Вторинний сектор господарства
За підручником "Географія" 9 клас, автори С. Кобернік, Р. Коваленко
Електроенергія, чавун, сталь, алюміній, мідь, мінеральні добрива, каучук, пластмаси, ліки, парфуми, деревина, меблі, папір, машини та устаткування, тканини, одяг, взуття, харчові продукти і напої, будівельні матеріали та самі будівлі – усе це продукція виробництв вторинного сектора господарства. Результатом його діяльності є одержана у процесі переробки сировини кінцева продукція, яка призначена для продажу, споживання людьми або використання в інших виробництвах.
У господарстві країн Європи вторинний сектор панував від початку ХІХ ст. до 80-х рр. ХХ ст. Причиною переходу від економіки первинного сектора стали промислові перевороти, які привели до поліпшення техніки для села та добувної промисловості. Внаслідок цього значно зросла продуктивність праці, що дало змогу вивільнити надлишки робочої сили та ресурсів з первинного сектора й переорієнтувати їх на вторинний – переробну промисловість та будівництво. Усе це спричинило відтік населення з села до міст й процес урбанізації.
Суспільство, яке існує в умовах панування вторинного сектора господарства, називають індустріальним. Воно ґрунтується на промисловому виробництві, яке широко використовує передові досягнення науки і техніки, а отже, механізацію та автоматизацію праці, розвиток ринку товарів. В сучасному світі країнами з індустріально економікою є зокрема Китай, Індія, Бразилія, Мексика, Аргентина та інші.
Вивчаючи третій розділ курсу, ви ознайомитеся з найважливішими виробництвами вторинного сектора господарства, їх сучасним станом та перспективами розвитку в Україні та світі.
Електроенергетика України та світу
Значення електроенергетики. Без електроенергії не працювало б жодне підприємство, не літали б літаки, зупинилися б автомобілі та потяги. Наші оселі, вулиці міст та сіл увечері поринали б у темряву. Без електроенергії ми не змогли б слухати музику, дивитися телебачення, працювати на комп’ютері, користуватися мобільними телефонами. Нині найбільшими споживачами електроенергії є промисловість (65%), транспорт і сільське господарство (по 10%), будівництво, побут та інші сфери.
Електроенергетика – виробництво важкої промисловості, що продукує електроенергію та передає її до споживача через лінії електропередачі (ЛЕП).
Це капіталомістке виробництво, яке потребує великих вкладень коштів у його розвиток. Вона розвивається найбільш динамічно у всіх країнах світу, тому належить до «авангардної трійки» виробництв разом з машинобудуванням та хімічною промисловістю. Без її розвитку неможливий подальший науково-технічний прогрес у суспільстві. У багатьох країнах світу розвиток електроенергетики фінансується за рахунок державних коштів. В одних країнах основна частина електроенергетичних потужностей належить державі (зокрема, у Франції, Великій Британії, Італії), в інших – приватним компаніям (як у США та Японії). Є країни, де виробництво електроенергії контролюється змішаними компаніями за участі держави (наприклад, ФРН, Іспанія, Україна).
Упродовж ХХ – початку ХХІ ст. споживання електроенергії на планеті зросло у 15 разів, а потреби в ній подвоюються кожні 12–14 років. У наш час важливим завданням є ощадливе ставлення до паливно-енергетичних ресурсів та електроенергії через проведення на державному та побутовому рівнях політики енергозбереження.
Енергозбереження – комплекс заходів з раціонального використання та економних витрат палива та енергії.
Енергозбереження стосується організаційних, правових, виробничих, наукових, економічних, технічних та інших напрямів. Це важлива державна задача зі збереження ресурсів, яка дасть змогу відкласти вичерпання паливно-енергетичних ресурсів; країнам, що мають обмежені їх запаси, зменшити імпорт; зменшити собівартість продукції, що виробляється, і тим збільшити її конкурентоспроможність. Заощаджені на енергозбереженні кошти можна спрямувати на соціальний розвиток, охорону природи, розвиток інфраструктури тощо.
У наш час електроенергія виробляється здебільшого за рахунок невідновлюваних джерел: переважно вугілля, нафтопродуктів (мазуту), природного газу. З відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) найбільше значення має гідроенергетика, що використовує енергію водного потоку річок. Щоправда, економічний гідропотенціал планети використовується лише на 17%. У Європі цей показник значно вищий – 80%. Почато використання дійсно невичерпних ресурсів: енергії Сонця, вітру, припливів, внутрішньої теплоти Землі, хвиль тощо. Електроенергію виробляють на електростанціях. До традиційних типів електростанцій належать теплові електростанції (ТЕС), гідравлічні (ГЕС) та атомні (АЕС).
Теплові електростанції (ТЕС). За виробництвом електроенергії у більшості країн світу провідне місце посідає теплоенергетика. Перші ТЕС було побудовано наприкінці ХІХ ст. Принцип роботи ТЕС полягає у перетворенні теплової енергії в електричну. Під час спалювання енергоносіїв на ТЕС нагрівається котел з водою. Пара, що виробляється при цьому, обертає турбіну, механічна енергія обертання якої переходить в електричну. ТЕС може ефективно працювати лише у безперервному режимі. У разі її зупинки котли знову треба протягом 2–3 діб розігрівати для досягнення необхідних технічних параметрів пари.
Існує кілька видів ТЕС: паро- та газотурбінні, дизельні, парогазові, які використовують різні види палива: вугілля, газ, мазут тощо. Частіше працюють паротурбінні ТЕС, що використовують тверде паливо, зазвичай вугілля.
