Електроенергетика України: АЕС, ТЕС, ГЕС і ВДЕ

Атомна енергетика — основа електроенергетики України. У 2021 році чотири діючі атомні електростанції (АЕС) виробили приблизно 55 % усієї електроенергії в країні. Оператором усіх українських АЕС є НАЕК «Енергоатом». Загальна встановлена потужність чотирьох станцій — близько 13,8 ГВт (15 енергоблоків).

Чотири діючі АЕС України

Запорізька АЕС — найбільша атомна електростанція Європи. Вона розташована на лівому березі Каховського водосховища в місті Енергодар Запорізької області. Її шість енергоблоків мають сумарну потужність 6000 МВт. Рівненська АЕС працює в місті Вараш (Рівненська область) на річці Стир. Хмельницька АЕС розташована в місті Нетішин на річці Горинь. Південноукраїнська АЕС (до 2024 року місто називалося Южноукраїнськ) стоїть на річці Південний Буг у Миколаївській області.

Чинники розміщення АЕС

Чому АЕС розташовані саме в цих місцях? По-перше, атомні станції не прив'язані до родовищ палива, адже ядерне паливо (уранові касети) привозять з-за кордону. Тому АЕС будували в регіонах, де не вистачало власного вугілля чи газу, — на заході (Рівненська, Хмельницька) та півдні (Південноукраїнська). По-друге, АЕС потребують великих споживачів — Запорізька АЕС орієнтується на Запорізький промисловий вузол. По-третє, для охолодження реакторів потрібна велика кількість води, тому всі АЕС стоять на берегах річок або водосховищ.

Чорнобильська АЕС — урок безпеки

26 квітня 1986 року на четвертому енергоблоці Чорнобильської АЕС сталася найбільша техногенна катастрофа в історії людства. Після аварії станцію поступово виводили з експлуатації. Останній енергоблок зупинили 15 грудня 2000 року. Нині над зруйнованим реактором діє об'єкт «Укриття» (саркофаг). Чорнобильська зона відчуження — територія, непридатна для проживання через радіоактивне забруднення.

Запорізька АЕС під час війни

4 березня 2022 року російські війська захопили Запорізьку АЕС — уперше в історії під контролем окупантів опинилася діюча атомна електростанція. З вересня 2022 року ЗАЕС не постачає електроенергію в об'єднану енергосистему України. 6 червня 2023 року російські війська зруйнували греблю Каховської ГЕС, що призвело до обміління Каховського водосховища. Це ускладнило охолодження реакторів ЗАЕС і створило ядерний ризик для всієї Європи.

Паливо для АЕС

Уранову руду в Україні добувають на Кіровоградщині (Східний гірничо-збагачувальний комбінат). Однак збагачення урану та виготовлення ядерного палива відбувається за кордоном. До 2022 року Україна купувала ядерне паливо в Росії. Після початку повномасштабного вторгнення Україна повністю відмовилася від російського палива й перейшла на касети американської компанії Westinghouse.

Теплові електростанції (ТЕС) спалюють органічне паливо — вугілля, природний газ або мазут — і перетворюють теплову енергію на електричну. До початку повномасштабної війни ТЕС і ТЕЦ давали близько 30 % електроенергії України. Вони відіграють ключову роль у регулюванні енергосистеми, особливо взимку, коли споживання зростає.

Найбільші ТЕС України

Зверни увагу: Запорізька ТЕС і Запорізька АЕС — дві різні станції, хоча обидві розташовані в Енергодарі. Запорізька ТЕС також окупована з 2022 року.

Чинники розміщення ТЕС

Розміщення теплових станцій визначають три основні чинники:

• Паливний чинник. ТЕС, що працюють на вугіллі, тяжіють до вугільних басейнів. Слов'янська, Вуглегірська й Курахівська ТЕС розташовані в Донецькому басейні. Добротвірська й Бурштинська ТЕС орієнтуються на Львівсько-Волинський кам'яновугільний басейн.

