§ 20. ЗНАЧЕННЯ ТА СТРУКТУРА ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИКИ

• До змісту відповідей

ПРИГАДАЙТЕ

1. Для чого потрібна електроенергія?

Вона освітлює будівлі й вулиці, дає живлення холодильникам, пральним машинам, комп’ютерам і смартфонам. Завдяки струму працюють верстати на заводах, насоси для подачі води в оселі, а також їздять електровози, трамваї й тролейбуси.

2. Із якими виробництвами первинного сектору економіки пов’язане виробництво електроенергії в сучасному світі?

З видобувною промисловістю, яка постачає паливо для станцій: кам’яне й буре вугілля, горючий природний газ, мазут із нафти й торф. Також електроенергетика залежить від видобутку та збагачення уранових руд, які слугують паливом для атомних реакторів.

3. Що таке концентрація та комбінування як форми суспільної організації виробництва?

⚠️ Ця відповідь є орієнтовною — базується на загальних знаннях AI, а не на тексті підручника. Рекомендується перевірити.

Концентрація — це зосередження великих обсягів виробництва продукції, робочої сили та техніки на окремих потужних підприємствах. А комбінування — це об’єднання на одному заводі різних виробництв, де відходи або проміжні матеріали одного цеху слугують сировиною для іншого (як поєднання випуску електроенергії й відбору пари для обігріву на ТЕЦ).

4. Для чого необхідна виробнича інфраструктура?

⚠️ Ця відповідь є орієнтовною — базується на загальних знаннях AI, а не на тексті підручника. Рекомендується перевірити.

Вона створює умови для нормальної роботи заводів і фабрик. Лінії електропередач, газопроводи, під’їзні автошляхи, залізничні колії та склади допомагають вчасно привозити сировину, давати цехам енергію й швидко відправляти готові товари споживачам.

5. Які горючі ресурси вам відомі?

Кам’яне й буре вугілля, горючі сланці, торф, нафта та природний газ.

ЗАВДАННЯ ДО МАЛ. 95

1. За діаграмами (а) визначте основних споживачів електроенергії в Україні. Наведіть приклади, для яких потреб використовує електроенергію кожний із них. Які промислові виробництва є найбільш енергозатратними?

Найбільшими споживачами є промисловість (41,7 %), населення (30,9 %) та житлово-комунальне господарство (12,0 %). Промисловість живить верстати й плавильні печі, населення використовує світло та побутові прилади, а комунальні служби витрачають струм на вуличне освітлення, насоси для водопостачання та ліфти. Серед промислових виробництв найбільш енергозатратною є металургія (23,0 % від усього споживання), за якою йдуть хімічна та харчова промисловість (по 3,5 %).

2. За діаграмами (б) прослідкуйте, як змінилося співвідношення у споживанні електроенергії протягом опалювального сезону населенням і промисловістю в останні роки. З’ясуйте причини таких змін.

У сезон 2016–2017 років промисловість споживала значно більше за населення (17,5 млрд проти 14,1 млрд кВт·год), а в сезон 2023–2024 років населення вийшло на перше місце (12,6 млрд проти 9,4 млрд кВт·год). Споживання промисловості впало майже вдвічі через бойові дії, руйнування та зупинку великих заводів на сході та півдні України, а також через окупацію промислових районів. Споживання населення теж зменшилося через виїзд частини громадян за кордон, але не так різко, як у промисловому секторі.

ЗАВДАННЯ ДО МАЛ. 96

1. За схемою розгляньте ключові стадії роботи електроенергетики та з’ясуйте значення кожної з них.

1. Генерація електроенергії виробляє електричний струм на різних типах електростанцій (ТЕС, АЕС, ГЕС та ВДЕ).
2. Передача електроенергії транспортує вироблений струм високовольтними лініями електропередач на великі відстані від станцій до міст і регіонів.
3. Розподіл електроенергії знижує напругу на підстанціях до безпечного рівня, спрямовує струм розподільчими мережами та доводить його безпосередньо до кінцевих споживачів.

2. Поясніть, якою є кінцева мета електроенергетики та чому необхідна злагоджена робота всього комплексу задля її досягнення.