Залежно від технології виробництва електроенергії існують конденсаційні електростанції (КЕС) та теплоелектроцентралі (ТЕЦ).
Конденсаційні електростанції (КЕС) виробляють багато електроенергії. При цьому відпрацьована пара, пройшовши турбіну, охолоджується, конденсується й знову надходить у котел. Часто споруджують дуже потужні КЕС (понад 2 млн кВт), застосовуючи концентрацію як просторову форму організації виробництва. Вони обслуговують великі території. Такі електростанції є ресурсозатратними та неекологічними. Найбільшої шкоди середовищу завдають електростанції, що працюють на вугіллі. За добу вони спалюють 10–20 тис. тонн твердого палива. Для перевезення такої кількості вугілля потрібно близько 1500 товарних вагонів. Під час спалювання вугілля у повітря викидається значна кількість сполук Сульфуру, що спричиняє при сполученні з парами води кислотні дощі, в також виділення вуглекислого газу.
Найголовнішим чинником розміщення ТЕС є споживач. Оскільки електроенергію транспортувати на великі відстані нерентабельно, ТЕС споруджують у великих промислових районах, де потреба в електроенергії є найбільшою. При цьому збагачене вугілля перевозять до електростанцій на чималі відстані. У країнах, які мають значні поклади вугілля, потужні ТЕС також орієнтуються на чинник сировини, тобто на місця цих розробок. Наприклад, на базі донецького вугілля працює ряд таких електростанцій. Найбільші ТЕС у Німеччині, США, Росії, Казахстані також працюють біля джерел сировини.
Теплоелектроцентралі (ТЕЦ) є результатом комбінування, забезпечуючи поєднання двох виробництв: електроенергії та гарячої води для опалення приміщень. Відпрацьована пара при цьому не охолоджується, а як відходи виробництва опалює приміщення холодної пори року. Оскільки гарячу воду транспортувати через її швидке охолодження на відстань більш ніж 20 км не можна, ТЕЦ будують у великих містах, орієнтуючись на чинник споживача.
Гідравлічні електростанції (ГЕС). Гідроелектростанції використовують як джерело енергії рух потоку води, зазвичай у руслі річки. Хоч гідроенергію як механічну люди використовують здавна (згадайте водяні млини), для одержання електричної енергії річки почали використовувати лише у ХІХ ст. Під час зведення ГЕС, щоб створити напір води, будують з ґрунту або бетону греблю із засувками, яка перекриває річку. Перед греблею річка розливається, утворюючи водосховище. У греблі монтують гідравлічні турбіни. Для того щоб запрацювала така електростанція, потік води має рушити крізь вузькі отвори в греблі й почати обертати гідротурбіну, перетворюючи механічну роботу в електричну енергію. Для зупинення турбіни закривають засувки в греблі. Біля великих міст, де попит на електроенергію зростає (особливо зранку, увечері та вночі), для покриття пікових потреб поряд з ГЕС зводять додатково гідроакумулятивну електростанцію (ГАЕС). Вона являє собою два басейни на різних рівнях. У міжпіковий час станція працює в насосному режимі, перекачуючи воду з нижнього басейну до верхнього, акумулюючи водний потік. У години пік ГАЕС виробляє дорогу пікову електроенергію за рахунок водного потоку, що падає з верхнього басейну в нижній, обертаючи гідротурбіну. Гідроенергетика має певні переваги та великі перспективи розвитку у світі. Хоча ГЕС вирізняється тривалістю спорудження та високою собівартістю будівельних робіт, така станція є простою в експлуатації та дає достатньо дешеву електроенергію. Її собівартість у 4 рази менша, ніж на аналогічній за потужністю ТЕС. Будувати ГЕС найвигідніше на річках з великими падінням та похилом річища. ГЕС використовують невичерпне джерело енергії й водночас не забруднюють навколишнє середовище. Однак їх екологічність є суперечливою. Через створення водосховищ виникає низка проблем: затоплюються родючі землі, руйнуються береги, змінюється рівень ґрунтових вод, застоюється та цвіте вода, що приводить до загибелі риби. Попри усі переваги масштаби гідроенергетичного будівництва та частка ГЕС в енергопостачанні світу постійно зменшуються. Це пояснюється швидшими темпами спорудження ТЕС, які меншою мірою залежать від прив’язки до певної території. ГЕС же можна споруджувати лише на річках.
Атомні електростанції (АЕС). Атомна енергетика з’явилася у середині ХХ ст. внаслідок науково-технічної революції, яка дала змогу використовувати енергію розпаду радіоактивних речовин у мирних цілях. Вона є незамінною для країн з обмеженими енергоресурсами. За сучасних технологій і дотримання норм безпеки АЕС відіграють значну роль в енергозабезпеченні високорозвинутих країн та деяких країн, що розвиваються.
Принципи роботи АЕС і ТЕС подібні. Лише замість мінерального палива використовується ядерне. Сировиною для виробництва «елементів живлення» для АЕС є збагачений Уран-235 або Плутоній-239. Атомна енергетика дуже потужна. 1 кг урану виділяє стільки само теплоти, як при спалюванні 2,5 тис. тонн кам’яного вугілля. Генератором енергії на АЕС є ядерний реактор – агрегат, у якому відбувається керована ядерна реакція. Величезна кількість теплоти, яка виділяється в ньому в результаті реакції радіоактивного розпаду, нагріває воду в котлах, утворюється пара, що обертає турбіну.
