Типи електростанцій і чинники їхнього розміщення

Електроенергетика — це галузь вторинного сектору економіки, яка виробляє, передає й розподіляє електроенергію. Без неї не працює жодна інша галузь: ні промисловість, ні транспорт, ні сфера послуг. Потужність електростанції вимірюють у мегаватах (МВт) і гігаватах (ГВт), а вироблену енергію — у кіловат-годинах (кВт·год) і терават-годинах (ТВт·год); 1 ТВт·год = 1 млрд кВт·год.

Паливно-енергетичний баланс (ПЕБ) — це співвідношення між надходженням (видобутком та імпортом) і споживанням усіх видів палива й енергії в країні чи світі. ПЕБ охоплює не лише електроенергію, а й нафту, вугілля, газ, ядерне паливо, дрова тощо. У світовому споживанні первинної енергії викопне паливо дає приблизно 4/5: нафта — близько 1/3, вугілля й газ — приблизно по 1/4. ПЕБ ширший за структуру виробництва електроенергії, тому що нафту використовують переважно на транспорті, а не для генерації струму.

Світове виробництво електроенергії

За даними Ember (2024 рік), світове виробництво електроенергії становить приблизно 30 тис. ТВт·год. Структура за типами генерації така:

Відновлювані джерела енергії (ВДЕ: гідро, вітер, сонце, геотермальна, припливна) разом дають приблизно 1/3 світової електроенергії. Низьковуглецева генерація (ВДЕ й атомна) становить близько 40 %.

Найбільші виробники та споживачі

Найбільші виробники й споживачі електроенергії у світі:

• Китай — приблизно 10 тис. ТВт·год, тобто третина світового виробництва

• США — приблизно 4,3 тис. ТВт·год

• Індія — приблизно 2 тис. ТВт·год

• Далі йдуть Росія, Японія, Бразилія, Канада

На одну особу найбільше споживають Ісландія й Норвегія. Причина — дешева гідро- й геотермальна енергія, яка приваблює енергомістку промисловість (виплавка алюмінію, виробництво феросплавів).

Теплові електростанції (ТЕС)

ТЕС спалюють органічне паливо — вугілля, природний газ, мазут, торф. Коефіцієнт корисної дії (ККД) звичайної ТЕС становить 35–40 %, тобто понад половину енергії палива втрачається у вигляді тепла. За чинниками розміщення ТЕС поділяють на дві групи:

• Паливний чинник — станцію будують біля паливного басейну, якщо паливо низькоякісне (буре вугілля, торф) і його перевезення на великі відстані економічно невигідне. Приклад — вугільні ТЕС у Донецькому басейні.

• Споживчий чинник — станцію розміщують біля великих міст і промислових вузлів, якщо паливо якісне й транспортабельне (газ, мазут). Газові ТЕС часто стоять на магістральних газопроводах.

Усі ТЕС потребують води для охолодження, тому їх розміщують на берегах річок або водосховищ.

Теплоелектроцентраль (ТЕЦ)

ТЕЦ — різновид ТЕС, який виробляє не лише електроенергію, а й тепло: гарячу воду й пару для опалення та промислових потреб. Тепло передають на відстань лише кількох кілометрів (теплові втрати величезні), тому ТЕЦ розміщують безпосередньо в містах — це суто споживчий чинник. На відміну від звичайної ТЕС, ТЕЦ не може стояти біля вугільного басейну далеко від міста.

Переваги й недоліки ТЕС

Атомні електростанції (АЕС)

АЕС використовують енергію поділу ядер урану-235. Маса палива, потрібна для роботи АЕС, дуже мала порівняно з ТЕС тієї самої потужності. Тому паливний чинник для АЕС не діє — їх не будують біля родовищ урану. Вирішальні чинники розміщення:

• Споживчий чинник — АЕС будують у районах дефіциту палива, поблизу великих споживачів електроенергії.

• Водний чинник — потрібна велика кількість води для охолодження реакторів, тому АЕС стоять на берегах річок або водосховищ.

• Сейсмічна безпека — обирають сейсмічно стійкі ділянки, подалі від розломів.

