Производство электроэнергии в мире
Мировая электроэнергетика производит электроэнергию на электростанциях разных типов и передаёт её по сетям потребителям. Её развитие зависит от обеспеченности топливом и водой, рельефа, научно-технического уровня, размера экономики и потребностей промышленности.
Роль и структура электроэнергетики
Электроэнергетика — отрасль хозяйства, которая производит, передаёт и распределяет электроэнергию. Электроэнергия необходима промышленности, транспорту, связи, сельскому хозяйству и населению. В отличие от многих видов топлива, её трудно хранить в больших объёмах, поэтому производство и потребление обычно происходят почти одновременно.
Электростанция — предприятие, преобразующее энергию топлива, воды, атомного ядра, ветра, Солнца или другого источника в электрическую энергию.
По источнику энергии электростанции делятся на тепловые, гидравлические, атомные и электростанции на возобновляемых источниках энергии. В структуре мировой генерации долгое время преобладали ТЭС, использующие уголь, нефть или природный газ. Доля ГЭС, АЭС, ветровой и солнечной энергетики различается по странам и регионам.
| Тип станции | Что преобразуется в электричество | Главные факторы размещения |
|---|---|---|
| ТЭС | Химическая энергия топлива | Топливо, потребитель, транспорт, вода |
| ГЭС | Энергия падающей или текущей воды | Полноводная река, перепад высот, рельеф |
| АЭС | Энергия деления атомных ядер | Вода для охлаждения, безопасность, крупный потребитель |
| ВЭС | Кинетическая энергия ветра | Устойчивые сильные ветры, свободные площади |
| СЭС | Солнечное излучение | Высокая инсоляция, свободные площади, сеть |
| ГеоЭС | Тепло недр | Районы вулканизма и горячих источников |
Здесь \(E\) — произведённая электроэнергия, \(P\) — мощность станции, \(t\) — время работы. Если мощность выражена в мегаваттах, а время — в часах, энергия получается в мегаватт-часах.
Мощность показывает, сколько энергии станция может выработать в единицу времени, а производство — сколько энергии фактически выработано за период. Станция большой мощности может производить меньше электроэнергии, если работает неполный год.
Типы электростанций и их особенности
Тепловые электростанции дают значительную часть мировой электроэнергии. Крупные угольные ТЭС тяготеют к месторождениям угля, портам и железным дорогам, а газовые станции можно строить ближе к крупным городам и промышленным районам. Газовые ТЭС отличаются большей манёвренностью: их проще быстро включать и изменять мощность.
Гидроэлектростанции используют энергию воды. Для них особенно важны большие расходы воды и значительный перепад высот. Поэтому крупнейшие ГЭС построены на крупных реках в горных и предгорных районах либо там, где созданы водохранилища. ГЭС дают возобновляемую энергию, но строительство плотин затапливает территории и изменяет речные экосистемы.
Атомные электростанции работают на ядерном топливе и производят много электроэнергии на сравнительно небольшой площади. Они требуют сложных технологий, высокой квалификации персонала и строгого контроля безопасности. АЭС размещают возле крупных водоёмов для охлаждения реакторов, но не обязательно рядом с месторождениями урана: топливо можно перевозить.
Ветровые и солнечные станции быстро развиваются. ВЭС строят в районах устойчивых ветров — на побережьях, равнинах, горных перевалах. СЭС особенно эффективны в районах с большим числом солнечных дней. Их недостаток — зависимость выработки от погоды и времени суток, поэтому необходимы накопители, резервные станции или объединённая энергосистема.
Какой фактор является главным для размещения ГЭС?
География мировой электроэнергетики
Крупнейшие производители электроэнергии — страны с большим населением, мощной промышленностью и высоким уровнем урбанизации. К ним относятся Китай, США, Индия, Россия, Япония, Канада, Бразилия и страны Европейского союза. Важно различать абсолютный объём производства и производство на душу населения: небольшая богатая страна может уступать крупной по общему объёму, но опережать её по показателю на одного жителя.