Ядерне паливо легко транспортується, тому АЕС розташовують незалежно від сировинного чинника. Їх споруджують, орієнтуючись на споживача, у районах з дефіцитом паливних ресурсів. Оскільки АЕС дуже водомісткі, їх споруджують біля джерел водопостачання, зазвичай біля річок. Багато води потрібно для охолодження водяної пари у конденсаторі для повторного її використання. Навколо АЕС створюють зону спостереження для моніторингу радіаційної ситуації. У радіусі 3 км навколо станції існує санітарно-захисна зона, у якій заборонено проживання людей та обмежено сільськогосподарську діяльність.
Чорнобильська трагедія продемонструвала всьому світу небезпечність атомної енергетики за умов недосконалих технологій системи захисту під час виникнення аварійних ситуацій. Однак АЕС, на відміну від ТЕС, є екологічно чистим видом енергії в разі безаварійної роботи. Це пов’язано з тим, що ядерний розпад відбувається усередині реактора й не має безпосереднього зв’язку з навколишнім середовищем. Кожні 4 роки проводиться капітальний плановий ремонт енергоблоків, під час якого вивантажують з нього паливо, проводять діагностику, ремонт, заміну та модернізацію обладнання, випробовують корпус реактора на міцність.
Проте й досі остаточно не вирішена проблеми утилізації радіоактивних відходів та консервації АЕС після закінчення терміну їх роботи. У деяких країнах створено підприємства з переробки та збереження радіоактивних відходів.
Відновлювані джерела енергії. Вичерпність паливних мінеральних ресурсів, неекологічність ТЕС, небезпечність АЕС, обмеженість на певних територіях гідроенергопотенціалу річок змусили людство замислитися над використанням відновлюваних джерел енергії (ВДЕ). Нині вони дають лише близько 5,8% світового виробництва електроенергії. Проте всі нові джерела енергії мають дві безперечні переваги: використовують невичерпні джерела енергії та є екологічно чистими.
Найчастіше використовуються вітрові електростанції (ВЕС). Вони перетворюють енергію вітру в механічну, теплову та електричну. Хоча енергія вітру в 10 разів перевищує енергопотенціал усіх річок планети, але здавна використовувалася лише мізерна її частина для роботи вітряків та вітрильників. Енергія вітру дуже розсіяна. Для спорудження ВЕС потрібні великі площі. Окрім того, ВЕС можна ставити лише там, де дмуть постійні вітри: біля моря або в горах. Через роботу вітрових установок виникає вібрація, яка негативно впливає на довкілля.
Геотермальні електростанції (ГеоЕС) – теплові електростанції, які перетворюють енергію внутрішньої теплоти Землі (гарячих джерел, гейзерів, пари) в електричну енергію. Розроблено два шляхи використання енергії надр: використання гарячої води для опалення приміщень (подібно до ТЕЦ) та відведення водяної пари для одержання електроенергії. ГеоЕС не можуть бути розміщені повсюдно. Вони прив’язані лише до сейсмічних поясів Землі.
Сонячні електростанції (СЕС), або геліостанції, перетворюють енергію сонячної радіації в електричну. Сонячна енергія величезна: лише за півроку Сонце дає Землі енергію, еквівалентну всім запасам мінеральної сировини в надрах планети. Нині існують два види СЕС: термодинамічні та фотоелектричні. Перші перетворюють енергію Сонця в теплову, а потім в електричну подібно до ТЕС. Другі – через систему сонячних батарей енергію Сонця зразу перетворюють в електричну. Планується створення на орбіті нашої планети сонячних космічних електростанцій (СКЕС), які передаватимуть на Землю сонячну енергію. Однак потік сонячної енергії не є постійним, тому слід її акумулювати вдень для подальшого використання. Також перспективними для спорудження СКЕС є лише країни аридного (сухого й жаркого) клімату.
Припливні електростанції (ПЕС) перетворюють енергію морських припливів у електричну. Цю енергію люди використовували здавна, але з появою парового двигуна про неї надовго забули. Енергія припливів у кілька разів більша, ніж в усіх річках планети разом. Щоправда людина використовує її мало. У припливно-відпливній зоні, як на річці, споруджується дамба з турбінами, які, обертаючись, виробляють енергію. Обмежує використання ПЕС висота припливної хвилі. Вона має бути не меншою від 10 м.
Нині люди приборкують енергію хвиль, споруджуючи перші хвильові електростанції. Океанічні течії несуть у сотні разів більше води, ніж усі річки планети. Щоб їх використати для одержання енергії, потрібно збудувати електростанції посеред океану. Відроджується біоенергетика. Старий спосіб її використання – спалювання біомаси, новіший – переробка органічних решток на спирт або біогаз, що їх використовують як паливо.
Виробнича інфраструктура. Для забезпечення нормальної роботи енергетики необхідна розгалужена виробнича інфраструктура. До неї належать транспортні магістралі, електромережі та система водопостачання. Специфічним видом транспорту для обслуговування даного виробництва є трубопроводи. Транспортування електроенергії здійснюється за допомогою ліній електропередачі (ЛЕП). Електромережі розподіляють електро енергію між споживачами. Водо постачання забезпечує виробничий цикл на ТЕС та АЕС.
Паливно-енергетичний баланс. Для розрахунків співвідношення витрат та надходження палива і енергії в країні застосовують паливно-енергетичний баланс (ПЕБ).
Паливно-енергетичний баланс (ПЕБ) – це співвідношення між надходженням та витратами палива різних видів та електроенергії у країні протягом року.