• Споживчий чинник. Великі міста й промислові вузли потребують багато електроенергії. Трипільська ТЕС забезпечує Київ, Придніпровська — Дніпро, Зміївська — Харків.

• Водний чинник. Усі ТЕС стоять на берегах річок або водосховищ, бо потребують води для охолодження турбін.

ТЕЦ — тепло і світло для міст

Теплоелектроцентралі (ТЕЦ) — це різновид теплових станцій, які виробляють одночасно електроенергію й теплову енергію для опалення та гарячого водопостачання. ТЕЦ працюють у великих містах: Київські ТЕЦ-5 і ТЕЦ-6, Харківська ТЕЦ-5. Взимку від їхньої роботи залежить опалення цілих мікрорайонів. Саме тому російські удари по ТЕЦ у 2022–2024 роках призводили до гуманітарних криз у містах.

Бурштинський енергоострів

Бурштинська ТЕС має унікальну особливість. З 2002 року вона працювала в так званому «Бурштинському енергоострові» — частині енергосистеми України, синхронізованій із європейською енергосистемою. Це дозволяло експортувати електроенергію до Угорщини, Словаччини та Румунії. Після повномасштабної синхронізації всієї української енергосистеми з ENTSO-E 16 березня 2022 року поняття «енергоострів» втратило актуальність, але в історії енергетики України це був важливий етап.

Гідроелектростанції (ГЕС) використовують енергію потоку води. В Україні вони дають лише близько 5–10 % електроенергії, бо рівнинні річки мають малий напір. Однак ГЕС дуже маневрені: вони можуть швидко збільшити або зменшити виробництво, тому разом із гідроакумулювальними станціями (ГАЕС) покривають пікові навантаження вранці й увечері.

Дніпровський каскад ГЕС

На річці Дніпро збудовано каскад із шести ГЕС. Перелічимо їх з півночі на південь:

• Київська ГЕС (м. Вишгород) і Київська ГАЕС

• Канівська ГЕС

• Кременчуцька ГЕС (м. Світловодськ)

• Середньодніпровська ГЕС (м. Кам'янське)

• Дніпровська ГЕС (ДніпроГЕС, м. Запоріжжя) — збудована 1927–1932 рр., найпотужніша ГЕС України

• Каховська ГЕС (м. Нова Каховка) — зруйнована 6 червня 2023 року

ДніпроГЕС — найпотужніша ГЕС України, збудована ще в роки індустріалізації (1927–1932). Вона стала символом радянської електрифікації. Каховську ГЕС російські війська зруйнували 6 червня 2023 року, що спричинило екологічну катастрофу й ускладнило охолодження Запорізької АЕС.

ГЕС і ГАЕС на Дністрі та Південному Бузі

На Дністрі працюють Дністровська ГЕС (м. Новодністровськ) і Дністровська ГАЕС — одна з найпотужніших гідроакумулювальних станцій Європи. На Південному Бузі розташовані Ташлицька ГАЕС і Олександрівська ГЕС. Разом із Південноукраїнською АЕС вони утворюють Південноукраїнський енергокомплекс — унікальне поєднання атомної, гідро- та гідроакумулювальної генерації.

Призначення ГАЕС

Гідроакумулювальні станції (ГАЕС) — це особливий тип станцій, які не виробляють, а накопичують енергію. Як вони працюють? Уночі, коли споживання електроенергії мінімальне, ГАЕС споживають надлишок енергії від АЕС і закачують воду з нижнього водосховища у верхнє. Уранці й увечері, коли споживання різко зростає (пікові навантаження), вони скидають воду вниз, виробляючи електроенергію. Таким чином ГАЕС вирівнюють добовий графік навантаження енергосистеми. В Україні працюють три ГАЕС: Київська, Дністровська й Ташлицька.

