Структура электроэнергетики мира – Электроэнергетика — Википедия

Мировая электроэнергетика. Видеоурок. География 10 Класс

Электроэнергетика обеспечивает электричеством различные отрасли хозяйства и деятельности человека. Электроэнергетика – ведущая составляющая часть энергетики, обеспечивающая электрификацию хозяйства страны на основе рационального производства и распределения электроэнергии.Электроэнергетика имеет важное значение в хозяйстве любой страны, что объясняется такими преимуществами электроэнергии перед энергией других видов, как относительная легкость передачи на большие расстояния, распределения между потребителями, а также преобразования в другие виды энергии (механическую, тепловую, химическую, световую и др.). Отличительной чертой электроэнергии является одновременность ее генерирования и потребления.

Динамика мирового производства электроэнергии (год – млрд кВт·час):

 - 1890 – 9

 - 1900 – 15

 - 1914 – 38

 - 1950 – 950

 - 1960 – 2300

 - 1970 – 5000

 - 1980 – 8250

 - 1990 – 11 800

 - 2000 – 14 500

 - 2005 – 18 138

 - 2007 – 19 895

Большую часть электроэнергии (примерно 50% – 55%) вырабатывают развитые страны, хотя выработка электроэнергии в развивающихся странах с каждым годом растет быстрее темпов развитых.

Наибольший показатель выработки электроэнергии на душу населения у Норвегии и Канады.

Страны-лидеры по производству электроэнергии

Место

Страна (регион)

Производство электроэнергии, ГВт·ч/год

Год, примечания

мир

19 894 780

2007

1

 США

4 325 900

2010

2

 КНР

4 206 500

2010

3

 Япония

1 145 300

2010

4

 Россия

1 036 800

2010

5

 Индия

922 200

2010

6

 Канада

629 900

2010

7

 Германия

621 000

2010

8

 Франция

573 200

2010

9

 Республика Корея

497 200

2010

10

 Бразилия

484 800

2010

Наиболее распространенными типами электростанций являются: ТЭС, ГЭС и АЭС.

Рис. 1. Структура производства электроэнергии по типам электростанций

В целом выработка электроэнергии на угле характерна для стран Азии, Африки и Центральной Европы. ГЭС лидируют в Латинской Америке. Значительная доля АЭС в развитых странах.

Большую часть электроэнергии (2/3) вырабатывают на ТЭС, они же являются наиболее распространенными типами электростанций. В некоторых странах доля электроэнергии, получаемая на ТЭС, превышает 80% (Польша, ЮАР, Саудовская Аравия, Ливия, Бахрейн, Ирак, Дания). ТЭС работают на угле, нефтепродуктах и газе. ТЭС, работающие на природном газе, считаются более экологически чистыми, нежели те, которые работают на нефтепродуктах и угле.

К странам, которые вырабатывают большую часть электроэнергии на ГЭС, относят следующие: Норвегия, Швейцария, Хорватия, Вьетнам, Шри-Ланка, ДР Конго, Замбия, Танзания, Камерун, Бразилия, Канада, Панама, Парагвай, Таджикистан. Самая крупная ГЭС построена в Китае на реке Янцзы – «Три ущелья», мощностью более 97 000 МВт. В целом, наиболее крупные ГЭС построены в Китае и Бразилии.

Страны, вырабатывающие большую часть электроэнергии на АЭС: Франция, Бельгия, Литва, Словения. Современные электростанции достаточно конкурентоспособны: не выбрасывают парниковых газов в атмосферу (в отличие от ТЭС), вырабатывают достаточно много электроэнергии. Но, ввиду некоторых катастроф, которые происходили на АЭС (в т.ч. на АЭС «Фукусима»), многие страны пересмотрели свое отношение к этому типу станций, вплоть до полного отказа от их использования.

Альтернативная энергетика – совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования и, как правило, низкого риска причинения вреда окружающей среде и неисчерпаемости.Активно используется энергия волн, геотермальная энергия, ветровая, солнечная и др.

Геотермальную энергию активно используют в Исландии, Франции, Японии, Китае, США, Новой Зеландии.

Рис. 2. ГеоТЭС в Исландии

Ветровые электростанции (ВЭС): США, Германия, Дания, Норвегия, Испания.

Солнечные электростанции (СЭС): США, Япония, Израиль, Кипр, Турция.

Рис. 3. Солнечная электростанция

Приливные электростанции (ПЭС): Канада, Франция, США, Китай, Индия, Южная Корея.

Как и другие товары, электроэнергию можно продавать. В последние годы экспорт электроэнергии в мире распределяется следующим образом: лидером по экспорту электроэнергии является Франция, которая реализует более 70 млрд кВт·ч электроэнергии, следующим крупным экспортером является Германия с реализуемой электроэнергией в размере 65,4 млрд кВт·ч. Также в список крупных экспортеров попадают Парагвай, Канада и Швейцария, которые экспортируют электроэнергию в размере 45,6 млрд кВт·ч, 42,7 млрд кВт·ч и 31,1 млрд кВт·ч соответственно. Российская Федерация находится на восьмом месте рейтинга крупных экспортеров электроэнергии, экспортируя больше 23 млрд кВт·ч.

 

Домашнее задание

Тема 5, П. 1

1.     Какие альтернативные виды электростанций вам известны?

 

Список литературы

Основная

1.     География. Базовый уровень. 10-11 кл.: Учебник для общеобразовательных учреждений / А.П. Кузнецов, Э.В. Ким. – 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2012. – 367 с.

2.     Экономическая и социальная география мира: Учеб. для 10 кл. общеобразовательных учреждений / В.П. Максаковский. – 13-е изд. – М.: Просвещение, АО «Московские учебники», 2005. – 400 с.

3.     Родионова И.А., Елагин С.А., Холина В.Н., Шолудько А.Н. Экономическая, социальная и политическая география: мир, регионы, страны. Учебно-справочное пособие / Под ред. проф. И.А. Родионовой. – М.: Экон-Информ, 2008. – 492 с.

4.     Атлас с комплектом контурных карт для 10 класса. Экономическая и социальная география мира. – Омск: ФГУП «Омская картографическая фабрика», 2012. – 76 с.

Дополнительная

1.     Экономическая и социальная география России: Учебник для вузов / Под ред. проф. А.Т. Хрущева. – М.: Дрофа, 2001. – 672 с.: ил., карт.: цв. вкл.

2.      Федеральный закон Российской Федерации от 26 марта 2003 г. N 35-ФЗ «Об электроэнергетике».

Энциклопедии, словари, справочники и статистические сборники

1.     География: справочник для старшеклассников и поступающих в вузы. – 2-е изд., испр. и дораб. – М.: АСТ-ПРЕСС ШКОЛА, 2008. – 656 с.

2.     Гусаров В.М. Статистика: Учеб. пособие / В.М. Гусаров. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2007. – 479 с.