Оскільки різні види палива мають неоднакову енергетичну цінність, ПЕБ обчислюють в одиницях умовного палива. За одиницю умовного палива (коефіцієнт 1) прийнято теплотворну здатність кам’яного вугілля, яка дорівнює 7000 ккал/кг, або 29 мДж/кг. Більш енергомістким є вугілля марки антрацит (коефіцієнт 1,2), а також нафта та природний газ (коефіцієнт 1,5). Менш калорійними, ніж кам’яне вугілля, є торф (0,5), буре вугілля (0,4), горючі сланці (0,3). Прибуткову частину ПЕБ становлять видобуток палива різних видів, виробництво електроенергії на ГЕС та АЕС (які не потребують витрат паливної сировини), імпорт різних видів палива та електроенергії, а також залишки палива на електроенергії з попереднього року. Витратну частину ПЕБ становлять потреби виробництва, ТЕС та АЕС, експорт па- лива та електроенергії, а також залишки палива та електроенергії на кінець року. В ідеальному разі прибуткова та витратна частини ПЕБ мають бути приблизно однаковими.
Електроенергетика України
Структура електроенергетики України
Електроенергетика є важливим складником паливно-енергетичної промисловості та базовим виробництвом в економіці країни. Вона є однією з найстаріших видів господарської діяльності в Україні. Електроенергетика включає всі типи електростанцій та електромережне господарство. Вони забезпечують виробництво, передачу та розподіл електроенергії між окремими споживачами. Найбільшими споживачами електроенергії в Україні є промисловість (близько 2/3 ), побут (понад 1/4), транспорт (майже 1/10), сільське господарство та будівництво.
Виробництво електроенергії в Україні ґрунтується на використанні атомної енергії (АЕС), спалюванні вугілля, мазуту, природного газу (ТЕС), використанні енергії води (ГЕС), сонця (СЕС) та вітру (ВЕС). Значення різних типів електростанцій у ПЕБ України за останні 25 років суттєво змінилося. Тривалий час переважали ТЕС, на які на початку 90-х рр. ХХ ст. припадало майже 3/4 усього виробництва електроенергії. Через зростання цін на імпортний природний газ, а потім через військові дії і втрату контролю над вугільними шахтами Донбасу значно зросла роль атомної енергетики. Роль гідроенергетики є допоміжною. АЕС та ГЕС перебувають у власності держави. Більшість ТЕС мають приватних власників. Проводяться роботи з розширення видів використання ВДЕ: перш за все вітрової та сонячної. Україна є великим виробником та одночасно споживачем електроенергії. За останні роки наша держава зменшила виробництво електроенергії на 10%. У 2015 р. було одержано 163,7 млрд кВт· год, що становить 0,8% світового виробництва. За цим показником Україна посіла 23-тє місце в світі та 6-те місце в Європі після Німеччини, Франції, Великої Британії, Італії та Іспанії. За споживанням електроенергії на одну особу Україна на 56-му місці в світі (3550 кВт· год за рік на 1 особу) та 33-му в Європі. Через не раціональне використання електроенергії, енергозатратне виробництво, що використовує застаріле обладнання, наша держава є одним з найбільших споживачів електроенергії у Європі. Так, наприклад, Україна споживає вдвічі більше електроенергії з розрахунку на кожний долар ВВП, ніж Німеччина. Тому на державному рівні необхідна програма енергозбереження.
Розміщення електроенергетики в Україні. Атомна енергетика. З 60–70 рр. ХХ ст. в Україні швидкими темпами розвивається атомна енергетика. Вона має велике значення для країни з обмеженими енергоресурсами.
Керує роботою АЕС державне підприємство «Енергоатом», створене у 1996 р. Це найбільший виробник електроенергії в Україні з часткою 53,7% від загального її виробництва. У підпорядкуванні компанії – чотири АЕС: Запорізька, Південноукраїнська, Рівненська та Хмельницька. Для обслуговування кожної з АЕС побудовано спеціальні міста енергетиків. Робота «Енергоатома» націлена на подальше зростання виробництва електроенергії на АЕС, збільшення потужності діючих АЕС за умови постійного підвищення рівня безпеки їх експлуатації. За встановленою потужністю ядерних енергоблоків Україна посідає 7-ме місце в світі. На діючих АЕС працюють 15 енергоблоків загальною потужністю понад 13,8 млн кВт. Планується доведення частки виробництва електроенергії на АЕС до 60%. Це дасть змогу знизити залежність держави від імпортного вугілля на 5 млн тонн на рік.
АЕС споруджені з орієнтуванням на споживача у районах з дефіцитом паливних ресурсів. Тому за сучасних технологій і дотримання норм безпеки атомна енергетика є незамінною для промислового Придніпров’я та південних, бідних на енергетичні ресурси, районів України. Оскільки для роботи АЕС потрібно багато води для охолодження водяної пари у конденсаторі для повторного її використання, їх споруджено біля великих річок.
Найпотужнішою електростанцією Європи та третьою за потужністю серед АЕС у світі є Запорізька АЕС, розташована на березі Каховського водосховища для забезпечення потреб в електроенергії найбільшого промислового району України – Придніпровського. Перший енергоблок був уведений в експлуатацію у 1984 р. Протягом наступних 11 років було введено ще п’ять. Нині діють 6 енергоблоків, кожний з яких має потужність в 1 млн кВт, тобто загальна потужність станції становить 6 млн кВт. Для обслуговування Запорізької АЕС було збудоване місто Енергодар.
