Вспоминаем
1. Какие виды природных ресурсов используют на электростанциях для выработки электроэнергии? 2. Как называют электростанции в зависимости от вида используемой энергии?
Ключевые слова: электроэнергетика; тепловые электростанции; гидроэлектростанции; атомные электростанции.
1. Понятие об электроэнергетике. Электроэнергетика — это отрасль тяжелой промышленности, которая объединяет производство электроэнергии на электростанциях разных типов и передачу ее потребителям.
Электроэнергию нельзя накапливать, но зато ее можно передавать на большие расстояния. Использовать электроэнергию могут разные потребители: промышленность, население, жилищно-коммунальное хозяйство, транспорт, связь. Кроме того, это самый современный и экологически безопасный вид использования энергии.
Крупнейший потребитель электроэнергии в хозяйстве — промышленность. Около 80 % всей вырабатываемой электроэнергии приходится на высокоразвитые страны: США, Японию, ФРГ. В последние десятилетия наиболее динамично развивается электроэнергетика в Китае и Индии.
Для производства электрической энергии наиболее широко используются 5 основных источников энергии — уголь, нефть, природный газ, гидроэнергия (энергия воды) и атомная энергия. Пока незначительную роль играют нетрадиционные энергоресурсы (энергия ветра, энергия морских приливов, солнечная энергия). Для людей, проживающих в странах Африки и в странах, расположенных на юго-востоке Азии, основным источником энергии по-прежнему служит древесина.
Рис. 107. Типы электростанций
Рис. 108. Доля основных типов электростанций в производстве электроэнергии в мире
В зависимости от видов природных ресурсов, используемых для получения электроэнергии, выделяют разные типы электростанций (рис. 107, 108). Электростанции различных типов объединяются линиями электропередач и образуют энергетическую систему страны или нескольких стран.
2. Тепловые электростанции. Большую часть электроэнергии в мире дают тепловые электростанции (ТЭС), работающие на угле, мазуте или газе (рис. 109). Этот вид электростанций отличается надежностью, постоянством производства энергии, не зависящим от времени года. Тепло, выделяемое при сжигании горючих ископаемых, преобразуется на ТЭС в электроэнергию. Поэтому ТЭС размещают в районах добычи топлива, вблизи транспортных магистралей (железнодорожных линий) или портов. Поскольку ТЭС для охлаждения необходимо большое количество воды, их строят рядом с крупными реками, озерами или морями.
Рис. 109. Тепловая электростанция
Рис. 110. Схема работы ГЭС
К тепловым электростанциям относятся и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Они одновременно с электроэнергией производят пар и горячую воду для нужд предприятий и населения. ТЭЦ размещаются в непосредственной близости от потребителей пара и горячей воды, поскольку тепло и горячую воду можно передавать на небольшое расстояние (10—15 км).
3. Гидроэлектростанции. Второе место по производству электроэнергии занимают гидроэлектростанции (ГЭС).
Энергия падающей воды (гидроэнергия) преобразуется на ГЭС в электроэнергию (рис. 110). Первая ГЭС была построена в 1881 г. В настоящее время ГЭС вырабатывают около 20 % потребляемой в мире электроэнергии. Они являются весьма эффективными источниками энергии, поскольку используют возобновляемые ресурсы. Однако получать большую долю энергии таким способом могут лишь страны, обладающие огромными гидроресурсами (многоводными горными реками).
Самыми крупными ГЭС являются китайская «Санься» («Три ущелья») на реке Янцзы (рис. 111), бразильско-парагвайская «Итайпу» на реке Парана, венесуэльская «Гури» на реке Карони, «Гранд-Кули» в США на реке Колумбия, Красноярская (Россия) на реке Енисей.
4. Атомные электростанции. Атомные электростанции (АЭС) имеют большое преимущество по сравнению с тепловыми. Их можно строить там, где нужна энергия, но недостаточно топливных ресурсов (из 1 кг ядерного топлива можно получить столько же энергии, сколько при сжигании 3000 т угля или 1500 т нефти) (рис. 112, 113). При нормальной работе они не дают выбросов в атмосферу в отличие от промышленных предприятий и тепловых электростанций. Велика доля АЭС в производстве электроэнергии в США, Франции, Японии. К примеру, атомные электростанции во Франции дают более 75 % всей электроэнергии, в Японии — более 30 %.
Рис. 111. Гидроэлектростанция «Санься» («Три ущелья») в Китае
Рис. 112. Урановая руда
После аварии на Чернобыльской АЭС некоторые страны приостановили развитие атомной энергетики (Италия, Австрия).