 Литература для подготовки к ГИА и ЕГЭ

1.     Контрольно-измерительные материалы. География: 10 класс / Сост. Е.А. Жижина. – М.: ВАКО, 2012. – 96 с.

2.     География. Тесты. 10 класс / Г.Н. Элькин. – СПб.: Паритет, 2005. – 112 с.

3.     Тематический контроль по географии. Экономическая и социальная география мира. 10 класс / Э.М. Амбарцумова. – М.: Интеллект-Центр, 2009. – 80 с.

4.     Самое полное издание типовых вариантов реальных заданий ЕГЭ: 2010. География / Сост. Ю.А. Соловьева. – М.: Астрель, 2010. – 221 с.

5.     Оптимальный банк заданий для подготовки учащихся. Единый государственный экзамен 2012. География: Учебное пособие / Сост. Э.М. Амбарцумова, С.Е. Дюкова. – М.: Интеллект-Центр, 2012. – 256 с.

6.     Самое полное издание типовых вариантов реальных заданий ЕГЭ: 2010. География / Сост. Ю.А. Соловьева. – М.: АСТ: Астрель, 2010. – 223 с.

7.     ЕГЭ 2010. География. Сборник заданий / Ю.А. Соловьева. – М.: Эксмо, 2009. – 272 с.

8.     Тесты по географии: 10 класс: к учебнику В.П. Максаковского «Экономическая и социальная география мира. 10 класс» / Е.В. Баранчиков. – 2-е изд., стереотип. – М.: Издательство «Экзамен», 2009. – 94 с.

9.     Самое полное издание типовых вариантов реальных заданий ЕГЭ: 2009: География / Сост. Ю.А. Соловьева. – М.: АСТ: Астрель, 2009. – 250 с.

10.    Единый государственный экзамен 2009. География. Универсальные материалы для подготовки учащихся / ФИПИ – М.: Интеллект-Центр, 2009. – 240 с.

11.    ЕГЭ 2010. География: Тематические тренировочные задания / О.В. Чичерина, Ю.А. Соловьева. – М.: Эксмо, 2009. – 144 с.

12.    ЕГЭ 2009. География: Тренировочные задания / В.В. Барабанов, С.Е. Дюкова, О.В. Чичерина. – М.: Эксмо, 2008. – 128 с.

13.    ЕГЭ 2012. География: Типовые экзаменационные варианты: 31 вариант / Под ред. В.В. Барабанова. – М.: Национальное образование, 2011. – 288 с.

14.    ЕГЭ 2011. География: Типовые экзаменационные варианты: 31 вариант / Под ред. В.В. Барабанова. – М.: Национальное образование, 2010. – 280 с.

 

Материалы в сети Интернет

1.  Федеральный институт педагогических измерений (Источник).

2.  Федеральный портал Российское Образование (Источник).

3.  Ege.yandex.ru (Источник).

4.  Википедия (Источник). 

5.  Словари и энциклопедии на Академике (Источник). 

6.  Air HES (Источник). 

7.  Новости энергетики (Источник). 

interneturok.ru

Тенденции развития мировой электроэнергетики (Ч. 1)

Научно-технический прогресс и появление новых секторов и отраслей экономики, совершенствование технологий, повышение качества и улучшение условий жизни людей ведут к расширению сфер использования электроэнергии и повышению требований к надежному и бесперебойному энергоснабжению.

Особенности электроэнергетики как отрасли обусловлены спецификой ее основного продукта. Электроэнергия по своим свойствам подобна услуге: время ее производства совпадает со временем потребления.

Электроэнергетика должна быть готова к выработке, передаче и поставке электроэнергии в момент появления спроса, в том числе в пиковом объеме, располагая для этого необходимыми резервными мощностями и запасом топлива.

Чем больше максимальное (хотя бы и кратковременное) значение спроса, тем больше должны быть мощности, чтобы обеспечить готовность к оказанию услуги. (Ситуация изменится, если появятся эффективные технологии хранения электроэнергии. Пока это в основном аккумуляторы разных типов, а также гидроаккумулирующие станции.)

Невозможность хранения электроэнергии в промышленных масштабах предопределяет технологическое единство всего процесса ее производства, передачи и потребления. Вероятно, это единственная отрасль в современной экономике, где непрерывность производства продукции должна сопровождаться таким же непрерывным ее потреблением. В силу этой особенности в электроэнергетике существуют жесткие технические требования к каждому этапу технологического цикла, в том числе по частоте электрического тока и напряжению.

Принципиальной особенностью электрической энергии как продукта, отличающей ее от всех других видов товаров и услуг, является то, что ее потребитель может повлиять на устойчивость работы производителя.

Потребности экономики и общества в электрической энергии существенно зависят от погодных факторов, времени суток, технологических режимов различных производственных процессов в отраслях-потребителях, особенностей домашних хозяйств, даже от программы телепередач.

Различия между максимальным и минимальным уровнями потребления определяет потребность в так называемых резервных мощностях, которые включаются только тогда, когда уровень потребления достигает определенного значения.

Экономические характеристики производства электроэнергии зависят от типа электростанции, степени ее загрузки и режима работы, вида топлива. При прочих равных условиях в наибольшей степени востребуется электроэнергия тех станций, которые генерируют ее в нужное время и в нужном объеме с наименьшими издержками.

С учетом всех этих особенностей принято объединять устройства, производящие энергию (генераторы), в единую энергетическую систему, что обеспечивает сокращение суммарных издержек производства и уменьшает потребность в резервировании производственных мощностей. Система нуждается в операторе, который выполняет координирующие функции. Он регулирует график и объем как производства, так и потребления электроэнергии.

Системный оператор принимает решения на основании рыночных сигналов от производителей (о возможностях и стоимости производства электроэнергии) и от потребителей (о спросе на нее в определенные временные интервалы). В конечном счете системный оператор должен обеспечить надежную и безопасную работу энергосистемы, эффективное удовлетворение спроса на электроэнергию. Его деятельность отражается на производственных и финансовых результатах всех участников рынка электроэнергии, а также на их инвестиционных решениях.

Основными производителями электроэнергии являются:
тепловые электростанции (ТЭС), где тепловая энергия, образующаяся при сжигании органического топлива (уголь, газ, мазут, торф, сланцы и т.д.), используется для вращения турбин, приводящих в движение электрогенератор.

Возможность одновременного производства тепла и электроэнергии привела к распространению в ряде стран централизованного теплоснабжения на ТЭЦ;

гидроэлектростанции (ГЭС), где в электроэнергию преобразуется механическая энергия потока воды с помощью гидравлических турбин, вращающих электрогенераторы;

атомные электростанции (АЭС), где в электроэнергию преобразуется тепловая энергия, полученная при цепной ядерной реакции радиоактивных элементов в реакторе.

Три основных типа электростанций определяют виды используемых энергоресурсов. Их принято подразделять на первичные и вторичные, возобновляемые и невозобновляемые.