Лінії електропередачі та синхронізація з ЄС

Лінії електропередачі (ЛЕП) надвисокої напруги — 750 кВ і 330 кВ — з'єднують АЕС і великі ТЕС із вузлами споживання. Оператор магістральних мереж — НЕК «Укренерго». 16 березня 2022 року енергосистему України синхронізовано з континентальною європейською енергосистемою ENTSO-E. Це відкрило можливість обміну електроенергією з ЄС: Україна може як експортувати надлишки, так і імпортувати електроенергію під час дефіциту.

Щоб зрозуміти, як працює енергосистема України, треба знати, які типи станцій скільки електроенергії виробляють. Розглянемо структуру виробництва за 2021 рік — останній довоєнний рік, коли всі станції працювали в штатному режимі.

Структура виробництва електроенергії в Україні (2021 р.)

За даними НЕК «Укренерго», у 2021 році структура виробництва електроенергії в Україні виглядала так:

• АЕС — приблизно 55 % (основа енергосистеми)

• ТЕС і ТЕЦ — приблизно 30 %

• Відновлювані джерела енергії (ВДЕ) — приблизно 8 %

• ГЕС і ГАЕС — приблизно 7 %

Для порівняння: у світі атомні станції дають лише близько 9 % електроенергії. За часткою атомної енергетики Україна ближча до Франції (≈ 2/3), ніж до Польщі (основа — вугілля) чи Норвегії (основа — ГЕС).

Відновлювані джерела енергії (ВДЕ)

ВДЕ в Україні — це переважно сонячні електростанції (СЕС) і вітрові електростанції (ВЕС). Вони зосереджені на півдні країни — у Запорізькій, Херсонській, Миколаївській та Одеській областях. Чому саме там? Бо на півдні найбільше сонячних днів у році, а Причорномор'я й Приазов'я мають сталі вітри, придатні для вітрогенерації.

Дахові СЕС домогосподарств поширені по всій країні — це так звана розподілена генерація, коли електроенергію виробляють невеликі установки безпосередньо біля споживача. Значна частина ВЕС півдня опинилася в окупації після 2022 року. Водночас у 2023 році, під час війни, запущено Тилігульську ВЕС у Миколаївській області.

Енергосистема під час війни

З жовтня 2022 року Росія завдає масованих ракетних і дронових ударів по енергетичній інфраструктурі України. Наслідки цих ударів катастрофічні:

• Пошкоджено або зруйновано більшість ТЕС, зокрема Трипільську й Зміївську (2024 р.)

• Пошкоджено ДніпроГЕС та багато підстанцій

• Запорізька АЕС окупована з березня 2022 року й не дає електроенергії в мережу

• Каховську ГЕС зруйновано 6 червня 2023 року

Через це в Україні запроваджено графіки відключень електроенергії. Країна почала імпортувати електроенергію з ЄС. Активно розвивається розподілена генерація: газопоршневі установки, СЕС з акумуляторами, когенераційні установки.

Експорт та імпорт електроенергії

До 2022 року Україна експортувала електроенергію з «Бурштинського енергоострова» до Угорщини, Словаччини, Румунії та в Молдову. Після синхронізації з ENTSO-E (16 березня 2022 р.) Україна спочатку експортувала надлишки до ЄС, але після масованих ударів 2023–2024 років стала переважно імпортером.

Приклад 1. Теплові електростанції серед переліку

Завдання: Серед наведених електростанцій вибери три, що належать до теплових (ТЕС): Бурштинська, Рівненська, Ладижинська, Кременчуцька, Зміївська, Ташлицька, Хмельницька.

Розв'язання: Спочатку визнач тип кожної станції. Бурштинська — ТЕС (Івано-Франківська обл., працює на вугіллі Львівсько-Волинського басейну). Рівненська — АЕС (м. Вараш). Ладижинська — ТЕС (Вінницька обл., на Південному Бузі). Кременчуцька — ГЕС (Дніпровський каскад). Зміївська — ТЕС (Харківська обл., на Сіверському Дінці). Ташлицька — ГАЕС (на Південному Бузі, входить до Південноукраїнського енергокомплексу). Хмельницька — АЕС (м. Нетішин).