• Відстань від міст — АЕС розміщують на відстані від великих міст; навколо станції встановлюють санітарно-захисну зону (кілька кілометрів) і 30-кілометрову зону спостереження.

Переваги й недоліки АЕС

Найбільше електроенергії на АЕС виробляють США. Найбільша частка АЕС у структурі виробництва — у Франції (понад 2/3).

Гідроелектростанції (ГЕС)

ГЕС використовують енергію падіння води. Потужність ГЕС залежить від двох величин: витрати води (об'єм за одиницю часу) і напору (перепаду висот). На гірських річках напір великий, а водосховища невеликі. На повноводних рівнинних річках, навпаки, споруджують великі греблі й величезні водосховища. Найпотужніша ГЕС світу — Санься (Три ущелини) на річці Янцзи в Китаї, її потужність сягає 22,5 ГВт.

Переваги й недоліки ГЕС

Гідроакумулювальна електростанція (ГАЕС) — особливий тип: уночі, коли споживання низьке, вона закачує воду з нижнього водосховища у верхнє, а вдень у години пік скидає воду вниз, виробляючи електроенергію. ГАЕС не створює нової енергії, а накопичує її, працюючи як акумулятор.

Сонячні електростанції (СЕС)

СЕС перетворюють сонячне світло на електроенергію за допомогою фотоелектричних панелей. Їх розміщують у районах з великою кількістю сонячних днів — тропічні й субтропічні пустелі, південь помірного поясу. Лідер за встановленою потужністю СЕС — Китай, далі США, Індія, Німеччина, Японія.

Вітрові електростанції (ВЕС)

ВЕС використовують кінетичну енергію вітру. Їх розміщують на морських узбережжях, відкритих рівнинах і в морі, де вітри сталі. Особливо потужні офшорні ВЕС у Північному морі (Данія, Велика Британія, Німеччина). Данія отримує понад половину своєї електроенергії з вітру.

Геотермальні електростанції (ГеоТЕС)

ГеоТЕС використовують тепло надр Землі — гарячу воду або пару з глибоких свердловин. Їх будують у вулканічних і сейсмічних районах на межах літосферних плит. Країни-лідери: США (Каліфорнія), Індонезія, Філіппіни, Туреччина, Нова Зеландія, Мексика, Італія (Лардерелло — перша у світі ГеоТЕС, 1904 р.), Кенія, Ісландія, Японія.

Припливні електростанції (ПЕС)

ПЕС використовують енергію морських припливів. Їх споруджують на узбережжях з високими припливами (понад 5 м). Найвідоміші: «Ранс» у Франції (1966 р., перша у світі) і Сіхва в Південній Кореї.

Спільні недоліки ВДЕ

• Мінливість генерації: СЕС не працюють уночі й у хмарну погоду, ВЕС — у безвітряну погоду.

• Потрібні акумулятори й ГАЕС для зберігання енергії.

• Великі площі землі під СЕС і ВЕС.

• Висока початкова вартість будівництва (хоча вона швидко знижується).

Структура виробництва електроенергії в кожній країні визначається її природними ресурсами, історичними рішеннями й державною політикою. Розгляньмо найхарактерніші приклади.

Атомна енергетика: Франція

Франція отримує приблизно 2/3 своєї електроенергії з АЕС. У країні працює понад 50 атомних реакторів. Причина такого вибору — брак власного викопного палива (нафти, газу, вугілля) і державна програма розвитку атомної енергетики, ухвалена після нафтової кризи 1973 року. Словаччина й Україна (до 2022 р.) також отримували з АЕС понад половину електроенергії.

Гідроенергетика: Норвегія, Парагвай, Канада, Бразилія

Норвегія виробляє приблизно 90 % електроенергії на ГЕС — цьому сприяють гірський рельєф Скандинавських гір і повноводні річки. Парагвай отримує майже 100 % електроенергії з ГЕС (спільна з Бразилією ГЕС Ітайпу). Канада (≈ 60 %) і Бразилія (понад половину) також покладаються на гідроенергію завдяки гірському рельєфу або повноводним річкам зі значним напором.