Первичные энергоносители – это сырьевые материалы в их естественной форме до проведения какой-либо технологической обработки, например каменный уголь, нефть, природный газ и урановая руда. В разговорной речи эти материалы называют просто первичной энергией. К таковой относятся также солнечное излучение, ветер, водные ресурсы.

Вторичная энергия – это продукт переработки, «облагораживания» первичной, например бензин, мазут, ядерное топливо.

Некоторые виды ресурсов могут относительно быстро восстанавливаться в природе, они называются возобновляемыми: дрова, камыш, торф и прочие виды биотоплива, гидропотенциал рек. Ресурсы, не обладающие таким качеством, называются невозобновляемыми: уголь, сырая нефть, природный газ, нефтеносный сланец, урановая руда. По большей части они являются полезными ископаемыми. Энергия солнца, ветра, морских приливов относится к неисчерпаемым возобновляемым энергетическим ресурсам.

В настоящее время наиболее распространенным

ss69100.livejournal.com

Электроэнергетика

Электроэнергетика является ключевой мировой отраслью, которая определяет технологическое развитие человечества в глобальном смысле этого слова. Данная отрасль включает в себя не только весь спектр и разнообразие методов производства (генерации) электроэнергии, но и ее транспортировку конечному потребителю в лице промышленности о всего общества в целом. Развитие электроэнергетики, ее совершенство и оптимизация, призванная удовлетворить постоянно растущий спрос на электроэнергию – это ключевая общая мировая задача современности и дальнейшего обозримого будущего.

Развитие электроэнергетики

Несмотря на то, что электричество, как некий энергетический ресурс, было известно человечеству сравнительно давно, перед его бурным стартом развития стояла серьезная проблема – отсутствие возможности передачи электричества на большие расстояния. Именно эта проблема сдерживала развитие электроэнергетики до конца восемнадцатого века. Основываясь на открытии эффективного способа электропередачи, начали развиваться и технологии, основой которых стал электрический ток. Телеграф, электромоторы, принцип электрического освещения – все это стало настоящим прорывом, который повлек за собой не только изобретение и постоянное совершенствование механических электровырабатывающих машин (генераторов), но и целых электростанций.

Одной из самых значимых вех в развитии электроэнергетики можно назвать гидроэлектростанции (ГЭС), функционирование которых основано на так называемых возобновляемых источниках энергии, которые имеют вид заранее подготовленных водных масс. На сегодняшний день данный тип электростанций является одним из самых эффективных и проверенных десятилетиями.

Отечественная история становления и развития электроэнергетики наполнена уникальными свершениями и ярчайшим контрастом дореволюционного и послереволюционного периода. И если первый из двух периодов обусловлен ничтожным объемом электрогенерации и практически полным отсутствием развития электроэнергетики как глобальной промышленной отрасли, то второй период – это настоящий и неоспоримый технологический рывок, обеспечивший в самые кротчайшие временные сроки повсеместную электрификацию, которая коснулась и множества советских фабрик и заводов, и каждого советского гражданина. Повсеместная тотальная электрификация нашей страны позволила догнать и во многих отраслях существенно перегнать в развитии технологий многие зарубежные страны, сформировав тем самым на середину двадцатого века непревзойденный промышленный потенциал. Разумеется, за рубежом электроэнергетика так же стремительно развивалась, но по своей массовости и доступности так и не сумела превзойти уровень Советского Союза.   

Отрасли промышленности электроэнергетики

На сегодняшний день, электроэнергетику можно разделить на три фундаментальных технологических ветви, каждая из которых осуществляет электрогенерацию своим, уникальным способом.

Атомная энергетика

Высокотехнологичная и самая перспективная ветвь электроэнергетики, в основу которой положен процесс деления ядер атомов в специально приспособленных для этого реакторах. Тепловая энергия, образуемая при ядерном делении преобразуется в электричество.

Тепловая энергетика

Основой данной энергетики является то или иное топливо (Газ, уголь, определенные типы нефтепродуктов), которое, сгорая, трансформируется в электроэнергию.

Гидроэнергетика

Ключевым аспектом электрогенерации в данном типе энергетики является вода, которая определенным образом запасается в реках и водоемах (водохранилищах). Запасенные водные массы проходят через электрогенерирующие турбины, вырабатывая тем самым существенное количество электроэнергии.

Альтернативная энергетика

В дополнение к этому можно отметить и так называемую альтернативную энергетику, которая, в большей части, основывается на экологически чистых ресурсах. К таким ресурсам можно отнести солнечных свет, силу ветра и геотермальные источники. Однако, альтернативная энергетика - это, прежде всего, смелый эксперимент, нежели полноценная электроэнергетическая отрасль, не обладающая требуемой эффективностью.

Электроэнергетика в России

Россия - это один из гигантов электрогенерации и передовая держава в области электроэнергетики. Передовые технологии, богатые природные ресурсы, множество быстрых полноводных рек позволили разработать и ввести в эксплуатацию современные высокоэффективных атомные электростанции и гидроэлектростанции. Постоянная разработка и совершенствование технологий привело к образованию одной из крупнейших мировых энергосетей, включающей в себя колоссальное количество вырабатываемого и потребляемого электрического тока.

Электроэнергетическая отрасль России поделена на несколько крупных энергокомпания, которые, как правило, функционируют по территориальному признаку и отвечают за свою, строго определенную долю отрасли. Основные генерационные мощности страны заключены в атомных и гидроэлектростанциях, где последние обеспечивают порядка 18-20% электроэнергии в год.

Важно отметить, что постоянно производится модернизация имеющихся и ввод в эксплуатацию новых электрогенерационных станций. На сегодняшний день, общий объем вырабатываемой электроэнергии полностью покрывает все нужны промышленности и общества, позволяя стабильно наращивать энергоэкспорт в соседние государства.

Электроэнергетика стран мира

(Электростанция в США)

Любое крупное государство с развитым промышленным сектором всегда будет являться очень крупным производителем и потребителем электроэнергии. Следовательно, электроэнергетика в любом из подобных государств - это стратегически важная промышленная отрасль, которая постоянно нуждается в развитии. К странам с развитой электроэнергетикой можно отнести: Россию, США, Германию, Францию, Японию, Китай, Индию и некоторые другие страны, где или прослеживается стабильно высокий уровень экономики и промышленного потенциала, или присутствует активных экономический рост.   

xn----8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai

УРОК 10 КЛАСС Электроэнергетика мира

10 класс. Электроэнергетика мира

Цели урока: сформировать представление об электроэнергии мира; странах с высоким количеством электроэнергии на душу населения и низким, о странах с различной структурой энергетического баланса.

Средства обучения: статистические материалы, учебник В.П.Максаковского (с.117-118), карты школьных атласов 9 и 10 классов, слайды крупнейших электростанций мира.

Методы и формы обучения: поисковый (класс предварительно делится на группы, которым дается опережающее задание к уроку), объяснительно- иллюстративный; работа с текстом учебника и тетрадью ученика.

Ход урока

I. Организационный момент. Проверка готовности учащихся к уроку (атлас, учебник, рабочая тетрадь), сообщения учащихся об электростанциях.

