Тема 5. Електроенергетика

Урок 17. Електроенергетика

Мета: охарактеризувати структуру електроенергетики, її зна­чення, основні типи електростанцій та найважливіші ЛЕП; дати поняття про традиційні та нетрадиційні джерела електроенергії та типи електростанцій; розвивати навички аналізу секторних діаграм (виробництва електроенергії різними типами електро­станцій), навички порівняння (особливості виробництва елек­троенергії на ТЕС, ГЕС, АЕС) та складання схеми міжгалузевих зв’язків електроенергетики; удосконалювати вміння працювати з настінною та контурною картами; виховувати позитивність мислення, економічну культуру в побуті, громадянську позицію (стосовно проблематики енергозбереження).

Тип уроку: комбінований.

Структура уроку

I. Актуалізація опорних понять

II. Мотивація навчальної діяльності

III. Вивчення нового матеріалу

IV. Первинна перевірка засвоєних знань

V. Закріплення знань

VI. Домашнє завдання

Матеріали до етапів уроку

I. Актуалізація опорних понять

1. Охарактеризуйте сировинну базу паливної промисловості.

2. Як гірничо-геологічні умови видобутку кам’яного вугілля впливають на його собівартість?

3. У яких галузях господарства використовують нафту та при­родний газ?

4. Які проблеми існують у районах видобування та переробки нафти та газу, кам’яного вугілля? Запропонуйте шляхи їх розв’язання.

II. Мотивація навчальної діяльності

Соціогеографічний практикум

1. У періоди спаду виробництва можуть виникати енергетичні кризи, що здатні призвести до багатьох негативних наслідків, аж до повного паралічу економіки включно.

Як ви вважаєте, що стало причиною «енергетичного голоду» (напруженості), який був у кінці 90-х рр. (так зване віяло­ве відключення)? Поміркуйте, які наслідки для економіки спричинило це явище? Зробіть висновок про значення елек­троенергетики в житті сучасного суспільства.

Поясніть добові, не пов’язані з кризою, і сезонні коливання в споживанні електроенергії. Зробіть припущення, коли ви­никає добовий пік електронавантаження.

2. З’ясуйте, скільки коштує 1 кВт·год електроенергії. Поди­віться на лічильнику, яку кількість електроенергії ваша родина споживає протягом доби. Скільки це коштує? Про­ведіть аналогічні розрахунки за місяць, рік. З’ясуйте, які домашні електроприлади споживають найбільшу кількість електроенергії. Як програма енергозбереження може бути реалізована у вашій оселі? Запропонуйте «домашні заходи» щодо енергозбереження.

Примітка. Другу частину соціогеографічного практикуму доречно запропонувати як частину домашнього завдання.

III. Вивчення нового матеріалу

1. Особливості галузі

Електроенергетика — галузь господарства, що виробляє електроенергію (на різних видах електростанцій) і передає її на відстань по лініях електропередач (ЛЕП). Це одна із провідних галузей економіки.

Електроенергетика України — велике і багатогалузеве гос­подарство. До її складу входить крім теплових (ТЕС), атомних (АЕС) і гідроелектростанцій (ГЕС) велике господарство електро­мережі, у якому зайнято значно більше працівників, ніж на всіх електростанціях разом. Електроенергетика належить до галузей промисловості, що забезпечують науково-технічний прогрес.

Електроенергетика, продукція якої широко використову­ється в господарстві й населенням, є найбільшим споживачем палива.

Електроенергетика є базовою галуззю економіки України. У порівнянні з іншими галузями промисловості працює найбільш стабільно, хоча за останні десять років випуск продукції знизив­ся на одну третину (за даними таблиці «Виробництво основних видів промислової продукції за 2003–2007 рр.»).

Особливо різко скоротилося енергоспоживання в промисловос­ті, будівництві, тобто в галузях, у яких стався найбільший спад виробництва. При цьому відбувалися зміни в структурі енерге­тики — частка виробництва електроенергії атомними станціями швидко зростала.

Провідне місце у виробництві електроенергії належить тепло­вим електростанціям, далі йдуть атомні і гідроелектростанції. У розрахунку на одного мешканця України за рік виробляється близько 4 тис. кВт·год. електроенергії.