Другою за потужністю серед АЕС в Україні є Південноукраїнська АЕС, розташована на березі річки Південний Буг біля міста енергетиків Южноукраїнська Миколаївської області, що обслуговує південні частини країни. Вона почала давати електроенергію у 1982 р. На станції працюють 3 енергоблоки загальною потужністю 3 млн кВт. У 1987 р. було розпочате спорудження 4-го енергоблоку, яке згодом було зупинене. Найстаріша з нині діючих АЕС України – Рівненська АЕС. Вона працює з 1980 р. біля міста Вараша (до 2016 р. – Кузнецовськ) на березі річки Стир. Нині діють 4 енергоблоки загальною потужністю понад 2,835 млн кВт. Проектування 5-го та 6-го енергоблоків призупинене.
Наймолодша з АЕС України – Хмельницька АЕС. Вона почала експлуатуватися у 1987 р. Була розміщена неподалік від міста Нетішина на річці Горинь. Нині дають енергію 2 енергоблоки загальною потужністю 2 млн кВт. Планується будівництво ще трьох енергоблоків.
У 2000 р. була виведена з експлуатації Чорнобильська АЕС. Вона була однією з трьох найпотужніших АЕС Радянського Союзу. Почала працювати з 1977 р. біля міста Прип’яті Київської області. Мала 4 енергоблоки загаль ною потужністю 3,8 млн кВт. Споруджувалося ще 2 енергоблоки (роботи припинили у 1988 р.). Під час аварії 1986 р. був зруйнований 4-й енергоблок. Другий блок зупинили у 1991 р., згодом перший – у 1996 р. Останній, 3-й енергоблок, припинив виробляти електроенергію 15 квітня 2000 р. У 2016 р. указом Президента України у зоні відчуження був створений Чорнобильський радіаційно-екологічний біосферний заповідник, який стане дослідницькою ділянкою для проведення міжнародних наукових досліджень та моніторингу стану довкілля.
Україна має власні ресурси для роботи АЕС. Єдине місто, де видобува ються та збагачуються уранові руди, – Жовті Води Дніпропетровської області. Там працює Державне підприємство «Східний гірничо-збагачувальний комбінат (ГЗК)». Але більша частина ядерного палива надходить з Росії. У різних частинах України планувалося будівництво ще чотирьох АЕС. Кримську АЕС біля м. Щолкіного планували запустити у 1989 р. Проекту валося 4 енергоблоки загальною потужністю 4 млн кВт. 1-й блок був готовий на 80%, 2-й – на 18%. Після чорнобильської катастрофи роботи були припинені, а ділянка занедбана. У другій половині 80-х рр. ХХ ст. велися роботи зі спорудження Чигиринської АЕС у Черкаській області, Одеської та Харківської АТЕЦ, та також міст для роботи енергетиків біля них. Але під тиском громадськості роботи було припинено. Нинішні перспективи роз витку атомної енергетики в Україні вбачаються не у зведенні нових АЕС, а нарощуванні потужності вже існуючих з обов’язковим контролем за надійністю та безпекою їх роботи.
Теплові електростанції. Перші ТЕС було побудовано в Україні ще наприкінці ХІХ ст. Хоча нині вони поступилися своєю першістю в економіці України АЕС, їх роль залишається важливою. Нині ТЕС дають 41,2% всієї електроенергії країни. У своїй роботі вони використовують різні види палива: вугілля, мазут, природний газ.
Основними в розміщенні ТЕС є чинники споживача та сировинний з перевагою на користь першого. До того ж при виборі місця для будівництва ТЕС обов’язково враховують екологічний чинник.
Найпотужніші ТЕС України побудовано на основі форми просторової організації виробництва – концентрації. З 36 нині діючих ТЕС в Україні 14 потужних ТЕС виробляють 85% електроенергії країни. Теплова енергетика країни належать 6 основним компаніям, 5 з яких є приватними. До приватної енергетичної компанії ДTЕК входять «ДТЕК Східенерго», «ДТЕК Західенерго», «ДТЕК Дніпроенерго» та «Київенерго». Крім того, власником ТЕС є приватне акціонерне товариство «Донбасенерго». Приватизацію «Центроенерго» було відкладено. Концентруються ТЕС у великих промислових районах та біля великих міст. Тому основними двома «кущами» зосередження ТЕС в Україні є Донбас та промислове Придніпров’я. Так, на Донбасі працюють Вуглегірська, Старобешівська, Кураховська, Зуївська, Слов’янська, Луганська ТЕС. У Придніпров’ї розміщені Запорізька, Криворізька, Придніпровська ТЕС. Крім того, потужні ТЕС збудовані біля Києва (Трипільська), Харкова (Зміївська), на Вінниччині (Ладижинська). У Прикарпатті діють Бурштинська та Добротвірська ТЕС. Серед найбільших за проектною потужністю ТЕС України вирізняються Запорізька та Вуглегірська ТЕС, які мають по 7 енергоблоків кожна, за гальною потужністю 3,6 млн кВт. Однак через високі ціни на природний газ енергоблоки станцій, що працювали на цьому виді палива, було зупинено. Тому нині ці ТЕС працюють лише на 1 /3 від своїх можливостей. Вуглегірська ТЕС, що розташована на окупованій частині Донбасу, через часті обстріли на деякий час навіть призупиняла свою роботу.
У великих містах працює 21 теплоелектроцентраль (ТЕЦ). Вони крім виробництва електроенергії нагрівають воду для опалювання приміщень холодної пори року. Найбільшими ТЕЦ є Київська-5 та -6, Харківська-5.