II. Изучение нового материала.

Учитель: Неоспорима роль энергии в поддержании и дальнейшем развитии цивилизации. В современном обществе трудно найти хотя бы одну область человеческой деятельности, которая не требовала бы прямо или косвенно больше энергии, чем ее могут дать мускулы человека.

Потребление энергии – важный показатель жизненного уровня. В те времена, когда человек добывал пищу, собирая лесные плоды и охотясь на животных, ему требовалось в сутки около 8 МДж энергии,

– после овладения огнем эта величина возросла до 16 МДж,

– в примитивном сельскохозяйственном обществе – 50 МДж,

– в более развитом обществе человеку требуется в сутки 100 МДж.

Учитель: В 9 классе вы изучали электроэнергию России. Вспомним, какие виды электростанций вы знаете?

Ученики: Тепловые, атомные, гидроэлектростанции и альтернативные электростанции.

Учитель: Заслушаем сообщение о преимуществах каждого вида электростанций. Ученик: ТЭС - положительным по сравнению с другими типами электростанций является относительно свободное размещение, связанное с широким распространением и разнообразием топливных ресурсов; способность вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний.

ГЭС - они производят наиболее дешевую электроэнергию. Современные ГЭС позволяют производить более 10 млн. кВт энергии в год, что вдвое превышает показатели действующих в настоящее время ТЭС и, пока, АЭС.

АЭС - при нормальных условиях функционирования они абсолютно не загрязняют окружающую среду, не требуют привязки к источнику сырья и соответственно могут быть размещены практически везде, новые энергоблоки имеют мощность практически равную мощности средней ГЭС.

Электростанции на альтернативных источниках энергии:

    • более низкая стоимость электроэнергии и тепла, получаемая от нетрадиционных источников энергии, чем от всех других источников;

    • возможность практически во всех странах иметь локальные электростанции, делающие их независимыми от общей энергосистемы;

    • доступность и технически реализуемая плотность, мощность для полезного использования;

    • возобновляемость нетрадиционных источников энергии;

    • экономия или замена традиционных энергоресурсов и энергоносителей;

    • замена эксплуатируемых энергоносителей для перехода к экологически более чистым видам энергии;

    • повышение надежности существующих энергосистем.

Учитель: Практически каждая страна располагает каким-либо видом альтернативной энергии и в ближайшей перспективе может внести существенный вклад в топливно-энергетический баланс мира.

По картам атласов «Электроэнергетика» сравните энергетический баланс в России и в мире.

Ученики: Небольшое отличие долей электроэнергии, вырабатываемой на всех типах электростанций, в целом соотношение равное.

Учитель: При изучении топливной промышленности мира, мы рассмотрели, как изменится мировое потребление энергоресурсов в будущем (рис. 1). Какие изменения в будущем могут произойти в энергетическом балансе мира?

Рис.1. Мировое потребление энергоресурсов в будущем

Ученики: Сократится потребление нефти и газа. Тепловые электростанции будут работать на угле и возможно на торфе и горючих сланцах. В структуре энергетического баланса увеличится доля атомных и альтернативных электростанций.

Учитель: Проанализируйте данные в атласе «Доля ведущих стран в мировом производстве электроэнергии». Какие страны входят в первую десятку?

Ученик: В состав «первой десятки» стран по этому показателю входят семь стран Севера и три страны Юга.

Учитель: Но по размерам выработки электроэнергии из расчета на душу населения различия между развитыми и развивающими странами, как правило, остаются еще большими. Докажите это примерами, используя карту «Электроэнергетика мира».

Ученики: В странах Севера производство электроэнергии на душу населения от 10 000 до 20 000 кВт/ч, лидирует Норвегия – более 20 000. В странах Юга – не превышает 5 000, а в многих африканских странах производство электроэнергии на душу населения менее 100 кВт/ч.

Учитель: Заслушаем подготовленные сообщения о типах электростанций. Задача для отвечающих: дать полное представление о типе ЭС, задача слушающих – законспектировать ответ.

1 группа. ГЭС

2 группа. ТЭС

3 группа. АЭС

4 группа. Альтернативные источники энергии

Представители групп сообщают о результатах своей работы. Во время ответа одного представителя группы, другой – жетоном отмечает на настенной карте крупнейшие электростанции. Учащиеся класса в тетради кратко конспектируют их сообщения, получая в итоге достаточно полную характеристику электроэнергетики мира. Ответы учащихся сопровождаются слайдами (рис. 2-10).

Предполагаемые ответы групп:

1 группа: Примерно 20% мирового производства электроэнергии обеспечивают гидроэлектростанции. По общим размерам выработки электроэнергии на ГЭС выделяются Канада, США, Бразилия, Россия, Китай. Но более ярко ориентация на гидроэнергетику выражена в тех странах, где доля ГЭС особенно высока:

Швейцария и Новая Зеландия – более 90%;

Норвегия – 99,5% (около 200 ГЭС размещены под землей. Это объясняется экономическими и инженерными соображениями).

Среди развивающихся стран таких примеров можно привести значительно больше:

Бразилия – 93%, а также Танзания, Непал, Шри-Ланка, Киргизия, Таджикистан – страны, где горные реки, богатые гидроресурсами.

Экономически гидропотенциал планеты Земля оценивается в 15 трлн кВт/ч.

Среди крупнейших электростанций мира в первую десятку входят гидроэлектростанции:

Итайпу – мощностью 12.6 млн кВт/ч – Бразилия-Парагвай,

Гранд-Кули – 10,8 – США,

Гурии – 10,3 – Венесуэла,

Саяно-Шушенская – 6,4 – Россия,

Красноярская – 6,0 – Россия.

В Китае в верхнем течении реки Янцзы начато сооружение гигантского гидроузла Санься («Три ущелья») с гидростанцией мощностью в 18 млн кВт/ч. В 2008 году были сданы в эксплуатацию 5 энергоблоков. Всего 26 энергоблоков. Гидроузел в прошлом году, помимо  выработки электроэнергии, сыграл важную роль в борьбе с  наводнениями, при обеспечении навигации на Янцзы и охране  экологии.  

В России с 1964 года строится крупнейший гидроузел на реке Зея. Выработка за I полугодие 2009 2 746,0 млн кВт*ч.

2 группа: В структуре выработки электроэнергии – как в мире, так и в большинстве отдельных стран – преобладают тепловые электростанции, работающие на угле, мазуте, природном газе. В мировом производстве электроэнергии их доля составляет 62%. По размерам выработки электроэнергии на ТЭС лидируют США, Китай, Россия, Япония, ФРГ. Но по доле ТЭС в общей выработке электроэнергии выделяются другие страны. Наиболее ярко ориентация на ТЭС в «угольных» странах – Польша, ЮАР;

«нефтяных» - Саудовская Аравия, Кувейт, ОАЭ, Алжир.

Крупнейшие в мире – Сургутская – мощностью 4,8 млн кВт/ч,

– Рифтинская – 3,8 млн кВт/ч, обе в России.

