрд м3 на рік до 2050 року.
Відкриваємо для себе Україну. У м. Теофіполі (Хмельницька область) на повну потужність запрацювала біогазова станція на території цукрового заводу загальною потужністю 15,6 МВт. Для виробництва біогазу використовують побічні продукти цукрових заводів і тваринницьких підприємств: целюлозу цукрового буряку, кукурудзяний силос, а також гній.
• Розгляньте схему біогазової заправної станції. Які економічні та екологічні проблеми може вирішити використання таких станцій?
Коротко про головне
Енергетика будь-якої країни тісно пов’язана з її економікою і є основою світової економіки. 2023 р. викопне паливо забезпечило більше ніж половину світового виробництва електроенергії. Відновні джерела енергії вперше досягли 30 % світового виробництва електроенергії в 2023 р. Найбільшими виробниками електроенергії у світі є Китай, США та Індія. Українська енергетика є основою національної економіки. Енергетичний сектор України працює в складних умовах.
Перевіряємо себе
- 1. Поясніть структуру світового виробництва електроенергії.
- 2. Схарактеризуйте сучасні тенденції щодо виробництва електроенергії.
- 3. Визначте перспективи споживання електроенергії у світі.
- 4. Порівняйте структуру виробництва електроенергії в Україні та провідних державах світу. Зробіть висновки.
- 5. Яку частку у світовому виробництві електроенергії вперше посіли відновні джерела енергії (ВДЕ) 2024 року?
- 6. Уявіть, що частка відновної енергії у світі зросла з 30 % до 80 %. Як це змінить екологічну ситуацію на планеті та економічні відносини між країнами, що продають нафту та газ?
Моя територіальна громада. Дослідіть, чи може ваша громада виробляти власну «зелену» енергію, використовуючи сонце, вітер або воду. Які відновні джерела енергії мають найбільший потенціал для розвитку саме у вашій громаді (наприклад, багато сонячних днів, є відкриті ділянки для вітрових турбін, протікає річка)? Обґрунтуйте зроблений висновок.