IV. Первинна перевірка засвоєних знань

Завдання 63. Проаналізуйте подані дані та розрахуйте, яку частку у виробництві електроенергії мають різні типи електро­станцій. Виробництво електроенергії у 2007 році — 196 млрд кВт·год., у тому числі тепловими — 93,4 млрд кВт·год., атомни­ми — 92, 5 млрд кВт·год, гідравлічними — 10,3 млрд кВт·год.

Практична робота 7. Побудова секторної діаграми виробни­цтва електроенергії різними типами електростанцій

III. Вивчення нового матеріалу

2. Основні типи електростанцій

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 до котла) і теплоелектроцентралі (ТЕЦ), у яких відпрацьована пара потім використовується для опалення. ТЕЦ будують звичайно у великих містах, оскільки передача пари або гарячої води поки що мож­лива на відстань не більше 20 км.

Конденсаційні електростанції, що обслуговують великі терито­рії, називають державними районними електростанціями (ДРЕС). Теплові електростанції будуються набагато швидше і дешевші, ніж ГЕС, але для їхньої експлуатації потрібно набагато більше людей і постійний видобуток та транспортування палива.

ТЕС можуть працювати тільки в стабільному режимі, оскільки для досягнення необхідних параметрів пари в котлі необхідно його розігрівання протягом 2–3 діб. Часті зупинки і запуски теплоелектростанції різко знижують ефективність їх роботи, зокрема підвищують витрати палива і зношують устаткування.

Вплив ТЕС на довкілля залежить від того, який вид палива вони використовують. Найбільшої шкоди природі завдають стан­ції, що працюють на вугіллі.

Для визначення місця спорудження ТЕС підраховують витрати на перевезення палива і на 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, менше вони орієнтуються в розміщенні на споживача. Найбільш потужні теплові електростанції Укра­їни: в Донбасі — Вуглегірська, Старобешівська, Курахівська, Слов’янська; в Придніпров’ї — Придніпровська, Криворізька; в Харківській області — Зміївська; в Київській — Трипільська; у Вінницькій — Ладижинська; в Івано-Франківській — Бурш­тинська; в Львівській — Добротвірська.

Гідравлічні електростанції (ГЕС) відзначаються тривалими термінами і високою вартістю будівництва, але їхня експлуа­тація дуже проста і вимагає мінімальних затрат праці. Щоб запрацювали турбіни ГЕС, необхідно просто відкрити засувки в греблі. Протягом декількох хвилин станція може включити­ся в роботу на повну потужність. Виробництво енергії на ГЕС ґрунтується на невичерпному потоці води. Цим і пояснюється низька собівартість їхньої електроенергії (у чотири рази нижче, ніж на рівних за потужністю ТЕС). ГЕС економічно найбільш вигідно будувати на річках з великим падінням і витратою води. Створення великих ГЕС на рівнинних річках призвело до затоплень великих площ, уповільнення стоку і забруднення водоймищ.

Найбільші гідроелектростанції побудовано на Дніпрі: Дніпро­гес, Кременчуцька, Каховська, Дніпродзержинська, Канівська, Київська; є великий Дністровський гідровузол, на Південному Бузі — Костянтинівська ГЕС. На малих ріках діють біля 50 гід­роелектростанцій.

Атомні електростанції (АЕС) використовують уран, 1 кг яко­го виділяє стільки ж тепла, скільки одержують від спалювання 2,5 тис. т вугілля.

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 (про це свідчить Чорнобильська аварія), тому до виготовлення устатку­вання для них, до будівництва та експлуатації повинні ставитися найсуворіші вимоги. Атомні електростанції: Рівненська (м. Кузнє­цовськ, Рівненська обл.), Південноукраїнська (м. Южноукраїнськ, Миколаївська обл.), Запорізька (м. Енергодар, Запорізька обл.), Хмельницька (м. Нетішин, Хмельницька обл.).

У Києві і Севастополі розташовані дослідницькі реактори. Чорнобильську АЕС остаточно було зупинено в грудні 2000 року. Велику проблему являє собою процес поховання ядерних відходів. В Україні діє шість підприємств комбінату «Радон» з переробки і збереження радіоактивних відходів.