3 группа: Третье место принадлежит атомным электростанциям, которые обеспечивают 17% мировой выработки электроэнергии. В последние 20 лет производство электроэнергии на АЭС выросло более, чем в 10 раз. Особенно выделяются развитые страны. Это объясняется более низкими потребностями АЭС в сырье, чем ТЭС. Однако темпы роста в конце 90-х гг. резко замедлились, сказывалось падение цен на нефть и психологическое впечатление от последствий на Чернобыльской АЭС в России. Тем не менее, в 32 странах мира действуют АЭС.

Больше всего доля АЭС в общем производстве электроэнергии во Франции, Японии, США, ФРГ, Великобритании, России. А по доле в выработке энергии на АЭС выделяются Литва, Бельгия, Франция.

Крупнейший атомно-энергетический комплекс – «Фукусима» в Японии, насчитывает 10 энергоблоков.

К числу главных производителей уранового концентрата относятся Канада, США, Австралия, Намибия, Россия.

4 группа: На нетрадиционные (альтернативные) источники энергии приходится всего около 1% мировой выработки электроэнергии. Речь идет прежде всего о геотермальных электростанциях (ГеоТЭС), которые вырабатывают немалую часть электроэнергии в странах Центральной Америки, на Филиппинах, в Исландии. Исландия также являет собой пример страны, где термальные воды широко используются для обогрева, отопления.

Приливные электростанции (ПЭС) пока имеются лишь в нескольких странах – Франции, Великобритании, Канаде, России, Индии, Китае.

Солнечные электростанции (СЭС) работают более чем в 30 странах.

В последнее время многие страны расширяют использование ветроэнергетических установок (ВЭУ). Больше всего их в странах Западной Европы (Дания, ФРГ, Великобритания, Нидерланды), в США (Калифорния), в Индии, Китае.

В Дании работает более 4 тыс. ветроэнергетических установок, которые обеспечивают 4-5% общего производства электроэнергии. Предполагают, что к 2030 году эта доля возрастет до 25-30%, что позволит вдвое сократить выбросы углерода в атмосферу.

Перспективы использования альтернативных источников энергии во многом связаны с их экологической «чистотой».

Учитель предлагает ученикам сделать вывод:

Какие источники энергии по-прежнему занимают ведущее положение в мировой электроэнергетике и какие источники будут использовать в будущем?

Ученик: Вывод – Традиционные источники энергии по-прежнему занимают ведущее положение в мировой электроэнергетике. Однако за каждым новым кубометром газа или тонной нефти нужно идти все дальше на север или восток, зарываться все глубже в землю. Немудрено, что нефть и газ будут с каждым годом стоить всё дороже. Кроме того, природные ресурсы ограничены, и, в конце концов, человечество будет вынуждено перейти сначала на повсеместное использование атомной энергии, а потом полностью на энергию ветра, Солнца и Земли.

Учитель: Но почему сейчас повсеместно не используют экологически чистые, неисчерпаемые источники энергии? Заслушаем сообщение.

Ученик: Альтернативную энергию повсеместно можно будет использовать только тогда, когда традиционного топлива станет настолько мало, что его цена станет баснословно высокой; или когда экологический кризис поставит человечество на грань самоуничтожения. Уже сейчас можно существенно преуменьшить вероятность парникового эффекта и ликвидировать все экологически неблагоприятные районы за счёт использования чистой альтернативной энергии. Однако этого до сих пор не произошло из-за низкой рентабельности такого строительства. Никто не хочет вкладывать свои деньги в то, что сможет окупиться только через несколько столетий. Ведь подготовительные работы для использования любого альтернативного источника энергии стоят очень дорого, кроме того, они не всегда безопасны как для людей, так и для окружающей среды. Поэтому моментального введения в эксплуатацию «правильного» источника электричества ожидать в ближайшее время не стоит.

Учитель знакомит с Организациями, связанными с электроэнергетикой:

Евратом – Европейское Сообщество по Атомной Энергии

Интеграционная группировка 12 стран – членов Европейского Союза. Создано в 1958 году с целью объединения ресурсов ядерного сырья и атомной энергетики стран-участниц.

МАГАТЕ – Международное Агентство по Атомной Энергии

Создано в 1957 году для развития международного сотрудничества в области мирного использования атомной энергии. Объединяет 130 государств.

III. Проверка усвоения знаний.

Ученики выполняют тест

1. Укажите лидера по выработке электроэнергии в Африке.

2. Выделите страну, лидирующую по выработке электроэнергии на душу населения:

Мавритания, Ливия, Мали, Чад, Нигер.

3. Отметьте страну, структура электроэнергетики которой отличается от других стран:

Южная Корея, Литва, Бельгия, Италия, Франция.

4. Составьте пару:

ГЭС а) ЮАР, Германия, Австралия, США, Китай

ТЭС б) Франция, Япония, Швеция, Бельгия, Южная Корея

АЭС в) Канада, Норвегия, Новая Зеландия, Бразилия, Танзания, Непал, Шри-Ланка

5. Установите соответствие:

1. Бразилия а) Занимает 4 место по производству электроэнергии, доля ТЭС – 62%

2. Франция б) Занимает 10 место по производству электроэнергии, доля ГЭС – 93%

3. Россия в) Занимает 8 место по производству электроэнергии, доля АЭС – 77%

Ответы:

1. ЮАР 2. Ливия 3. Италия – ТЭС 4. ГЭС в) ТЭС а) АЭС б) 5. 1б 2в 3а

В течении урока группы получают дополнительные баллы за правильные ответы на поставленные вопросы, оцениваются ответ задания и тест, суммируются все оценки и среднее арифметическое – это оценка группы и каждого ученика.

infourok.ru

Урок географии по теме "Электоэнергетика мира"

Цели урока:

  1. Продолжить формирование ЗУН по предметам: читать карту, заполнять таблицу, работать с учебной литературой, строить диаграмму, делать выводы. Обеспечить в ходе урока ознакомление учащихся со структурой электроэнергетики, её проблемами и перспективами развития.
  2. Продолжить работу над развитием речи учащихся, их мышления, памяти и внимания.
  3. Воспитывать положительное отношение к предметам и знаниям. Продолжить формировать нравственные качества учащихся.

Учебно-воспитательные задачи:

  1. Показать развитие электроэнергетики как одной из отраслей авангардной тройки.
  2. Дать характеристику различных типов электростанций.
  3. В целях экологического воспитания показать влияние электроэнергетики на окружающую среду.

Оборудование: Карта “Электроэнергетика мира”. Таблицы: “Ведущие производители электроэнергии”, “Десять крупнейших ГЭС мира”. Атласы, учебники В.П. Максаковский “География - 10” М. Просвещение, 2005.; карточки-задания, калькуляторы, компьютеры, интерактивная доска, слайдовая презентация.

Тип урока: комбинированный.

Формы урока: коллективная, индивидуальная.