Кінцева мета полягає в безперебійному забезпеченні якісним струмом кожного споживача — від великих заводів до звичайних квартир і лікарень. Електроенергію неможливо складувати у великих обсягах, тому станції мусять виробляти рівно стільки струму, скільки люди витрачають саме в цю секунду. Порушення в роботі хоча б однієї ланки (аварія на станції, обрив ліній чи поломка трансформатора на підстанції) призводить до аварійних відключень або повної зупинки всієї енергосистеми.

ЗАВДАННЯ ДО МАЛ. 97

1. За схемою та текстом підручника з’ясуйте зміст поняття «енергозбереження» та поясніть, чому воно є на часі.

Енергозбереження — це система дій для ощадливого використання палива й електрики без втрати зручності чи зупинки заводів.

Це питання зараз дуже актуальне через швидке вичерпання вугілля й нафти на планеті, зміну клімату через шкідливі викиди та постійні ворожі обстріли енергетичних об’єктів в Україні.

2. Які існують основні заходи з енергозбереження, у чому полягає їхня доцільність?

Основні заходи:

1. Запровадження енергоощадних технологій (купівля верстатів, приладів і техніки, які споживають менше електрики під час роботи).
2. Збільшення частки «зеленої енергетики» (будівництво вітрових, сонячних та інших станцій на невичерпних ресурсах).

Доцільність:

1. Екологічна: зменшуються викиди диму і парникових газів у повітря, а природні запаси палива витрачаються набагато повільніше.
2. Економічна: падає собівартість продукції на заводах, а держава витрачає менше грошей на закупівлю дорогого імпортного газу чи вугілля.
3. Соціальна: збережені гроші держава і громади вкладають у будівництво лікарень, ремонт доріг і благоустрій міст.

3. Запропонуйте заходи енергозбереження, доступні вашій родині та мешканцям вашого будинку. Поясніть, яку економічну доцільність вони мають для вас особисто.

Заходи для оселі та будинку:

1. Заміна всіх старих ламп на сучасні світлодіодні (LED-лампи).
2. Вимикання комп’ютерів, телевізорів і зарядних блоків із розеток на ніч, а не залишення їх у режимі сну.
3. Встановлення двозонного лічильника і запуск пральної машини вночі за вдвічі дешевшим тарифом.
4. Утеплення зовнішніх стін будинку, заміна старих під’їзних вікон на склопакети та ремонт дотягувача на вхідних дверях, щоб не виходило тепло.

Економічна доцільність:
Рахунки за світло та опалення щомісяця зменшуються на 20–30 %, а збережені гроші залишаються в сімейному бюджеті на відпочинок, одяг чи інші потрібні покупки.

4. Поміркуйте, яких заходів енергозбереження потребують сучасні підприємства та установи. Які із цих заходів запроваджені у вашій школі?

Підприємства та установи:

1. Заміна старих електродвигунів і печей на енергоефективні автоматизовані лінії.
2. Встановлення датчиків руху в коридорах і сонячних панелей на дахах для власних потреб.
3. Вловлювання гарячого диму або води від працюючих верстатів для обігріву своїх же цехів (рекуперація тепла).

У нашій школі:

1. Старі дерев’яні рами замінили на металопластикові склопакети, тому взимку класи краще тримають тепло.
2. У кабінетах і спортивній залі замість старих люмінесцентних ламп повісили світлодіодні панелі.
3. На батареях опалення встановили регулятори тепла, які прикручують температуру на ніч і у вихідні дні.

5. Які заходи з енергозбереження можливі на національному та міжнародному рівнях?

На національному рівні:

1. Ремонт і заміна старих ліній електропередач та трансформаторів, щоб струм не губився по дорозі до міст.
2. Надання доступних кредитів людям і підприємствам на купівлю сонячних панелей та утеплення фасадів.
3. Будівництво нових акумулюючих станцій і підтримка вітрових та біогазових парків.