В Україні почали працювати електростанції та установки на нетрадиційних джерелах енергії — сонячному випромінюванні й вітрі. Введено в експлуатацію кілька невеликих вітрових елек­тростанцій (ВЕС). Вони працюють поблизу Євпаторії, у західній частині Кримського півострова. Середньої потужності ВЕС спо­руджено в Новоазовську (поблизу Маріуполя). Невелика експе­риментальна геліоустановка працює в Сімферополі. За оцінками фахівців, використання нетрадиційних джерел енергії має непо­гані перспективи.

Електроенергію можна передавати по високовольтних лініях електропередачі (ЛЕП) на будь-які відстані і забирати необхід­ну її кількість для потреб районів, через територію яких ЛЕП проходять. Електростанції з’єднуються між собою ЛЕП і утво­рюють енергосистеми. Це забезпечує безперебійне і рівномірне забезпечення електроенергією значних за розмірами районів, охоплених енергосистемою.

Однією з гострих проблем економічного розвитку України є енергозбереження. За рівнем споживання на одну людину Україна відноситься до країн, які мають середні показники енергоспоживання. Проте основна частка електроенергії ви­користовується для промислових потреб, де спостерігаються великі втрати електроенергії внаслідок застарілого обладнання та неефективного виробництва. В умовах, коли з кожним роком імпортні енергоносії дорожчають і це відбивається на собівартості вітчизняної промислової продукції, проблема раціонального ви­користання електроенергії стає проблемою конкурентоспромож­ності української промисловості.

V. Закріплення знань

Завдання 64. Використовуючи текст-характеристику типів електростанцій, заповніть таблицю «Порівняльна характерис­тика різних типів електростанцій». Зробіть висновки, які з них мають найкращі перспективи розвитку в Україні. Під час роботи з таблицею зверніть увагу на чинники розміщення різних типів електростанцій. (Картки чинників.)

Завдання 65. Провідні позиції у виробництві електроенергії посідають чотири області України. На їхню частку припадає близько 60 % випуску продукції електроенергетики: Донецька (21 %), Київська (20 %), Запорізька (12 %), Харківська (7 %).

За картою «Електроенергетика» атласу визначте, які найбільші електростанції знаходяться на території цих областей (укажіть тип станції та її назву).

Примітка. За бажанням учителя (сильний клас, який швидко виконав попередні завдання або в разі диференційованого навчан­ня (за групами)) можна запропонувати два варіанти продовження уроку: перший — поглибити знання учнів за темою та дати поняття «паливно-енергетичний баланс»; другий — розказати (вислухати повідомлення учнів) про екологічні проблеми галузі.

Варіант І

Завдання 66. Географічне аудіювання

Паливно-енергетичний баланс

Щоб ураховувати пропорції у видобутку різного палива, виробництві енергії і розподілі їх між різними споживачами, складають паливно-енергетичний баланс.

Паливно-енергетичний баланс — це співвідношення різних видів палива й виробленої енергії (виробництва) та їхнє вико­ристання в господарстві (витрати).

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.

Теплота згоряння різних видів палива

Теплоту згоряння 1 кг умовного палива визначено в 7 тис. ккал., а тепловий коефіцієнт дорівнює 1. Дані про окремі види па­лива множать на відповідний тепловий коефіцієнт. У розрахунках 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 їхнє видобування, транспортування трубопроводами обходяться більш дешево, ніж інших паливних ресурсів.

Таким чином, висококалорійні види палива — нафта, газ і кам’яне вугілля. Торф, сланці, буре вугілля — малокалорійні види палива, їх невигідно перевозити на далекі відстані, тому їх використовують у місцях видобутку (місцеві види палива).

Питання до тексту. Від чого залежить цінність паливного ресурсу? Для чого складається паливно-енергетичний баланс? Які види палива відносять до ефективних? до місцевих? Що називають паливно-енергетичним балансом? умовним паливом? Яке значення паливно-енергетичного балансу?

Завдання 67. Проаналізуйте схеми паливно-енергетичних балансів за 2000 та 2007 рр. Дайте відповіді на запитання.