Режимы урока: экстраактивный, интраактивный, интерактивный.

Методы урока: метод контроля, исследовательский, объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый.

План урока:

  1. Организационный этап 4 мин.
  2. Повторение пройденного материала 8 мин.
  3. Изучение нового материала 33 мин.
  4. Практическая работа 38 мин.
  5. Заключительный этап 7 мин.

Ход урока

Учитель географии:

I. Организационный этап.

Сегодня у нас необычный урок – интегрированный урок географии и физики.

Тема урока: “Электроэнергетика мира”.

На уроках географии мы рассматриваем эту тему при изучении топливно-энергетического комплекса мира. На уроках физики при изучении тем: “Тепловые двигатели” и “Производство и передача электроэнергии”.

Готовясь к этому уроку, вы получили опережающее задание подготовить материал о различных видах электростанций мира.

Сегодня на уроке вы узнаете:

  • о состоянии мировой энергетики.
  • о различных типах электростанций.
  • о проблемах и перспективах отрасли.

На уроке научитесь:

  • анализировать диаграмму, выстроенную в заданном масштабе.
  • делать выводы о развитии отрасли.

Ваша работа будет успешной, если вы активно будете работать с учебником, дополнительным материалом и внимательно слушать выступления учащихся.

II. Повторение пройденного материала.

Индивидуальный опрос по темам:

1. Топливная промышленность.
2. Основные виды энергетических ресурсов.

Учитель физики:

3.Что вы узнали об энергии топлива на уроках физики?

III. Изучение нового материала.

Откройте тетради и запишите тему урока: “Электроэнергетика мира”

Изучать отрасль будем по плану:

1. Значение отрасли.
2. Объёмы выработки электроэнергии по странам мира.
3. Структура электроэнергетики (по видам электростанций).
4. Проблемы отрасли.
5. Перспективы развития - использование альтернативных источников энергии.

Учитель географии:

1. Значение отрасли.

В нашем цивилизованном обществе от энергии зависит всё, без неё не будет совершаться работа. Энергия может совершать иногда созидательную, а иногда разрушительную работу (например, атомная бомба).

Электроэнергетика-это ключевой элемент жизнеобеспечения стран. Без энергии хозяйство мертво, а жизнь страны невозможна. Даже изменение цен на отдельные энергоносители приводит к неожиданным последствиям в экономике. Так, энергетический кризис 1985г., когда нефтедобывающие страны (ОПЕК) подняли цены на нефть, привёл к потрясению всю мировую экономику.

Электроэнергетика – одна из отраслей авангардной тройки. Её роль заключается в обеспечении электроэнергией других отраслей хозяйства и населения. Её значение резко возросло в эпоху НТР в связи с развитием электронной промышленности и комплекса автоматизации производства. Производство и потребление электроэнергии растёт быстрыми темпами. Так в 1990 г. – 11,6 трлн. кВт? ч. в 2000г.- 16,4 трлн кВт? ч.

2. Объёмы выработки электроэнергии по странам мира.

По объёмам выработки электроэнергии развитые страны в значительной степени опережают развивающиеся страны.

- Среди регионов мира лидируют Северная Америка и западная Европа.
- Среди стран мира ведущими производителями электроэнергии являются (показать на карте):

“Ведущие производители электроэнергии” Таблица №1

Страна Выработка, млрд кВт*ч
1.США
2.Янония
3.Китай
4.Россия
5.Канада
6.ФРГ
7.Франция
8.Индия
9.Великобритания
10.Бразилия
3600
950
900
860
530
525
470
400
310
265

В составе “первой десятки” лидируют семь стран Севера и три страны Юга. По объёмам выработки электроэнергии на душу населения, безусловно, лидируют Норвегия, Канада, Швеция, США, Финляндия. Наименьший показатель - страны Африки, Китай, Индия.

Обратимся к учебнику за интересными фактами (ДТ [2] с. 165)

Учитель географии:

3. Структура электроэнергии.

Ребята, какие вы знаете традиционные типы электростанций?

- Ответ: ( ТЭС, ГЭС, АЭС)

Давайте обратимся к карте “Электроэнергетика мираПо круговой диаграмме видно, что:

а) В структуре выработки электроэнергии в мире первое место принадлежит ТЭС. Их доля составляет 63%
б) Второе место производства электроэнергии обеспечивает ГЭС. Их доля составляет 20%
в) Третье место принадлежит АЭС. Их доля составляет 17%

Сейчас мы будем заносить данные по традиционным видам электростанций в карточку №1. Приготовьтесь с ней работать. Внесите данные в графы тип электростанции и доля вырабатываемой ими электроэнергии.

К сегодняшнему уроку вы готовили рефераты о работе различных типов электростанций. Прослушаем учащихся, готовивших материал о ТЭС. По ходу выступлений докладчиков всем остальным надо будет заполнять карточку. Поэтому будьте предельно внимательны при заполнении колонки технико-экономические особенности.

Итак, слушаем материал о ТЭС, ГЭС и АЭС.

По ходу заполнения карточки идут дополнения учителей.

Учитель географии:

Десять крупнейших ГЭС мира.

Таблица №2

Название Страна Мощность, млн кВт*ч
Итайпу Бразилия-Парагвай 12,6
Гранд-Кули США 10,8
Гурии Венесуэла 10,3
Тукурун Бразилия 8,0
Саяно-Шушенская Россия 6.4
Корпус-Посадос Аргентина-Парагвай 6,0
Красноярская Россия 6,0
Ла-Гранд-2 Канада 5,2
Черчила-Фолз Канада 5,2
Кориндо Бразилия 5,0

Учитель физики:

Третье место принадлежит АЭС. В мире 450 атомных реакторов. Атомная энергетика обеспечена сырьём. К числу главных производителей уранового концентрата (U3 O8) относятся Канада, Австралия, Намибия, США и Россия.

Выступление учащихся об АЭС.

Карточка №1(ожидаемый результат)

Тип электростанции Доля вырабатываемой электроэнергии Технико-экономические особенности Крупнейшие электростанции
ТЭС 63% 1. Используют невозобновляемые ресурсы
2. Сильно загрязняют атмосферу
3. Воздействуют на водные ресурсы
4. Быстро строятся.
США, Китай, Россия, ФРГ, Польша, ЮАР, Нидерланды, Италия.
ГЭС 20% 1. Используют возобновляемые энергоресурсы
2. Производят самую дешёвую электроэнергию
3. Длительное время строительства
4. Меняют уровень грунтовых вод, что приводит к заболачиванию территории
Канада, США, Бразилия, Россия, Китай, Норвегия.
АЭС 17% 1. Создают опасность радиационного заражения
2. Производят дорогую электроэнергию
3. Неисчерпаемый запас топлива
США, Франция, Япония, ФРГ, Швеция, Россия, КНР, Канада, Великобритания, Украина.

Учитель географии:

4. Проблемы отрасли.