Вугільні ТЕС: Китай, Індія, ПАР, Польща

Китай (≈ 60 %), Індія (≈ 75 %), ПАР (≈ 80 %) і Польща (понад половину) мають великі власні запаси вугілля, тому їхня електроенергетика базується на вугільних ТЕС. Це найдешевший спосіб генерації для країн із власним вугіллям, хоча він супроводжується значними викидами CO₂.

Газові ТЕС: країни Перської затоки, Росія, Іран

У країнах, багатих на природний газ, переважають газові ТЕС. Це Росія, Іран, Катар, Саудівська Аравія та інші держави Перської затоки. Газові блоки швидко запускаються й мають менші викиди, ніж вугільні.

Вітроенергетика: Данія

Данія отримує понад половину електроенергії з вітрових електростанцій, зокрема з офшорних ВЕС у Північному морі. Німеччина закрила останні АЕС у квітні 2023 року, і нині понад половину її електроенергії дають відновлювані джерела.

Ісландія: унікальне поєднання ГЕС і ГеоТЕС

Ісландія лежить на Серединно-Атлантичному хребті, де розходяться Північноамериканська й Євразійська літосферні плити. Це спричиняє активний вулканізм, гейзери й гарячі джерела. Приблизно 70 % електроенергії країна отримує з ГЕС на льодовикових річках, а ще ≈ 30 % — з геотермальних електростанцій. Геотермальна вода опалює приблизно 9 з 10 будинків. Дешева енергія приваблює енергомістку промисловість — виплавку алюмінію й феросплавів.

Як читати діаграму структури виробництва

Коли на НМТ дають кругову діаграму структури виробництва електроенергії, дій так:

1. Знайди переважний тип станцій — той, що займає понад 50 % діаграми.

2. Пов'яжи його з ресурсами країни: державна атомна програма (Франція), гірські річки (Норвегія, Бразилія), власне вугілля (Китай, Індія, ПАР), газ (Росія, Іран, Катар), вулканізм (Ісландія), вітри на узбережжі (Данія).

3. У завданні про чинник розміщення шукай природну умову (гори, річка, вугільний басейн, межа плит), а не назву станції.

Приклад 1. Чому в Ісландії розвинена геотермальна енергетика?

Завдання (вибір однієї відповіді з чотирьох). Яка природна умова є головною причиною розвитку геотермальної енергетики в Ісландії?

• А. Великі запаси кам'яного вугілля

• Б. Високі морські припливи на узбережжі

• В. Країна лежить на межі літосферних плит, що розходяться, й має активний вулканізм

• Г. Велика кількість сонячних днів протягом року

Розв'язання. Ісландія розташована на Серединно-Атлантичному хребті — місці, де Північноамериканська й Євразійська літосферні плити розходяться. Це спричиняє активний вулканізм, гейзери й гарячі джерела, тепло яких використовують геотермальні електростанції.

Відповідь: В.

Чому інші варіанти неправильні:

• А — в Ісландії немає значних запасів кам'яного вугілля.

• Б — припливи на узбережжі Ісландії невисокі, припливних станцій там немає.

• Г — Ісландія лежить у субарктичному поясі, де сонячних днів небагато, і СЕС там не розвинені.

Приклад 2. Діаграма структури виробництва Норвегії

Завдання (вибір однієї відповіді з чотирьох). На якій круговій діаграмі показано структуру виробництва електроенергії Норвегії?

Варіанти діаграм (опис): А — АЕС 65 %, решта — ВДЕ; Б — ГЕС 90 %, решта — ТЕС і ВЕС; В — вугільні ТЕС 60 %, решта — газ і ВДЕ; Г — газові ТЕС 80 %, решта — ВДЕ.

Розв'язання. Норвегія має гірський рельєф і повноводні річки, тому близько 90 % її електроенергії виробляють ГЕС. Це найдешевша електроенергія в Європі.

Відповідь: Б (ГЕС 90 %).

Пастка. Варіант Г (газові ТЕС 80 %) обирають ті, хто помилково пов'язує Норвегію з газом Північного моря. Однак норвезький газ іде на експорт, а власна електроенергетика майже повністю гідро.

Приклад 3. Розміщення АЕС

Завдання (вибір трьох відповідей із семи). Які твердження про розміщення атомних електростанцій правильні?

• 1. АЕС потребують великої кількості води для охолодження реакторів.