• Як змінився об’єм виробленої електроенергії за останні роки? Відповідь поясніть.

• Які зміни відбулися в структурі виробництва електроенерге­тики різними типами електростанцій? Чим вони зумовлені?

• Підрахуйте, який відсоток електроенергії вироблявся на ТЕС, ГЕС, АЕС у 2000 та 2007 рр. Припустіть, чому змінився об’єм електроенергії, виробленої на ТЕС.

Енергетичний баланс України за 2000 рік, млрд кВт·год

17-1

Варіант ІІ

Завдання 68. Географічне аудіювання

Екологічні проблеми електроенергетики

Людство спалює величезну кількість вугілля, нафти та газу. У нашій країні майже половина енергетичних об’єктів працюють на органічному паливі. Спалювання органічного палива супрово­джується виділенням великої кількості вуглекислого газу, тому в атмосфері збільшується частка цього газу. Нагромадження в ат­мосфері вуглекислого газу, метану і фреонів сприяє виникненню «парникового ефекту», що у свою чергу призводить до зміни клімату в бік глобального потепління. Гостро стоїть проблема кислотних дощів, виникнення яких пов’язано 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 водоймища стали причиною постійного затоплення лісів і лугів, міст і сіл, пам’яток культури та історії, родовищ корисних копалин тощо. Просочуючись у ґрунт, вода підтоплює і заболочує прибережні території, змінює їхній ландшафт і мікроклімат.

В Україні понад 40 % усієї електроенергії виробляється на атомних електростанціях. За кількістю реакторів та їхньою по­тужністю країна посідає восьме місце у світі й п’яте у Європі. Атомна енергетика споживає значну кількість природних ресурсів, у першу чергу води, і виробляє шкідливі відходи, проблему лік­відації та утилізації яких не розв’язано в жодній країні світу.

26 квітня 1986 року аварія на Чорнобильській АЕС розвіяла міф про абсолютну безпеку атомної енергетики. У результаті руйнування реактора та його активної зони до навколишнього середовища потрапили десятки мільйонів кюрі радіоактивних речовин. У перші дві-три доби після аварії спостерігалося най­більш потужне витікання радіоактивних продуктів. Викинуті в момент аварії радіоактивні речовини поширилися територією України, Білорусі, 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 було відселено жителів із 30-кілометрової зони біля станції і встановлено так звану зону відчуження. За перший рік після катастрофи із зони відчужен­ня евакуйовано 90 тис. чоловік із 75 населених пунктів. Для запобігання викидам радіоактивних речовин було споруджено саркофаг. 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. Було проведено дезактивацію зараженої території, що являла собою цілу програму складних дорогих заходів. Проведено пиле­затримання, утилізацію зараженого лісу, обробку багатьох тисяч квадратних кілометрів території, сотень селищ і сіл. Унаслідок Чорнобильської аварії за минулі роки Україна втратила 130 млрд дол. і продовжує щорічно втрачати 12 % власних 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.

Питання до тексту. Які екологічні проблеми пов’язані з ви­кидами в атмосферу продуктів згоряння? Які негативні явища викликані діяльністю гідроелектростанцій? Якої шкоди завдала Україні катастрофа на Чорнобильській АЕС?

VI. Домашнє завдання

Читати відповідний матеріал підручника.

Виконати завдання другої частини соціогеографічного прак­тикуму.

Практична робота 7. Нанести на контурну карту найбільші електростанції:

ТЕС: Запорізьку (3,6 млн кВт, м. Енергодар), Вуглегорську (3,6 млн кВт, Донецька обл.), Криворізьку (3,0 млн кВт), Зміїв­ську (2,4 млн кВт, Харківська обл.), Бурштинську (2,4 млн кВт, Івано-Франківська обл.), Луганську (2 млн кВт);

ГЕС: Київську, Канівську, Кременчуцьку, Дніпродзержинську, «Дніпрогес», Каховську (усі на Дніпрі), Ташлицьку (1,8 млн кВт на р. Південний Буг);

АЕС — Південноукраїнську, Запорізьку (м. Енергодар), Рів­ненську (м. Кузнецовськ), Хмельницьку (м. Нетішин).

Можливо Вам це буде цікаво