Итак, как вы поняли из выступлений, что основными проблемами электроэнергетики является:

1. Истощение запасов первичных энергоресурсов и их удорожание.
2. Загрязнение и разрушение природной среды.

Об этом более подробно расскажет наш эколог.

Эколог:

Проблема загрязнения и разрушения природной среды стоит очень остро. Тепловая электроэнергетика выбрасывает в атмосферу огромное количество вредных веществ (двуокись серы, окись азота, зола и т.д.), тем самым изменяется газовый состав атмосферы, повышается температура воды и воздуха.

Гидроэнергетика приводит к экологическим нарушениям при строительстве ГЭС: затоплению земель и нарушению водного баланса территории, гибели рыб, изменению режима рек и растительного покрова.

Возникновение атомной энергетики породило проблему захоронения отходов и аварий на АЭС.

Учитель физики:

5. Перспективы развития – использование альтернативных источников энергии.

Решение проблем, перечисленных нашим экологом и проблем истощения запасов минерального топлива, видится в переходе к энергосберегающей политике, к использованию альтернативных (нетрадиционных) источников энергии.

Какие вы знаете нетрадиционные типы электростанций?

Ответ: ПЭС, СЭС, ВЭС, ГеоТЭС

Давайте послушаем наших докладчиков и заполним карточку №2, внося в неё названия стран.

Карточка №2 (ожидаемый результат)

Приливные электростанции (ТЭС) Солнечные электростанции (СЭС) Ветровые электростанции (ВЭС) Геотермальные электростанции (ГеоТЭС)
Франция
Великобритания
Канада
Россия
Индия
Китай
Кислогубская
Работают в 30 странах мира
Франция
Испания
Япония
США
Крым
Западная Европа
Дания, ФРГ
Великобритания
Нидерланды
США, Индия
Китай
Север России
Страны Центральной Америки
Филиппины
Исландия
Камчатка (Паужетская ГТЭС)

Учитель географии:

Давайте обратимся к учебнику за справочным материалом о ВЭС стр. 166 и ГТЭС стр.166.

Международная транспортировка электроэнергии осуществляется с помощью магистральных ЛЭП.

Итак, вы узнали о состоянии мировой электроэнергетики, о различных типах электростанций и проблемах и перспективах отрасли.

А сейчас переходим ко второй части урока - практической работе.

IV. Практическая работа.

1. Постройте диаграмму, используя таблицу №1“Ведущие производители электроэнергии” в масштабе: в 0,5 см. 265 млрд кВт? ч Ответьте ,в каких странах электроэнергия развивается на собственном сырье, в каких на привозном?

2. Заполните карточку №3: “География промышленности”.

С помощью текста учебника (стр.130-131) заполните пропуски в предложениях.

(Ожидаемый результат).

1) Наиболее ярко ориентация на ТЭС выражена в таких “угольных ” странах, как Польша или ЮАР, и в таких “нефтяных” странах, как Саудовская Арав

urok.1sept.ru

Мировая энергетика. Часть I

Современная цивилизация существует в основном благодаря использованию огромного, по сравнению с более ранними временами, количества энергии в разнообразных машинах в широком смысле этого слова. Более того, потребление энергии человечества постоянно растёт. При этом энергия в годной к употреблению форме является ограниченным ресурсом, так что относительная доступность энергии оказывает серьёзное влияние на развитие как отдельных стран, так и цивилизации в целом.

Существует несколько организаций, ведущих регулярный статистический учёт производства и потребления энергии. В данной статье, в частности, используются данные Международного энергетического агентства (IEA). Выводы и прогнозы различных организаций часто цитируются, но при этом редко поясняется, каким образом и на каких принципах они строятся, что открывает простор для неверных интерпретаций. В данной статье мы постараемся исправить это упущение.

Первичная энергия

При учёте энергии возникает одна сложность — до потребления энергии в её конечной форме она проходит через цепочку преобразований, иногда довольно длинную. Электрочайник кипятит воду — происходит потребление энергии в форме тепла, преобразованной из энергии в форме электричества в сети. В свою очередь в эту форму энергия была преобразована из механической формы — энергии вращения турбин на электростанции, а та была получена из тепловой энергии пара, полученной путём сжигания какого-то топлива, то есть из потенциальной химической энергии. В таком, казалось бы, простом деле оказалось сразу пять этапов преобразования энергии; причём на каждом этапе часть энергии, конечно же, теряется, так что потребление энергии в конечной форме всегда существенно меньше, чем её производство. На каком этапе вести учёт?

В связи с описанной сложностью, в энергетической статистике фиксируется производство и потребление энергии по возможности ближе к началу цепочки, в форме так называемой первичной энергии. Отслеживается только два вида преобразования первичной энергии: электрогенерация, то есть производство электрической энергии, и теплогенерация, то есть производство тепловой энергии (без последующего преобразования в какую-либо другую форму). Дальнейшие преобразования энергии в статистике не учитываются.

Более подробно поясним понятие первичной энергии чуть позже, а пока перечислим виды источников первичной энергии:

Невозобновляемые, в том числе:

  • Ископаемое топливо, в том числе:
    • Нефть
    • Природный газ
    • Уголь
  • Атомная энергетика

Возобновляемые, в том числе:

  • Гидроэнергетика
  • Биотопливо/биомасса
  • Солнечная энергетика
  • Ветроэнергетика
  • Геотермальная энергетика и пр.

В нашем списке можно увидеть разделение источников на возобновляемые и невозобновляемые. Под возобновляемостью источника подразумевается его потенциальная неисчерпаемость в масштабах человеческой деятельности. Конечно, это разделение во многом условно. Так, например, ископаемое топливо на самом деле в недрах Земли формируется (то есть возобновляется) постоянно, просто делает оно это по меркам наших энергетических нужд настолько медленно, что пытаться его использовать возобновляемым способом совершенно бессмысленно. Более важный пример — это биотопливо, которое включает в себя такую банальную вещь как дрова. Источником дров, как известно, является лес, и его люди на самом деле легко могут исчерпать, так что возобновляемым он является только до определённой границы. Тем не менее, разделение это важное и часто используемое.

Для ископаемого и биологического топлива количество первичной энергии определяется очень просто: это удельная теплота сгорания, умноженная на массу топлива. Удельная теплота сгорания ископаемого топлива зависит от содержания в нём водорода: для метана, в котором на один атом углерода приходится четыре атома водорода, она равна 50 МДж/кг; для угля, в котором на один атом углерода приходится примерно ноль атомов водорода — около 30 МДж/кг; для нефти — примерно посередине. Понятно, что на практике теплота сгорания для разных сортов одного и того же топлива может быть несколько разной, и в статистике это, по возможности, учитывается.

Все остальные, нетопливные, источники энергии используются практически только для электро- и теплогенерации. Первичная энергия для них немного по-разному. В тех случаях, когда электричество вырабатывается из тепловой энергии, то именно она считается за первичную. Так происходит в атомной энергетике, а также на геотермальных и гелиотермальных электростанциях. Если же электричество генерируется напрямую из природного источника, то первичной считается собственно сама произведённая электроэнергия. Так происходит в гидро- и ветроэнергетике, а также фотовольтаике (вид солнечной энергетики).