• 2. АЕС будують безпосередньо біля вугільних басейнів.

• 3. АЕС розміщують у районах дефіциту палива, поблизу великих споживачів.

• 4. Для АЕС обирають сейсмічно стійкі ділянки.

• 5. АЕС будують лише в гірській місцевості.

• 6. Провідним чинником розміщення АЕС є паливний (біля родовищ урану).

• 7. Для роботи АЕС потрібна велика кількість сонячних днів.

Розв'язання. АЕС використовують уранове паливо дуже малої маси, тому паливний чинник не діє. Вирішальні чинники: вода для охолодження (1), споживач у районах дефіциту палива (3) і сейсмічна безпека (4).

Відповідь: 1, 3, 4.

Чому інші варіанти хибні: 2 — АЕС не потребують вугілля; 5 — АЕС будують на рівнинах біля річок; 6 — уранове паливо легке, його перевезення не впливає на розміщення; 7 — АЕС не залежать від сонця.

Приклад 4. Визнач тип електростанції за описом

Завдання (вибір однієї відповіді з чотирьох). У вузькій гірській долині протікає повноводна річка з великим перепадом висот. Який тип електростанції найдоцільніше спорудити в такій місцевості?

• А. Геотермальна електростанція (ГеоТЕС)

• Б. Атомна електростанція (АЕС)

• В. Гідроелектростанція (ГЕС)

• Г. Припливна електростанція (ПЕС)

Розв'язання. Опис містить ключові ознаки ГЕС: повноводна річка (велика витрата води), гірська долина, великий перепад висот (напір). Саме ці два параметри — витрата й напір — визначають потужність ГЕС.

Відповідь: В (ГЕС).

Чому інші неправильні: А — ГеоТЕС потребує гарячих джерел або пари, а не річки; Б — АЕС будують на рівнинах біля великих водосховищ, а не у вузьких гірських долинах; Г — ПЕС споруджують на морських узбережжях з високими припливами.

Приклад 5. Екологічні наслідки вугільних ТЕС

Завдання (вибір трьох відповідей із семи). Які екологічні наслідки характерні для роботи вугільних теплових електростанцій?

• 1. Викиди вуглекислого газу (CO₂), що спричиняє парниковий ефект.

• 2. Радіоактивні відходи, які потребують безпечного зберігання.

• 3. Кислотні дощі через викиди діоксиду сірки (SO₂).

• 4. Затоплення заплав і населених пунктів.

• 5. Золошлакові відвали — тверді відходи золи й шлаку.

• 6. Шум від лопатей вітрових турбін.

• 7. Зміна природного режиму річки.

Розв'язання. Вугільні ТЕС спалюють вугілля, утворюючи CO₂ (парниковий ефект), SO₂ (кислотні дощі) та золу зі шлаком (золошлакові відвали). Інші наслідки належать до інших типів станцій.

Відповідь: 1, 3, 5.

Чому інші неправильні: 2 — радіоактивні відходи характерні для АЕС; 4 і 7 — затоплення заплав і зміна режиму річки — наслідки ГЕС; 6 — шум лопатей — наслідок ВЕС.

На НМТ можуть перевіряти, чи справді ти розумієш логіку розміщення електростанцій, а не просто завчив назви. Ось найпоширеніші помилки, яких припускаються навіть добре підготовлені учні.

• Помилка: вважають, що АЕС будують біля родовищ урану.

• Як правильно: уранове паливо має дуже малу масу, тому його перевезення не впливає на вартість електроенергії. АЕС розміщують біля великих споживачів і джерел води для охолодження, а не біля уранових шахт.

• Помилка: плутають ТЕС і ТЕЦ.

• Як правильно: ТЕЦ (теплоелектроцентраль) виробляє не лише електроенергію, а й тепло (гарячу воду, пару). Тепло передають лише на кілька кілометрів, тому ТЕЦ стоїть у самому місті — це суто споживчий чинник. Звичайна ТЕС може стояти біля вугільного басейну.

• Помилка: пов'язують Норвегію з газовими ТЕС через газ Північного моря.