ТЕС – це найбільш неекологічний тип електростанцій. Вони викидають до 1 /3 усього обсягу шкідливих промислових відходів, поступаючись за цим сумним рекордом лише автомобільному транспорту. Найбільше викидів дають ТЕС, що працюють на вугіллі. Вони є джерелами надходження у повітря оксидів Сульфуру та Нітрогену, які спричиняють кислотні опади, а також вуглекиого газу, леткого попелу, сполук Флуору. Найменше шкодять довкіллю ТЕС, що працюють на природному газі. Вони дають у 5 разів менше викидів, ніж ті, що використовують вугілля. Великі ТЕС скидають у водойми багато відпрацьованої гарячої води, спричиняючи так зване теплове забруднення. Це змінює температурний режим річок та озер, що призводить до цвітіння води, негативно впливає на умови нересту риби.
Гідравлічні електростанції (ГЕС) відіграють в економіці України допоміжну роль. Вони дають лише 4,2% електроенергії України. Великі гідроелектростанції (ГЕС) зведено на Дніпрі: Київська, Канівська, Кременчуцька, Дніпровська, Дніпродзержинська, Каховська. На Дністрі працюють дві ГЕС: Дністровська-1 та Дністровська-2. Каскад дніпровських ГЕС та Дністровський гідровузол є власністю державного публічного акці онерного товариства «Укргідроенергія». Для покриття пікових навантажень працюють ГАЕС: Київська ГАЕС, Дністровська ГАЕС. У 2006 р. на річці Великий Ташлик, лівій притоці Південного Бугу, була введена в експлуатацію найпотужніша в Європі Ташлицька ГАЕС, потужністю 0,9 млн кВт). Вона є частиною великого гідровузла у складі Південноукраїнської АЕС та Олександрівської малої ГЕС. Також ще у 1984 р. було спроектовано Канівську ГАЕС на Дніпрі. Спорудження було розпочате, але у 1992 р. роботи призупинено. Нині йдеться про відновлення цього проекту. На малих річках діють близько 50 невеликих ГЕС. У Карпатах у місці злиття двох гірських річок споруджена Теребле-Ріцька ГЕС.
Відновлювані джерела енергії. В останні десятиліття в нашій державі зріс інтерес до нових типів електростанцій, які використовують невичерпні природні ресурси і не завдають шкоди навколишньому середовищу. Однак нині на них припадає майже 1% виробленої в країні електроенергії, у тому числі 0,6% – на сонячні електростанції та 0,4% – на вітрові.
У південних частинах України почато використання енергії Сонця. Вже працюють 11 сонячних електростанцій (СЕС), які займають значні площі малопридатних для сільськогосподарського використання земель. Більшість з них розміщені в Одеській області та Автономній Республіці Крим. СЕС в Одеській та Херсонській областях експлуатуються українським приватним підприємством «Соларенерго». Вони були спроектовані та зведені за участі австрійської компанії Activ Solar. Станція «Перово» у Криму є найбільшою СЕС у світі.
Широко використовується вітрова енергетика. Нині у південних та східних частинах країни діють 8 ВЕС, на яких працюють близько 400 вітрових установок (ВЕУ). Перспективним щодо розвитку вітрової енергетики є район Українських Карпат. Найпотужніша з українських ВЕС – Новоазовська на південному сході Донецької області. Вона має фактичну потужність 79,3 тис. кВт та складається з 143 ВЕУ. Власник станції – компанія «Вітроенергопром» планує довести кількість вітрових агрегатів до 468 для досягнення потужності 107,5 тис. кВт.
В Україні є певні можливості для розвитку геотермальної енергетики, що використовує внутрішню теплоту Землі. Великі термальні зони на глибинах менш ніж 4 км є у Карпатах та в Криму. Перша дослідна ГеоЕС зведена біля Ужгорода для теплопостачання теплично-парникового комбінату і тваринницької ферми. Глибина даної системи – 2,3 км, а температура – 124 °С. Перспективні райони для освоєння геотермальної енергії – Львівщина, Закарпаття, Полтавщина, Харківщина, Донеччина, Керченській півострів.
Лінії електропередачі
Основою електроенергетики нашої держави є об’єднана електроенергосистема (ОЕС), яка здійснює централізоване енергопостачання окремих споживачів і взаємодіє з енергосистемами сусідніх країн, забезпечуючи експорт електроенергії з України. Контролює надійну передачу електроенергії від електростанцій до споживачів, а також її експорт Державне підприємство «Національна енергетична компанія «Укренерго». На балансі підприємства – підстанції напругою 220–750 кВ та майже 22,5 тис. кілометрів магістральних та міждержавних ліній електропередачі (ЛЕП) різної напруги: від 35 до 1500 кВ. ЛЕП великої напруги (750–1500 В) забезпечують передачу електроенергії на значні відстані, у тому числі й за кордон.
Через ЛЕП великої напруги значна частка електроенергії постачається до Угорщини, Словаччини та Румунії з Бурштинської ТЕС. З Південноукраїнської АЕС електроенергія експортується до Молдови та Румунії, з Хмельницької АЕС – до Польщі та Білорусі. У зв’язку з економічною кризою Україна скоротила експорт електроенергії удвічі.
Електроенергетика світу
Етапи розвитку електроенергетичної промисловості світу
Сучасний світ не можна уявити без палива різних видів, теплової та електричної енергії. Основним джерелом електроенергії в світі й донині залишаються невідновлювані паливні мінеральні ресурси: нафта, природний газ, кам’яне та буре вугілля, горючі сланці, торф. Проте їхня енергетична цінність неоднакова. За останні 200 років електроенергетика залежно від переважання того чи іншого виду сировини у палив но-енергетичному балансі пройшла три етапи розвитку: вугільний, на фтогазовий та перехідний.