| Страна или регион | Характерная особенность электроэнергетики |
|---|---|
| Китай | Очень большой общий объём генерации; велика роль угольных ТЭС, быстро растут ВЭС и СЭС |
| США | Разнообразная структура: газ, уголь, АЭС, ГЭС и возобновляемые источники |
| Индия | Быстрый рост потребления; заметная роль угля и ГЭС |
| Россия | ТЭС, ГЭС и АЭС; значительные ресурсы топлива и крупные энергосистемы |
| Канада | Высокая роль ГЭС благодаря крупным рекам и озёрам |
| Бразилия | Важное значение ГЭС, но развиваются также ТЭС и ветровая энергетика |
| Европейский союз | Развитая сеть; снижение роли угля и рост ветровой и солнечной энергетики |
На душу населения особенно высокое производство характерно для стран с энергоёмкой промышленностью, суровым климатом или большими экспортными ресурсами энергии. Однако высокий показатель не всегда означает высокую эффективность: большое потребление может быть связано с энергоёмкостью производства, о которой говорится на соседней странице «Энергоёмкость производства».
Крупнейшая страна по общему производству электроэнергии определяется масштабом экономики и населения. Лидер по производству на душу населения определяется иначе. Не смешивайте эти два показателя.
Факторы размещения электростанций
Размещение электростанции определяется сочетанием природных и общественных факторов. Для разных типов станций их значение неодинаково.
- Топливный фактор: особенно важен для угольных и некоторых газовых ТЭС.
- Водно-ресурсный фактор: необходим для ГЭС и охлаждения ТЭС и АЭС.
- Потребительский фактор: важен для станций, снабжающих крупные города и промышленные узлы.
- Транспортный фактор: влияет на доставку угля, газа, нефти, оборудования и ядерного топлива.
- Природные условия: рельеф и сток рек для ГЭС, ветровой режим для ВЭС, солнечная радиация для СЭС.
- Экологический и санитарный факторы: ограничивают размещение станций рядом с жилыми районами и особо охраняемыми территориями.
- Сетевой фактор: станция должна быть подключена к энергосистеме, способной передать её мощность потребителям.
Нужно определить наиболее подходящий тип станции для района с полноводной горной рекой, большим перепадом высот, малой плотностью населения и отсутствием крупных месторождений топлива.
Ответ: наиболее вероятно строительство ГЭС. Обоснование: сочетание полноводной реки и большого перепада высот обеспечивает высокий гидроэнергетический потенциал. Отсутствие топлива не препятствует работе ГЭС.
1) Нельзя утверждать, что все ГЭС строят только в горах: важны также расход воды и возможность создать напор. 2) Нельзя считать АЭС полностью независимой от водного фактора: большинству АЭС нужна вода для охлаждения. 3) Не путайте источник энергии и вид станции: природный газ — топливо для ТЭС, а не отдельный тип электростанции. 4) При сравнении стран уточняйте, идёт ли речь об общем производстве или о производстве на душу населения.
Энергосистемы и современные изменения
Электростанции объединяются линиями электропередачи в энергосистемы. Объединение позволяет передавать электроэнергию на большие расстояния, компенсировать временный недостаток мощности и надёжнее снабжать потребителей. Крупные промышленные районы часто формируют большие узлы потребления электроэнергии.
Современная электроэнергетика постепенно меняет структуру: растёт доля ветровой и солнечной генерации, повышается эффективность газовых станций, развиваются накопители энергии и «умные» сети. Одновременно страны стремятся уменьшить выбросы загрязняющих веществ и парниковых газов. Однако переход идёт неравномерно: его темпы зависят от природных ресурсов, стоимости технологий, государственной политики и уровня доходов.
Электроэнергетика тесно связана с топливно-энергетическими ресурсами, металлургическими базами и промышленным комплексом. Электроёмкие отрасли, например металлургия и химическая промышленность, тяготеют к районам с надёжным и относительно дешёвым энергоснабжением.
Итоговая проверка
Главное
- Мировая электроэнергетика включает ТЭС, ГЭС, АЭС, ВЭС, СЭС и другие станции; структура генерации зависит от ресурсов и уровня развития стран.
- ТЭС тяготеют к топливу, ГЭС — к полноводным рекам и перепадам высот, АЭС — к крупным водоёмам и потребителям, ВЭС и СЭС — к районам с подходящими природными условиями.
- Крупнейшие производители электроэнергии — прежде всего Китай, США, Индия, Россия и другие большие индустриальные страны.
- Для сравнений обязательно различайте общий объём производства и производство на душу населения.
- Произведённая электроэнергия рассчитывается по формуле \(E=P\cdot t\); электростанции работают в составе энергосистем и передают энергию потребителям.