На міжнародному рівні:

1. Укладання спільних світових угод про скорочення шкідливих викидів у повітря (як-от Паризька кліматична угода).
2. Об’єднання енергосистем сусідніх держав для взаємної підтримки й перетоків електрики під час дефіциту.
3. Спільні наукові дослідження та фінансова допомога для швидкого будівництва безпечних і чистих джерел енергії.

ЗАВДАННЯ ДО МАЛ. 98

1. За матеріалами схеми, текстом підручника та додатковими джерелами підготуйте інформацію про один із видів електростанцій, що використовують традиційні джерела енергії.

Атомні електростанції (АЕС):

• Ядерне паливо (уран) у реакторі нагріває воду, утворюється гаряча пара, яка під тиском обертає турбіну, а генератор виробляє струм.
• Вони дають колосальну потужність і дешеву електроенергію, а при справній роботі зовсім не забруднюють повітря димом і сажею.
• Головними загрозами залишаються небезпека аварій та потреба складної утилізації відпрацьованого радіоактивного палива.
• Їх будують біля великих водойм для охолодження пари та ближче до споживачів у регіонах, де бракує вугілля чи газу.

2. Поясніть, чому, маючи потужні традиційні джерела енергії, відбувається все більше залучення у виробництво відновлюваної «зеленої» енергетики.

Поклади вугілля, нафти й газу в надрах Землі вичерпуються, а їхнє спалювання отруює повітря та нагріває клімат на планеті. Відновлювана енергія спирається на невичерпні сили природи, не вимагає постійних витрат на паливо і захищає довкілля від шкідливих викидів.

ЗАВДАННЯ ДО МАЛ. 99

1. Визначте, які спільні переваги й недоліки мають відновлювані джерела енергії.

Переваги:

1. Використовують невичерпні природні багатства (вітер, сонце, підземне тепло, морські хвилі).
2. Не забруднюють атмосферу димом, кіптявою та парниковими газами під час виробництва електрики.

Недоліки:

1. Залежать від погоди, пори року та часу доби, тому потребують дорогих акумуляторів для накопичення струму.
2. Займають великі площі землі та поки що мають високу собівартість обладнання.

За що їх називають «зеленою» енергетикою?

За їхню екологічну чистоту, адже вони не спалюють паливо і майже не завдають шкоди живій природі навколо.

Поясніть їх роль у реалізації політики енергозбереження.

Вони допомагають ощадливо зберігати вичерпні мінеральні ресурси (вугілля, газ і нафту), замінюючи їх щоденною енергією стихій.

2. За матеріалами схеми, текстом підручника та додатковими джерелами підготуйте інформацію про один із видів електростанцій, що використовують відновлювані джерела енергії.

Сонячні електростанції (СЕС):

• Спеціальні фотоелементи ловлять сонячне світло і напряму перетворюють сонячну радіацію на електричний струм.
• Вони працюють безшумно, служать десятиліттями, а панелі можна зручно ставити на дахах будинків і складів.
• Головні мінуси полягають у тому, що вночі та в похмурі дні вони не виробляють потрібної кількості енергії, а відпрацьовані панелі містять токсичні речовини і потребують безпечної утилізації.
• Найкраще такі станції працюють у теплих сонячних краях із великою кількістю ясних днів.

3. Поміркуйте, для розвитку яких видів «зеленої» енергетики є перспективи в Україні та у вашій місцевості.

В Україні найбільший потенціал мають сонячні та вітрові електростанції на півдні країни та в гірських районах Карпат, а в аграрних областях вигідно розвивати біоенергетику з соломи, лушпиння соняшнику та відходів ферм.

У нашій місцевості найзручніше встановлювати сонячні панелі на дахах приватних осель, лікарень і шкіл, а також переводити котельні на пелети з деревини чи сільськогосподарських відходів для зимового опалення.

ЗАВДАННЯ

1. Слово «баланс» означає «рівновага». За схемою розгляньте, із яких статей надходжень та витрат складається паливно-енергетичний баланс країни.

Надходження складаються з власного видобутку палива (вугілля, газ, нафта, торф, горючі сланці), виробництва струму на ГЕС і станціях відновлюваної енергетики, імпорту палива з інших держав та невикористаних залишків ресурсів з минулого року.