Вугільний етап охоплював усе XIX ст. і тривав до 40-х років XX ст. На кам’яне вугілля тоді припадало 75% усіх спожитих енергоносіїв, ще 18% – на торф і дрова. 90% кам’яного вугілля добувалося у високорозвинутих країнах, де воно й споживалося. Перевезення вугілля на значні відстані було нерентабельним. Тому на базі вугільних басейнів виникали не лише кущі електростанцій, а й великі промислові райони, наприклад Рур (Німеччина), Лотарингія (Франція), Йоркшир (Велика Британія), Пенсільванія (США) та ін. Починаючи з 40–50-х pp. XX ст. роль кам’яного вугілля почала поступово зменшуватися. З цього часу і до 70-х pp. XX ст. тривав нафтогазовий етап. Повоєнне піднесення економіки розвинутих країн значною мірою пояснюється початком використання но- вих, калорійніших видів палива: нафти і природного газу. Якщо до Другої світової війни 2/3 нафти і майже увесь природний газ давали США, то в повоєнні часи 75% їх видобутку припадало на країни, що розвиваються, та колонії, з яких ці енергоносії за безцінь вивозилися до розвинутих держав. Спершу було відкрито родовища у Венесуелі, згодом – у країнах Перської затоки, а ще пізніше – у країнах Північної та Західної Африки. Тому частка кам’яного вугілля у паливно-енергетичному балансі скоротилася до 30%, а нафти й природного газу зросла відповідно до 56% і 21%.
Із середини 70-х pp. XX ст. у розвитку паливно-енергетичної промисловості відбулися істотні зміни. Почався перехідний етап розвитку паливно-енергетичної про- мисловості. Ера дешевої нафти завершилася. З одного боку, це було пов’язано з виснаженням ресурсів та погіршенням геологічних умов їх розробки. Нині близько 60% нафти видобувають на шельфі, що підвищує її собівартість. З іншого боку, у 1960 р. багаті на нафту країни, що розвиваються, створили організацію ОПЕК (Організація країн-експортерів нафти), яка підняла ціни на цю сировину в 15 – 20 разів. Почалася енергетична криза. Спочатку розвинуті країни вжили екстрених заходів: скоротили кількість сеансів у кінотеатрах, час телепередач, скасували багато авіарейсів, припинили автоперегони, закрили велику кількість АЗС, відмовилися від світлової реклами. Згодом було переглянуто енергетичну політику. Вона передовсім спрямовувалася на енергозбереження та економію енергоносіїв. Частка нафти у паливно-енергетичному балансі скоротилася до 30%, зросла частка вугілля та ГЕС. До середини 80-х рр. ХХ ст. стрімко зріс інтерес до нового для того часу виду енергії – атомної. Провідні країни світу розробили програми розвитку АЕС на своїй території. Але після двох аварій на АЕС – Чорнобильській в Україні 1986 р. та на японській станції «Фукусіма-1» 2010 р., – ряд розвинутих країн почали згортати свої ядерні програми та під тиском громадськості зупиняти роботу ядерних реакторів. На початку ХХІ ст. людство починає використовувати відновлювані джерела енергії, які через їх екологічність образно називають «зеленою» енергетикою. Однак щодо перспектив ядерної енергії в світі поки що не має єдиного погляду. Такі країни, як Китай, Індія, Україна, Угорщина, Чехія, Словаччина, Словенія, Росія продовжують активно розвивати цей вид енергетики. Водночас повністю припинила експлуатувати на своїй території АЕС Італія. Значно скорочує їх роботу Німеччина. Вже нині на території цієї країни за рахунок відновлюваних джерел одержують 27,6% усієї енергії. До 2030 р. цей показник планується довести до 50%, а до 2050 р. – до 60%.
Обсяги виробництва електроенергії в світі
В період зростання виробництва електроенергетика є однією з галузей «авангардної трійки», що розвивається найбільш динамічно. У світі в 2014 р. було вироблено 23536500 ГВт · год елек троенергії. Хоча електроенергетика є у господарському комплексі всіх країн світу, проте 3/4 виробництва електроенергії припадає на десять держав, у тому числі перші дві – Китай (24%) та США (18%). Розрив у загальному виробництві електроенергії між країнами високорозвинутими та тими, що розвиваються, є дуже значним. Ще більший він за кількістю електроенергії, що припадає на 1 особу. Найвищий цей показник у Ісландії – 51440 кВт · год., Норвегії – 25175 кВт ·год., Люксембургу – 16834 кВт ·год.; а найнижчий – в африканській країні Малі – 13 кВт ·год. Тобто співвідношення становить 4000 : 1.
Традиційні джерела енергії
Більшу частину електроенергії в світі – 66,2% – виробляють ТЕС. Вони працюють на вугіллі, мазуті або природному газі й розміщені в основному поблизу споживача або сировини. За допомогою ТЕС майже вся електроенергія виробляється у Лівії (100%), Білорусі (99,7%), Алжирі (99%), Нідерландах (97%), Південній Африці (91%), Польщі (87%), Румунії (83%), Мексиці (82%), Австралії (майже 79%), Китаї (майже 70%), США (майже 68%), Росії (понад 60%). Ці держави багаті на кам’яне вугілля, нафту чи природний газ, на яких ґрунтується їхня електроенергетика. Досить високий показник виробництва електроенергії на ТЕС також мають США, більшість країн Європи, Індія.