• Як правильно: Норвегія експортує газ, а власну електроенергію виробляє майже повністю на ГЕС (≈ 90 %). Гірський рельєф і повноводні річки дають дешеву гідроенергію.

• Помилка: ототожнюють паливно-енергетичний баланс зі структурою виробництва електроенергії.

• Як правильно: ПЕБ — це співвідношення всіх видів палива й енергії (нафта, газ, вугілля, атомна, ВДЕ) в економіці країни. Структура виробництва електроенергії — лише частина ПЕБ, бо нафту використовують переважно на транспорті, а не для генерації струму.

• Помилка: вважають ГЕС екологічно бездоганними.

• Як правильно: ГЕС спричиняють затоплення заплав і населених пунктів, змінюють природний режим річки, перешкоджають міграції риби, водосховища замулюються. Крім того, ГЕС залежать від посух.

• Помилка: шукають геотермальні станції в жарких країнах.

• Як правильно: геотермальна енергетика розвинена не в жарких країнах, а на межах літосферних плит і в районах вулканізму. Ісландія — субарктична країна, але ГеоТЕС дають їй близько 30 % електроенергії, а геотермальна вода опалює ≈ 9 з 10 будинків.

Тема «Виробництво та постачання електроенергії» (код 5.3.1) входить до розділу V програми НМТ з географії. Вона охоплює: значення електроенергетики, типи електростанцій, паливно-енергетичний баланс, найбільші країни-виробники й споживачі, відмінності структури виробництва за типами станцій.

Формати завдань

За Характеристикою НМТ-2026, тему перевіряють у двох форматах:

• Вибір однієї відповіді з чотирьох (завдання 1–20) — 0 або 1 бал.

• Вибір трьох відповідей із семи (завдання 25–30) — 0–3 бали, по 1 балу за кожен правильно вказаний варіант.

Як це виглядає в демоваріанті

У демоваріанті 2026 року окремого завдання з теми 5.3.1 немає. Однак розділ V загалом дає 9 завдань і 15 із 46 балів, а три з шести завдань формату «3 з 7» — економічні (номери 27, 28, 30). Це означає, що тема електроенергетики може з'явитися як у форматі однієї відповіді, так і у форматі «3 з 7».

Стратегія підготовки

За висновками аналізу демоваріанта, правильні варіанти у завданнях «3 з 7» перевіряють розуміння чинників розміщення, а не запам'ятовування. Тому кожне твердження про станцію звіряй з її чинником розміщення:

• ТЕС — паливний або споживчий чинник (залежить від якості палива).

• ТЕЦ — лише споживчий (тепло передають на кілька км).

• АЕС — споживач і вода (паливо легке, паливний чинник не діє).

• ГЕС — повноводна річка або гірський рельєф (напір і витрата).

• СЕС — сонячні дні (тропіки, субтропіки).

• ВЕС — сталі вітри (узбережжя, відкриті рівнини).

• ГеоТЕС — межі літосферних плит, вулканізм.

• ПЕС — високі припливи (понад 5 м).

• ТЕС — паливний чинник (біля вугільних басейнів) або споживчий (біля міст, газопроводів). ТЕЦ — лише споживчий, бо тепло передають на кілька км.

• АЕС — споживач і вода; паливо легке, тому паливний чинник не діє. Ризик аварій (Чорнобиль, Фукусіма) і радіоактивні відходи.

• ГЕС — повноводні й гірські річки (напір і витрата). Найдешевша енергія, але затоплення земель, зміна режиму річки.

• ГеоТЕС — вулканізм і межі літосферних плит (Ісландія, Італія, США). ПЕС — високі припливи («Ранс» у Франції, Сіхва в Південній Кореї).

• СЕС — сонячні дні (тропіки, субтропіки). ВЕС — сталі вітри (узбережжя, відкриті рівнини, море).

• Франція — АЕС (≈ 2/3); Норвегія й Бразилія — ГЕС; Китай, Індія, ПАР — вугільні ТЕС; Данія — ВЕС; Ісландія — ГЕС + ГеоТЕС.

• Лідери виробництва електроенергії — Китай (≈ 10 тис. ТВт·год), США (≈ 4,3 тис.), Індія (≈ 2 тис.). У світовій структурі переважає вугілля (≈ 35 %).