Витрати включають паливо й енергію для потреб виробництва, спалювання первинного палива на ТЕС і АЕС, продаж ресурсів на експорт за кордон та залишки палива на кінець року.

2. Поясніть, чому електроенергія ГЕС та відновлювані джерела енергії (ВДЕ) увійшли до прибуткової частини балансу, а електроенергія на ТЕС та АЕС — у витратну.

ГЕС, сонячні та вітрові станції використовують природні сили (рух води, сонце, вітер) і виробляють первинну енергію, яка поповнює енергетичні ресурси країни. А ТЕС і АЕС для генерації струму самі спалюють та витрачають видобуте викопне паливо (вугілля, газ чи уранову руду).

3. Порівняйте паливно-енергетичний баланс країни з грошовим балансом у родині.

Прибуток родини — це заробітна плата батьків або інші надходження грошей, подібно до видобутку власного вугілля, газу чи генерації енергії сонця. Витрати сім’ї — це оплата комунальних послуг, купування їжі та речей, що схоже на споживання енергії заводами, фабриками й транспортом. Залишки коштів на картці чи готівкою в кінці місяця відповідають залишкам запасів палива на складах на кінець року.

ОЦІНЮЄМО СВОЇ ДОСЯГНЕННЯ

1 бал • 1. Назвіть типи електростанцій, що використовують традиційні джерела енергії та відновлювані джерела енергії.

Традиційні: теплові електростанції (ТЕС, ТЕЦ, КЕС), гідроелектростанції (ГЕС, ГАЕС) та атомні електростанції (АЕС).

Відновлювані: вітрові (ВЕС), сонячні (СЕС), геотермальні (геоТЕС), припливні (ПЕС) та станції на біопаливі (біоелектростанції).

1 бал • 2. Поясніть зміст понять «електроенергетика», «енергозбереження», «паливно-енергетичний баланс».

Електроенергетика — галузь промисловості, яка виробляє електричний струм на станціях, передає його високовольтними лініями та розподіляє між містами, селами й заводами.

Енергозбереження — комплекс дій та технологій для економного й дбайливого використання світла, тепла й палива в побуті та на виробництві.

Паливно-енергетичний баланс — річне співвідношення між надходженням усіх видів палива й виробленої енергії та їх витратами в країні.

3. Використовуючи карту електроенергетики України, прослідкуйте на конкретних прикладах, які чинники визначають розміщення різних типів електростанцій.

⚠️ Ця відповідь є орієнтовною — базується на загальних знаннях AI, а не на тексті підручника. Рекомендується перевірити.

Теплові станції будують біля споживача та сировини, тому великі ТЕС і ТЕЦ звели поруч із містами й промисловими вузлами (Трипільська ТЕС біля Києва, Придніпровська ТЕС у Дніпрі).
Гідроелектростанції залежать від водно-енергетичного чинника, тому їх споруджують на повноводних річках зі значним перепадом висот (каскад ГЕС на Дніпрі та Дністровська ГЕС).
Атомні станції потребують великих водойм для охолодження реакторів і забезпечують дефіцитні райони, тому діють на заході та півдні країни (Хмельницька, Рівненська, Південноукраїнська АЕС).
Сонячні та вітрові електростанції розміщують за природно-кліматичними умовами на сонячному півдні або у вітряних місцях степової зони та Карпат.

4. Порівняйте собівартість виробництва електроенергії на різних типах електростанцій. Із чого вона складається?

Собівартість складається з витрат на видобуток і доставку палива, спорудження станції, дороге обладнання, оплату праці персоналу та ремонтні роботи.
Найдешевшу електроенергію дають ГЕС, бо вода безкоштовна, а сама станція дуже проста в роботі. На АЕС струм теж має низьку собівартість, адже невелика кількість ядерного палива виділяє колосальну кількість тепла.
Найдорожча енергія виходить на ТЕС через постійне спалювання тисяч тонн вугілля або газу, а у відновлюваній енергетиці собівартість лишається високою через значну ціну сонячних панелей, вітрогенераторів та накопичувачів.

5. Поясніть, чому розширюється значення відновлюваної енергетики в сучасному світі. Що стримує її розвиток швидшими темпами?