Відповідь: Бурштинська, Ладижинська, Зміївська.

Пастка: Ташлицька станція — це ГАЕС, а не ТЕС. Її часто плутають із тепловою через схожу назву та розташування на Південному Бузі, де також стоїть Ладижинська ТЕС.

Приклад 2. АЕС на річці Горинь

Завдання: Яка атомна електростанція України розташована на річці Горинь?

Розв'язання: Згадай розташування чотирьох АЕС. Запорізька АЕС — на Каховському водосховищі (Дніпро). Рівненська АЕС — на річці Стир (м. Вараш). Хмельницька АЕС — на річці Горинь (м. Нетішин). Південноукраїнська АЕС — на річці Південний Буг (м. Південноукраїнськ).

Відповідь: Хмельницька АЕС.

Пастка: Рівненська АЕС стоїть на Стирі, а не на Горині. Не плутай ці дві річки — обидві в західній Україні, але різні.

Приклад 3. Кругова діаграма — визнач країну

Завдання: На діаграмі показано структуру виробництва електроенергії: АЕС — 55 %, ТЕС і ТЕЦ — 30 %, ВДЕ — 8 %, ГЕС і ГАЕС — 7 %. Визнач, якій країні відповідає така структура.

Розв'язання: Така висока частка атомної енергетики (55 %) характерна лише для кількох країн світу. У світі в середньому АЕС дають ≈ 9 %. Серед запропонованих варіантів: Норвегія має основу — ГЕС (понад 90 %), Польща — вугільні ТЕС (понад 70 %), Данія — ВЕС (понад 50 %). А ось Україна у 2021 році мала саме таку структуру: АЕС — понад половину.

Відповідь: Україна.

Пастка: Якщо бачиш на діаграмі переважання АЕС, одразу згадуй Україну або Францію. Норвегію видасть переважання ГЕС, Польщу — вугілля, Данію — вітер.

Приклад 4. Місто в Запорізькій області — АЕС і ТЕС

Завдання: На картосхемі позначено місто в Запорізькій області на березі колишнього Каховського водосховища, де розташовані і АЕС, і ТЕС. Яке це місто?

Розв'язання: В Енергодарі розташовані одразу дві станції — Запорізька АЕС (найбільша АЕС Європи) і Запорізька ТЕС. Обидві стоять на березі Каховського водосховища. Інші варіанти: Нетішин — Хмельницька АЕС (р. Горинь), Вараш — Рівненська АЕС (р. Стир), Південноукраїнськ — Південноукраїнська АЕС (р. Південний Буг).

Відповідь: Енергодар.

Пастка: Багато хто вважає Запорізьку АЕС і Запорізьку ТЕС однією станцією. Насправді це дві різні станції різних типів в одному місті.

Приклад 5. Три правильні твердження про електроенергетику

Завдання: Серед наведених тверджень вибери три правильні:

• Понад половину електроенергії в Україні дають АЕС.

• Найбільше електроенергії в Україні дають ГЕС.

• ГАЕС покривають пікові навантаження в енергосистемі.

• АЕС будують біля родовищ урану.

• Бурштинська станція — атомна.

• ВДЕ (СЕС і ВЕС) зосереджені на півдні України.

• Вітрові електростанції зосереджені на Поліссі.

Розв'язання: Перевіряємо кожне твердження. (1) Правильно — у 2021 р. АЕС дали ≈ 55 %. (2) Хибно — ГЕС дають лише ≈ 5–10 %. (3) Правильно — ГАЕС закачують воду вночі, а вдень скидають, покриваючи піки. (4) Хибно — АЕС не прив'язані до родовищ урану, паливо імпортують. (5) Хибно — Бурштинська станція теплова (ТЕС). (6) Правильно — на півдні найбільше сонячних днів і сталих вітрів. (7) Хибно — ВЕС зосереджені на півдні, а не на Поліссі.

Відповідь: 1, 3, 6.