Найпотужніша у світі Тайчжунська ТЕС споруджена на Тайвані. Її потужність – 5,78 млн кВт, працює на вугіллі з Австралії. Одночасно вона й найбільший у світі забруднювач повітря. Російська Сургутська-2 – друга за потужністю ТЕС у світі. Вона розташована в Західному Сибіру, має 8 енергоблоків загальною потужністю 5,6 млн кВт.
Гідроелектростанції (ГЕС) виробляють 18,1% електроенергії світу. Найбільше освоєний гідроенергопотенціал річок Європи (на 60%) та Північної Америки (на 40%), найменше – Африки (лише на 5%). Дуже високою є частка ГЕС у виробництві електроенергії Парагваю (100%), Норвегії (98%), Бразилії та Перу (80%), Канади (63%), Австрії (майже 60%), Нової Зеландії (56%). Ці країни мають потужний гідроенергопотенціал та широко його використовують. ГЕС належать до найпотужніших у світі електростанцій. Найбільша з них запущена на повну потужність у 2012 р. у Китаї на річці Янцзи – «Сань-Ся» («Три ущелини»). Будівництво тривало 20 років. При створенні водосховища площею 1045 км2 було переселено 1,5 млн осіб. Бетонна дамба має довжину 2,3 км, висоту – 185 м. Проектна потужність станції – 22,4 млн кВт. Їй на третину поступається за потужністю друга ГЕС світу Ітайпу (14 млн кВт), що на межі Бразилії та Парагваю. Її бетонна дамба має довжину 7,2 км, а висоту 196 м.
Після Чорнобильської катастрофи частка АЕС у світовому виробництві електроенергії зменшується. Якщо наприкінці 90-х рр. ХХ ст. на них припадало 17,6%, то нині – лише 7,5%. Вони залишаються важливими для ряду країн, бідних на інші джерела енергії. Нині працює 197 АЕС у 31 країні світу, де існує 439 ядерних реакторів. США на АЕС виробляють близько 20% світової ядерної енергії. Найвищим відсотком виробленої електроенергії на АЕС вирізняються нині Франція (76,9%), Словаччина (56,8%), Україна (53,7%), Угорщина (53,6%), Бельгія (47,5%). Понад 1/3 цей показник становить у Швеції, Швейцарії, Словенії, Чехії, Фінляндії, Болгарії, Республіці Кореї.
Нині найпотужніша в світі АЕС – це японська Касівадзакі-Каріва. Її 7 енергоблоків сучасної конструкції мають сумарну потужність – 7,965 млн кВт. До аварії 2010 р., що сталася під час землетрусу і цунамі були пошкоджені японські АЕС «Фукусіма-1» і «Фукусіма-2». Їх сумарна потужність була 8,814 млн кВт. Проте нині її 4 реактора з 6-ти мають значні ушкодження.
Відновлювані джерела енергії
З 80-х рр. ХХ ст. потужність відновлюваних джерел енергії неухильно зростає. Якщо тоді вони давали менш ніж 1% електроенергії світу, то у 2005 р. – вже близько 5%, а нині – 5,8%.
Найчастіше використовують енергію вітру. Вона найбільш перспективна на морських узбережжях, гірських районах, відкритих просторах степів та пустель. Цей вид енергії найбільш активно використовують у країнах Європи: Нідерландах, Великій Британії, Німеччині. У Данії частка ВЕС вже досягла 42% у загальному виробництві електроенергії країни.
Сонячна енергія використовується у понад 30 країнах світу. Вона є найдешевшим, але поки не достатньо використовуваним джерелом енергії. СЕС споруджують в умовах жаркого та сухого клімату. Геліоустановки мають різну форму: «сонячні» дахи на будинках та автомобілях, «сонячні» ферми, «сонячні» вежі з системою дзеркал та ін. У США, у штаті Каліфорнія, вже працює потужна геліостанція, що не поступається ТЕС.
Геотермальну енергію залучали до роботи ще у лазнях Стародавнього Риму до нашої ери. Але перші ГеоЕС було збудовано в Італії лише у 20-х pp. XX ст. Нині у світі працює понад 50 ГеоЕС. Найпотужніша з них – «Гейзерс» у західній частині США. ГеоЕС створено на сейсмічно активних територіях. Зокрема, вони діють у Ісландії, Японії, Італії, Росії, Мексиці, Новій Зеландії, на Філіппінах.
Енергію припливів людина використовувала здавна. Але перші ПЕС з’явилися лише у середині 60-х років XX ст.: «Ранс» у Франції та Кислогубська у Росії. ПЕС можна будувати лише у районах, де припливна хвиля досягає великої висоти. Такі умови є на окремих узбережжях Канади, Австралії, Росії, Великої Британії, Франції, Китаю, Індії. На Чорноморському та Азовському узбережжях України припливна хвиля дуже низька, тому перспектив для будівництва ПЕС немає.
Почалось використання також інших джерел енергії. У Норвегії споруджено прибійні електростанції. Завдяки енергії хвиль в Океані світяться маяки та подається вода до акваріумів Океанографічного музею в Монако. У майбутньому люди мають намір підкорити енергію морських течій. Перспективною є й біоенергетика. Так, Бразилія на 20% задовольняє свої потреби в автомобільному паливі за рахунок метилового спирту, який добуває з відходів цукрової тростини та маніоки. Окрім Бразилії країнами-лідерами за використанням біоенергетики нині є також США, Німеччина, Китай та Швеція.
За прогнозами фахівців, до 2020 р. усі відновлювані джерела енергії задовольнятимуть 13% потреб людства в електроенергії, а до 2060 р. – 33%.