Відновлювана енергетика стрімко розвивається, бо поклади вугілля й нафти вичерпуються, а енергія сонця, вітру й води безкінечна та не отруює довкілля викидами.
Швидкий поступ стримують дорога ціна встановлення обладнання, повна залежність від погоди й часу доби, потреба у великих площах землі та відсутність дешевих і потужних акумуляторів для накопичення струму.

6. Оцініть значення енергозбереження для родини, країни, світу. З’ясуйте місце науки в цьому.

Для кожної родини це пряме збереження бюджету на оплаті комунальних послуг і затишок у добре утепленій оселі.
Для держави ощадливість зменшує залежність від дорогого імпортного палива, захищає енергетичну мережу від аварійних перевантажень і робить роботу заводів вигідною.
Для всієї планети це порятунок від глобального потепління та збереження корисних копалин для наступних поколінь.
Наука створює нові теплоізоляційні матеріали, вигадує економні побутові прилади, розробляє розумні електромережі та ефективні акумулятори.

ПРОВОДИМО ДОСЛІДЖЕННЯ

1. Питання щодо рівня споживання електроенергії нині є актуальним та безпосередньо впливає на сімейний бюджет та добробут кожної родини. Використовуючи статистичну інформацію схеми, розподіліть у формі таблиці побутові прилади на ті, що споживають небагато, середньо та багато електроенергії.

2. Додайте до переліку побутові електричні прилади, які є у вас удома та дізнайтеся про рівень споживання ними енергії. Для цього дослідіть їхні маркування енергоощадності.

3. Відомо, що всі нагрівальні прилади споживають багато електроенергії. Поясніть, чому праска або електрочайник споживають набагато менше енергії, ніж електроплита, кондиціонер або холодильник.

Кількість витраченої енергії залежить не лише від потужності приладу, а й від тривалості його роботи. Електрочайник гріє воду 3–5 хвилин на день, а праску вмикають лише раз чи два на тиждень на пів години. Натомість холодильник працює цілодобово, кондиціонер у спеку вмикають на багато годин поспіль, а на електроплиті щодня довго варять і смажать їжу.

4. Обговоріть у групі, які є резерви щомісячного скорочення споживання вашою родиною електроенергії. Наскільки це зможе зекономити сімейний бюджет. Поясніть, на що можна витратити вільні кошти?

Резерви полягають у вимиканні світла в порожніх кімнатах, відключенні приладів із розеток замість режиму очікування, заміні старих ламп на LED та повному завантаженні пральної машини.

Такі прості дії скорочують споживання струму приблизно на 20–30%, що заощаджує для сімейного бюджету орієнтовно 300–500 гривень щомісяця.

Вільні кошти можна відкласти на спільний сімейний відпочинок, цікаві книжки, оплату спортивних секцій або на купівлю нової енергоощадної техніки.

5. Розробіть програму енергозбереження родини, вказавши: а) які щоденні дії необхідні для заощадження енергії; б) які прилади варто замінити на більш енергоощадні; в) які заходи дозволять зберегти тепло у вашому помешканні в холодну пору року.

а) Завжди вимикати світло, коли виходиш із кімнати, кип’ятити в чайнику тільки потрібний об’єм води на один раз і витягати зарядні пристрої з розеток після заряджання телефонів.

б) Замінити всі старі лампи розжарювання на світлодіодні (LED), а застарілий холодильник чи пральну машину замінити на сучасні моделі найвищого класу енергоефективності А.

в) Заклеїти щілини у вікнах або встановити якісні склопакети, утеплити вхідні двері ущільнювачем, наклеїти за батареями фольгований тепловідбивний екран і не закривати радіатори довгими шторами.

6. Поділіться результатами своїх досліджень із однокласниками та однокласницями.

Під час обговорення з однокласниками з’ясувалося, що найбільше струму в усіх родинах забирають холодильники, електроплити, бойлери та старі лампочки. Ми переконалися, що прості побутові звички та сучасні прилади класу А дозволяють кожній сім’ї відчутно знизити витрати на комунальні послуги та берегти довкілля.