§ 18. Як працює електроенергетика у світі й в Україні

• Назад до змісту

Які природні ресурси використовує людство для одержання електроенергії?

Людство використовує дві основні групи природних ресурсів для одержання електроенергії:

• Викопні (невідновні) ресурси: вугілля, нафта та природний газ, які спалюють на теплових електростанціях (ТЕС), а також ядерне паливо (уран), яке використовують на атомних електростанціях (АЕС).
• Відновні природні ресурси: енергія води (на гідроелектростанціях — ГЕС), сонячне випромінювання (на сонячних електростанціях — СЕС), рух повітряних мас (на вітрових електростанціях — ВЕС), геотермальне тепло Землі та біомаса (на біоенергетичних установках).

Чим відрізняються відновні джерела електроенергії від інших?

Відновні джерела електроенергії відрізняються тим, що вони є практично невичерпними та природно поновлюються у короткі терміни без ризику остаточного виснаження. Окрім того, їхнє використання не супроводжується значними викидами парникових газів у процесі генерації, що робить їх екологічно безпечними у порівнянні з викопним паливом.

ДОСЛІДЖЕННЯ

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.

Лідерами у виробництві електроенергії з сонця та вітру в світі є Китай, США, Німеччина та Індія. Успіху в цій сфері вони досягли завдяки масштабній державній фінансовій підтримці, пільговому оподаткуванню, активному залученню приватних інвестицій, створенню власного високотехнологічного виробництва обладнання (особливо у Китаї) та ефективному використанню географічних переваг своїх територій.

Для дослідження обрано Китай. Сумарна частка сонячних та вітрових електростанцій у загальній структурі генерації електроенергії в Китаї становить приблизно 22% (зокрема частка вітрової генерації складає близько 11%, а сонячної — близько 11%).

Розвиток «зеленої» енергетики допомагає країні знизити залежність від імпорту газу чи вугілля, оскільки енергія сонця та вітру є місцевим, відновлюваним та безкоштовним ресурсом, який не потребує постійних паливних поставок з-за кордону. Заміщення імпортованого викопного палива власною екологічно чистою генерацією зміцнює енергетичну незалежність держави, стабілізує платіжний баланс і захищає внутрішній ринок від коливань світових цін на енергоносії.

Як розвивається електроенергетика в Україні.

Електроенергетика України є основою національної економіки, проте через військові дії значна частина її інфраструктури зазнала руйнувань, що створило безпрецедентні виклики для галузі. Попри значні труднощі, вітчизняна енергосистема продовжує надійно функціонувати, спираючись на власні ресурси та європейську інтеграцію.

Основні особливості розвитку та структура електроенергетики України:

• Основу виробництва електроенергії традиційно складає атомна енергетика, представлена чотирма АЕС: Запорізькою, Рівненською, Південноукраїнською та Хмельницькою.
• Теплова енергетика (ТЕС і ТЕЦ) орієнтована на споживання кам’яного вугілля (зокрема Львівсько-Волинського басейну) та розміщена переважно поблизу споживачів у промислових центрах і великих містах.
• Гідроенергетика базується на великих каскадах ГЕС і ГАЕС на річках Дніпро та Дністер, а також на розвитку малих річкових електростанцій.
• Активно розвивається сектор відновлюваної енергетики; за Національним планом дій до 2030 року частку «зеленої» генерації у кінцевому споживанні заплановано довести до 27%. Наразі сонячні електростанції забезпечують майже 75% обсягу виробництва всієї відновлюваної енергії країни.

ПОМІРКУЙТЕ

Розгляньте схему біогазової заправної станції. Які економічні та екологічні проблеми може вирішити використання таких станцій?

Використання біогазових заправних станцій дозволяє вирішити комплекс важливих проблем:

Екологічні проблеми:

• Утилізація та екологічно безпечне перероблення відходів сільського господарства та харчової промисловості (силосу, гною, бурякової целюлози), що запобігає забрудненню ґрунтів і водойм.
• Зниження викидів парникових газів в атмосферу завдяки уловлюванню метану, який утворюється під час природного гниття біомаси, та використанню його як моторного палива (біометану).
• Отримання високоефективних екологічно чистих органічних добрив як побічного продукту перероблення відходів у біореакторі, що дозволяє зменшити хімізацію ґрунтів.

Економічні проблеми:

• Виробництво власного дешевого відновлюваного енергоресурсу (біометану), що знижує залежність від імпортного природного газу та нафтопродуктів.
• Зменшення витрат сільськогосподарських підприємств на закупівлю мінеральних добрив і пального для власної техніки.
• Диверсифікація доходів аграрного сектору завдяки продажу надлишків біометану або виробленої з нього електроенергії, а також стимулювання розвитку місцевих громад.

ПЕРЕВІРЯЄМО СЕБЕ

1. Поясніть структуру світового виробництва електроенергії.