Пастка: У завданнях «3 з 7» бал дають за кожен правильно вказаний варіант. Максимум — 3 бали, тож обирай рівно три варіанти.

• Плутають Ташлицьку ГАЕС з Ладижинською ТЕС. Обидві станції розташовані на річці Південний Буг, але Ташлицька — гідроакумулювальна, а Ладижинська — теплова. Також плутають Дністровську ГЕС з тепловою станцією — насправді це гідроелектростанція.

• Вважають Запорізьку АЕС і Запорізьку ТЕС однією станцією. Обидві справді в Енергодарі, але це різні об'єкти: одна — атомна, інша — теплова. На НМТ можуть дати перелік станцій, де будуть обидві, — розрізняй їх за типом.

• Приписують Рівненську АЕС місту Рівне, а Хмельницьку — Хмельницькому. Насправді Рівненська АЕС — у Вараші, а Хмельницька — у Нетішині. Запам'ятай ці пари: Рівненська — Вараш, Хмельницька — Нетішин.

• Вважають, що найбільше електроенергії в Україні дають ГЕС, бо на Дніпрі цілий каскад. Насправді ГЕС дають лише 5–10 %, а понад половину — АЕС. Каскад на Дніпрі важливий для маневреності, а не для обсягу.

• Пов'язують розміщення СЕС і ВЕС з вугіллям Донбасу. Насправді сонячні й вітрові станції зосереджені на півдні через сонячний і вітровий потенціал, а не через родовища вугілля.

• Не зважають, що дані після 2022 року відображають окупацію й руйнування. Якщо в завданні вказано 2021 рік — це довоєнна структура. Якщо 2023 або 2024 — враховуй, що ЗАЕС не працює, Каховську ГЕС зруйновано, багато ТЕС пошкоджено.

Тема «Електроенергетика» входить до розділу 5.3.1 програми НМТ з географії. На іспиті перевіряють, чи вмієш ти:

• знаходити на карті каскад ГЕС на Дніпрі, Дністровську й Ташлицьку ГЕС, Запорізьку, Південноукраїнську, Рівненську, Хмельницьку АЕС, найбільші ТЕС

• пояснювати розміщення станцій різних типів

• порівнювати структуру виробництва електроенергії України й провідних країн світу

• знати ЛЕП, ВДЕ й експорт електроенергії

Форми завдань

На НМТ завдання з цієї теми можуть бути у двох формах:

• Вибір однієї відповіді з чотирьох (А–Г) — 0 або 1 бал. Тобі пропонують чотири варіанти, з яких лише один правильний.

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

Що треба врахувати

• У демоваріанті 2026 року окремого завдання з теми 5.3.1 немає, але тема може бути об'єднана з іншими в комплексному завданні.

• Стимули демоваріанта 2026 спираються на свіжу статистику 2020–2024 рр., а перелік програми 2018 р. містить об'єкти на окупованих територіях (ЗАЕС). Відповідай за назвою станції й роком, указаним у стимулі.

• У завданні «3 з 7» зі списком станцій звіряй кожну назву окремо з типом, який вимагає умова. Бал дають за кожен правильно вказаний варіант.

• 4 АЕС: Запорізька (Енергодар), Рівненська (Вараш), Хмельницька (Нетішин), Південноукраїнська (Південноукраїнськ); АЕС — понад половину електроенергії.

• Найбільші ТЕС (програма вимагає знати «найбільші ТЕС» без переліку): Запорізька, Придніпровська, Трипільська, Зміївська, Слов'янська, Ладижинська, Бурштинська.

• Дніпровський каскад — 6 ГЕС від Київської до Каховської; ДніпроГЕС — найпотужніша ГЕС України.

• ГАЕС — Київська, Дністровська, Ташлицька; вони покривають пікові навантаження.

• ВДЕ — на півдні; ЗАЕС окупована з 2022 р., Каховську ГЕС зруйновано 2023 р.

• З 16 березня 2022 р. енергосистема України синхронізована з ENTSO-E.