§ 20. Энергетика и производство электроэнергииГеография · 8 класс
Проект "Педагагічная скарбонка"
География · 8 класс · Интерактивный конспект

§ 20. Энергетика и производство электроэнергии

Энергетика связывает природные источники энергии, электростанции, сети и потребителей. Выбор технологии зависит от условий территории и задач общества.

Почему стране обычно требуется сочетание нескольких источников энергии?
Источник → сеть → дом
Энергия и её преобразования

Наблюдаем · сравниваем · объясняем

✦ Открыть модель
Попробуйте сами

Мощность и выработка — не одно и то же

Изменяйте параметры и наблюдайте результат. Затем выполните задание под моделью.

Задание исследователя

Получите ровно 800 МВт·ч электроэнергии. Сравните два сочетания мощности и времени.

Учебная модель: формы, размеры и ход процессов упрощены. Числовые примеры не являются прогнозом или результатом измерений в реальном времени.

Разбираемся в теме

Основные пункты параграфа

1

От источника до потребителя

Энергия проходит через систему преобразований.

Первичные источники энергии — уголь, нефть, газ, уран, солнечное излучение, ветер и движущаяся вода. Электричество получают преобразованием энергии этих источников. Поэтому электричество само по себе не является полезным ископаемым, а электромобиль использует энергию, произведённую где-то ещё.

  1. Мощность

    Измеряется в ваттах и их кратных единицах, например мегаваттах.

  2. Выработка

    Измеряется, например, в киловатт-часах; учитывает продолжительность работы.

Энергетика включает топливные производства, генерацию тепла и электричества, передачу и распределение энергии.

  • Нефтепереработка даёт моторное топливо и сырьё для химии.
  • Электрические сети объединяют станции и потребителей; тепло от ТЭЦ может поступать в городские здания.

Важно различать мощность и выработку.

  • Мощность показывает, сколько энергии установка может производить в единицу времени, а выработка — сколько произведено за период.
  • Станции одинаковой мощности могут давать разную годовую выработку из-за режима работы.
Подумайте и объясните

Станция мощностью 10 МВт работала 3 часа на полной мощности. Какова выработка?

Посмотреть объяснение

30 МВт·ч: мощность умножают на время.

Главная мысль: Энергетика — целая система, а мощность и произведённая энергия — разные показатели.
2

Как работают электростанции

Общая задача решается разными способами.

На многих ТЭС топливо сжигают, полученное тепло превращает воду в пар, а пар вращает турбину, связанную с генератором. Существуют и газотурбинные технологии. На АЭС источником тепла служит управляемая реакция деления ядер, а дальнейшая цепочка также связана с паром, турбиной и генератором.

  1. Тепловой путь

    Тепло → движение турбины → электричество: многие ТЭС и АЭС.

  2. Иные пути

    Движение воды или ветра → вращение; солнечный свет → электричество в панели.

На ГЭС турбину вращает вода.

  • Значение имеют расход воды и перепад высот; наличие большой реки ещё не гарантирует удобное место для плотины.
  • Ветровая установка использует движение воздуха.
  • Солнечная фотоэлектрическая панель преобразует излучение в электричество без паровой турбины.

Возобновляемый источник восполняется естественными процессами.

  • Однако это не означает постоянную выработку или отсутствие воздействия на природу.
  • Атомная энергетика использует невозобновляемое топливо, хотя прямые выбросы углекислого газа при работе станции невелики.
Подумайте и объясните

Почему солнечную панель нельзя описать как маленькую ТЭС?

Посмотреть объяснение

Фотоэлектрический элемент преобразует свет непосредственно, без сжигания топлива и паровой турбины.

Главная мысль: Различайте источник энергии и технологию её преобразования.

Солнечные панели в Уайандотте, США

Панели преобразуют солнечное излучение в электричество. Мощность установки и выработка за период — разные показатели.

Rmhermen · CC BY-SA 4.0 · Источник фотографии.

Плотина Фостер и водохранилище

Плотина задерживает воду, создавая водохранилище. Сравните искусственный водоём с природным озером.

U.S. Army Corps of Engineers · Общественное достояние · Источник фотографии.
3

География и надёжность энергосистем

Размещение зависит и от природы, и от потребления.