Рис. 113. Атомная электростанция
Кроме ТЭС, ГЭС и АЭС есть и другие типы электростанций. К ним относятся солнечные, геотермальные, ветровые и приливные электростанции. Солнечные (гелиотермальные) электростанции (СЭС) служат для преобразования энергии Солнца в электроэнергию (рис. 114). Общий объем энергии, которая ежегодно поступает от Солнца на Землю, примерно в 10 тыс. раз превышает потребности человечества, однако она используется незначительно. Первые солнечные электростанции уже построены в США и Франции. Ведутся работы по их строительству в Японии, Италии, Индии. Использование солнечной энергии помогло бы освоить пустынные территории, расположенные в странах тропических широт, где бывает около 300 солнечных дней в году.
Рис. 114. Солнечная электростанция
Рис. 115. Геотермальная электростанция
Геотермальные электростанции (ГеоТЭС) используют энергию земных недр (рис. 115). Современная техника пока позволяет строить их лишь там, где есть естественные выходы на поверхность горячей воды и пара. Горячие подземные воды используются для обогрева жилых домов, служебных помещений, теплиц, а также для производства электрической энергии. Электростанции такого типа работают в России (на Камчатке), в США, Исландии, Новой Зеландии.
5. Экологические проблемы. Производство электроэнергии на тепловых электростанциях, особенно работающих на угле, имеет отрицательные экологические последствия.
ТЭС загрязняют окружающую среду выбросами тяжелых металлов. С ними связано выпадение кислотных дождей, золы, шлаков, дыма. Выбросы поступают в подземные воды, образовавшиеся отвалы загрязняют почвенный покров, пылят, «дымят» и тем самым ухудшают состояние атмосферы. Это приводит к заметному повышению заболеваемости населения, оказавшегося в сфере их влияния.
При строительстве ГЭС на равнинных реках необходимо создавать водохранилища, что приводит к затоплению большого количества земель или лесов, нарушает работу рек, препятствует нормальной миграции рыб. Вода при этом обедняется кислородом и становится почти безжизненной. Экологические проблемы атомной энергетики связаны не только со строительством АЭС, но и с созданием хранилищ для отработанного ядерного топлива и его переработки.
1. Какие бывают типы электростанций? На каких источниках энергии они работают? 2*. На каком сырье работают электростанции в Республике Беларусь? Что бы вы рекомендовали по энергосбережению дома, в школе, на производстве? 3. На каких реках и в каких странах построены крупнейшие ГЭС мира? Назовите их на каждом материке. 4*. Аргументируйте ваше отношение к перспективам развития атомной энергетики в мире и Республике Беларусь. 5. Какие типы электростанций меньше всего загрязняют окружающую среду?
Практическое задание
Заполните в тетради таблицу «Типы электростанций».
|
Типы электростанций |
Вид источника энергии |
Влияние на окружающую среду |
Это интересно
В последние десятилетия у людей снова появился интерес к энергии ветра, которую можно использовать для производства электроэнергии на ветровых электростанциях (ВЭС) (рис. 116). (Вспомните, как человек использовал силу ветра в далеком прошлом.) Это связано с нехваткой топливных ресурсов, а также с возникающими экологическими проблемами.
Рис. 116. Ветровая электростанция
Рис. 117. Приливная электростанция
Во многих странах с помощью ветровых двигателей получают электрический ток для небольших населенных пунктов. В США, Франции, Великобритании и других странах ведутся работы по выпуску более совершенных ветровых установок. Такие электростанции лучше всего строить в местах, где дуют постоянные или сезонные ветры.
Ветровые двигатели не загрязняют окружающую среду, но они очень громоздкие и шумные. Чтобы производить с их помощью много электроэнергии, необходимы огромные территории.
Энергия морских приливов также может быть использована для получения электричества. Для этого на морских побережьях строят электростанции, которые называются приливными (ПЭС). Приливные воды удерживаются дамбами, а затем через турбины направляются обратно. Приливные электростанции есть пока только во Франции, США, Канаде, России и Китае (рис. 117).
Конкурс знатоков
1. Какие четыре страны лидируют по объемам электроэнергии, производимой на ГЭС?
2*. Какой тип электростанций (ГЭС, ТЭС, АЭС, ГеоТЭС) является важнейшим в электроэнергетике Франции, ФРГ, Норвегии, Исландии, Швеции? Почему?
3. В каких из перечисленных стран, производящих большую часть электроэнергии на ТЭС, имеются значительные объемы добычи соответствующего вида топлива?
1) Китай;
2) Бразилия;
3) Польша;
4) Мексика;
5) Турция;
6) ФРГ;
7) Австралия;
8) Испания;
а) нефть;
б) природный газ;
в) уголь.