Структура світового виробництва електроенергії базується на використанні традиційних паливних ресурсів та відновлюваних джерел енергії:

• Викопне паливо (вугілля, природний газ, нафта) залишається основним джерелом енергії та забезпечує близько 60% глобальної генерації, де вугілля становить приблизно 35%, а природний газ — близько 23%.
• Відновлювані джерела енергії (ВДЕ), включаючи гідроенергетику, сонячну, вітрову, геотермальну та біоенергетику, стрімко зростають і забезпечують понад 30% світового виробництва електроенергії.
• Атомна енергетика забезпечує стабільну базову генерацію на рівні близько 9% від світового обсягу виробництва електроенергії.

2. Схарактеризуйте сучасні тенденції щодо виробництва електроенергії.

Сучасні світові тенденції у виробництві електроенергії включають:

• Випереджальне зростання частки відновлюваних джерел енергії, де сонячна та вітрова енергетика є найдинамічнішими секторами, що демонструють щорічне двозначне зростання встановлених потужностей.
• Поступове зниження частки викопного палива (особливо вугілля) в загальній структурі генерації провідних країн світу, що супроводжується декарбонізацією енергетичного сектору для досягнення кліматичної нейтральності.
• Стрімке зростання глобального попиту на електроенергію, зумовлене масовою електрифікацією транспорту (електромобілі), опалення (теплові насоси), розвитком центрів обробки даних та цифровізацією промисловості.
• Локалізація виробництва енергії шляхом будівництва мережі невеликих розподілених електростанцій (наприклад, дахових СЕС), що підвищує стійкість та безпеку енергосистем.

3. Визначте перспективи споживання електроенергії у світі.

Споживання електроенергії у світі має стійку тенденцію до зростання. За прогнозами, до 2040 року світове споживання електрики зросте більш ніж на 30%. Найбільші темпи зростання попиту очікуються в країнах Азії (зокрема в Китаї та Індії), а також на Близькому Сході, у Латинській Америці й Африці. Натомість у Європі передбачається скорочення загального споживання енергії приблизно на 9% завдяки модернізації економіки та впровадженню новітніх енергоефективних технологій.

4. Порівняйте структуру виробництва електроенергії в Україні та провідних державах світу. Зробіть висновки.

Структура виробництва електроенергії в Україні суттєво відрізняється від середньосвітової. В Україні основу генерації становить атомна енергетика (АЕС), яка забезпечує 53% виробництва, тоді як у світі частка АЕС становить лише близько 9%. Частка ТЕС і ТЕЦ, що працюють на викопному паливі, в Україні становить 28,3%, тоді як у провідних країнах світу (таких як Китай, США та Індія) викопне паливо забезпечує більшу частину генерації (близько 60% у світі). Частка відновних джерел енергії (ВЕС і СЕС) в Україні у 2024 році становила 7,1% (разом із ГЕС і ГАЕС — 19,9%), що значно менше за середній світовий показник, де частка відновних джерел енергії перевищила 31%.

Висновок: Енергосистема України є високозалежною від атомної генерації, що забезпечує стабільну базову потужність, але має відносно низьку частку новітньої «зеленої» енергетики (сонця та вітру) порівняно з глобальними трендами розвитку відновних джерел енергії у провідних країнах світу.

5. Яку частку у світовому виробництві електроенергії вперше посіли відновні джерела енергії (ВДЕ) 2024 року?

У 2024 році відновні джерела енергії (ВДЕ) вперше посіли рекордну частку в 31,7% у світовому виробництві електроенергії, тоді як у 2023 році цей показник вперше досяг позначки у 30%.

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?

Зростання частки відновної енергії до 80% призведе до кардинального покращення екологічної ситуації на планеті завдяки різкому скороченню викидів парникових газів (особливо вуглекислого газу) та інших шкідливих речовин в атмосферу. Це дозволить зупинити темпи глобального потепління та суттєво зменшити забруднення повітря і водойм. В економічній сфері це призведе до різкого зниження попиту на нафту та газ, що послабить економічний та геополітичний вплив країн-експортерів викопного палива. Водночас країни-імпортери енергоресурсів отримають високий рівень енергетичної незалежності, а світовий ринок переорієнтується на технології виробництва обладнання для відновної енергетики та видобуток супутніх металів.

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.

Моя територіальна громада розташована в Київській області та має потенціал для виробництва власної «зеленої» енергії за рахунок використання енергії сонця та біомаси. Оскільки регіон характеризується помірною кількістю сонячних днів із високою сонячною інсоляцією у весняно-літній період, встановлення сонячних електростанцій (СЕС) на дахах приватних будинків та комунальних закладів є найбільш перспективним напрямком. Потенціал вітрової енергетики є середнім через невисокі середньорічні швидкості вітру, хоча відкриті сільськогосподарські ділянки громади дозволяють встановлювати локальні вітрогенератори для автономного живлення підприємств. Потенціал гідроенергетики є низьким, оскільки місцеві річки є маловодними та не мають достатнього перепаду висот для ефективної генерації електроенергії. Водночас громада має значні ресурси біомаси (сільськогосподарські відходи та деревину), які можна переробляти на біогаз чи паливні брикети.

Висновок: найбільший потенціал для розвитку у громаді мають сонячна енергетика та біоенергетика.