ТЭС могут тяготеть к топливной базе или крупным потребителям; возможность перевозки топлива расширяет выбор площадок. ГЭС привязаны к подходящим водотокам. Для ветровых станций важны устойчивые ветры, для солнечных — поступление солнечной энергии и доступная площадь.

Баланс

Производство, поступление из сетей и разряд накопителей должны покрывать спрос и потери.

Резерв

Возможность заменить недоступную станцию или увеличить подачу при росте спроса.

АЭС требуют развитой инфраструктуры, систем безопасности, охлаждения и решения задач обращения с отработавшим топливом.

  • География станций не сводится к географии урановых рудников: топливо перевозят, а требования к площадке оценивают отдельно.

Спрос меняется в течение суток и сезонов.

  • Поэтому энергосистема сочетает разные станции, сети, управление спросом и накопители.
  • Электроэнергию можно запасать с преобразованием в другую форму: в аккумуляторах или на гидроаккумулирующих станциях.
  • Но такое хранение требует оборудования и сопровождается потерями.
Подумайте и объясните

Почему одна солнечная станция без накопителя не обеспечит одинаковую подачу ночью и днём?

Посмотреть объяснение

Ночью отсутствует солнечное излучение; нужны другие источники, сеть или запас энергии.

Главная мысль: Надёжность создаёт согласованная энергосистема, а не только большая установленная мощность.
4

Экологический выбор

У каждой технологии есть преимущества и ограничения.

Подумайте и объясните

Почему отсутствие дыма над станцией ещё не означает полного отсутствия экологического следа?

Посмотреть объяснение

Материалы, строительство, изменение территории и обращение с оборудованием тоже воздействуют на природу.

Сжигание ископаемого топлива вызывает выбросы углекислого газа и других веществ. Очистка дымовых газов уменьшает некоторые загрязнения, но не делает уголь или газ безуглеродными источниками.

Не один критерий

Надёжность, стоимость, ресурсы, воздействие на климат и местные экосистемы.

Эффективность

Сокращение ненужных потерь при сохранении полезного результата.

Водохранилища могут затоплять земли, менять речной сток и условия жизни водных организмов.

  • Для АЭС важны безопасность, длительное управление отходами и вывод оборудования из эксплуатации.
  • Ветровые и солнечные установки также требуют материалов, территории и последующей переработки оборудования.

Сравнение должно учитывать весь жизненный цикл: получение сырья, строительство, работу и завершение использования.

  • Энергосбережение уменьшает потребность в выработке: утеплённое здание или более эффективное оборудование выполняют ту же задачу с меньшими затратами энергии.
Главная мысль: Энергетические решения оценивают по совокупности условий и последствий.
Подведём итог

Шесть главных выводов

Коротко о том, что важно запомнить

01

От источника до потребителя

Энергетика — целая система, а мощность и произведённая энергия — разные показатели.

02

Как работают электростанции

Различайте источник энергии и технологию её преобразования.

03

География и надёжность энергосистем

Надёжность создаёт согласованная энергосистема, а не только большая установленная мощность.

04

Экологический выбор

Энергетические решения оценивают по совокупности условий и последствий.

05

Важная связь

На АЭС источником тепла служит управляемая реакция деления ядер, а дальнейшая цепочка также связана с паром, турбиной и генератором.

06

Уточнение к теме

Для АЭС важны безопасность, длительное управление отходами и вывод оборудования из эксплуатации.

Проверьте понимание

Почему стране обычно требуется сочетание нескольких источников энергии?

Самопроверка

Тест: 10 вопросов

Один верный ответ в каждом вопросе. За ответ — 0,5 балла.

1Что является первичным источником энергии?
2Что показывает мощность станции?
3Какова выработка при мощности 5 МВт за 2 часа?
4Что вращает турбину ГЭС?
5Чем АЭС отличается от обычной угольной ТЭС?
6Какая установка преобразует свет непосредственно в электричество?
7Почему выработка ветровой станции меняется?
8Можно ли хранить энергию для последующего получения электричества?
9Что относят к воздействию ГЭС?
10Что означает повышение энергоэффективности?
0 из 5 баллов
Выберите ответы и нажмите «Проверить».
↑

Загрузка прогресса…