Для измерения первичной энергии используются различные единицы. Мы будем использовать так называемую тонну нефтяного эквивалента (тнэ), равную 41,868 ГДж. Предполагается, что такое количество тепловой энергии выделяется при сгорании одной среднестатистической тонны нефти. Тысяча кубических метров природного газа содержит в среднем около 0,8 тнэ. Также одна тонна нефтяного эквивалента равна 11 630 киловатт-часов. Если вы знаете, сколько киловатт-часов у вас дома набегает за месяц по электрическому счётчику, то вы сможете представить себе, какое количество энергии содержит 1 тнэ.

Производство энергии: тепло- и электрогенерация

Примерно 40% первичной энергии сегодня используется в ходе тепло- и электрогенерации. Эти процессы рассматривают вместе по причине широкого применения в энергетике когенерации — совместного производства полезного тепла и электричества, например, на теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). ТЭЦ является разновидностью тепловой электростанции (ТЭС). ТЭЦ отличается тем, что на ней тепло отработанного пара передаётся в теплосеть, а на остальных ТЭС — в окружающую среду. За счёт этого коэффициент полезного действия (КПД) у ТЭЦ заметно выше и достигает 50-60%, по сравнению с 30-40% у обычных ТЭС. Но давайте рассмотрим по порядку имеющиеся сегодня в нашем распоряжении способы генерации электричества и тепла.

ТЭС существуют с конца 19 века и устроены довольно просто. За счёт сжигания топлива вода в котле превращается в пар с очень высокой температурой и давлением. Этот пар направляется на лопатки турбины и тем самым вращает её. Вращение передается на вал электрогенератора с закреплёнными на нём магнитами; вращающееся магнитное поле создаёт электрический ток в замкнутом проводнике в соответствии с законом электромагнитной индукции. Отработанный пар из турбины попадает в конденсатор, где охлаждается и превращается обратно в воду, которая затем снова поступает в котёл.

Выше описан принцип действия ТЭС с паротурбинной установкой. Существуют ещё и газотурбинные установки: в них турбину вращают непосредственно продукты сгорания топлива в виде потока раскалённых газов (таким образом, газовая турбина является двигателем внутреннего сгорания, а паровая — внешнего). Самый же высокий КПД достигается на комбинированной парогазовой установке, состоящей из двух двигателей в тандеме; в этой установке всё ещё горячие отработанные газы из газовой турбины используются для нагрева котла паровой турбины.

Вообще электрогенератору безразлично, что именно вращает его вал, так что комбинация любого теплового двигателя (в том числе поршневого) с электрогенератором составляет тепловую электростанцию того же типа, что и двигатель. Собственно говоря, принцип тот же и для большинства нетепловых электростанций: сначала с помощью какого-либо двигателя энергия из своей исходной формы преобразуется в механическую, а затем превращается в электрическую энергию с помощью электрогенератора.

Топливом для ТЭС служат уголь, природный газ и, гораздо реже, нефтепродукты (мазут или дизель). В газотурбинных и парогазовых ТЭС используется в основном природный газ; уголь используется практически только на ТЭС с паротурбинными установками. Существуют также ТЭС, работающие на биотопливе. Это могут быть отходы деревообработки или сельского хозяйства в виде прессованных гранул, а также биогаз — продукт жизнедеятельности бактерий, перерабатывающих различные биологические отходы, в том числе бытовые и канализационные.

На атомной электростанции (АЭС) в роли котла для создания пара высокого давления выступает ядерный реактор, использующий энергию распада ядер радиоактивных изотопов в ходе цепной реакции. Больше АЭС ничем принципиально не отличается от паротурбинной ТЭС — полученный пар поступает на турбину, и так далее. На АЭС также может быть реализована когенерация тепла и электричества, тогда получится атомная теплоэлектроцентраль — АТЭЦ. Ядерное топливо производится из урана, добываемого на соответствующих месторождениях с конечными запасами. Это означает, что атомная энергетика является невозобновляемым источником энергии.

Все остальные способы тепло- и электрогенерации используют возобновляемые источники энергии. Так, на гидроэлектростанции (ГЭС) вал электрогенератора вращает, как нетрудно догадаться, гидротурбина. В свою очередь последняя вращается за счёт энергии напора воды. Плотина на ГЭС нужна для того, чтобы создать необходимый перепад высот. Если уклон реки достаточно велик (как зачастую бывает в горах), то можно обойтись и без плотины.

На солнечных электростанциях, как правило, используется явление фотоэлектрического эффекта: частицы света (фотоны) определённой энергии (длины волны) могут выбивать электроны из атомов определённым образом организованного вещества (обычно полупроводниковые фотоэлементы, собранные в солнечные батареи). Такая технология называется ещё фотовольтаикой. Она выгодно отличается от других способов производства электроэнергии полным отсутствием движущихся деталей — энергия солнечного излучения напрямую преобразуется в электрическую, минуя стадию механической энергии.

Другая разновидность солнечной энергетики — это гелиотермальные электростанции, на которых энергия солнца собирается в виде тепла и используется опосредованно для электрогенерации по принципу обычных ТЭС. Для сбора солнечной энергии обычно применяются системы линз и зеркал — это так называемые солнечные электростанции концентрирующего типа (CSP).

Ветряные электростанции преобразуют в электричество механическую энергию вращения лопастей ветрогенератора под действием ветра. Ветрогенератор вполне ожидаемо состоит из ветротурбины и электрогенератора. Циркуляция атмосферы Земли, то есть ветер, существует в основном из-за неравномерного нагрева земной поверхности Солнцем. Следовательно, как и солнечная электростанция, ветрогенератор использует возобновляемую энергию Солнца.

Существуют также геотермальные электростанции, устроенные аналогично тепловым, но использующие для нагрева котла энергию горячих подземных вод. Тепло геотермальных источников можно использовать и напрямую для обогрева. Из-за того, что температура подземных вод сравнительно невелика, КПД геотермальных электростанций довольно низок — всего около 10%.

Наконец, приливные и волновые электростанции используют, соответственно, энергию морских приливов/отливов и волн. В совокупности эти способы получения электроэнергии можно назвать морской энергетикой.

В 2013 году всего в мире было сгенерировано и потреблено 23318 тераватт-часов (или 2008 млн тнэ) электроэнергии, а также 354 млн тнэ теплоэнергии; в сумме тепла и электричества получается 2362 млн тнэ. При этом было израсходовано 5115 млн тнэ первичной энергии в различных формах. Таким образом, средний КПД тепло- и электрогенерации (отношение произведённой энергии к первичной) составил 46%.

На рисунке 1 приведена диаграмма использования различных видов первичной энергии для тепло- и электрогенерации. Из диаграммы видно, что ископаемое топливо (то есть уголь, нефть и природный газ) составляет три четверти затрачиваемой в этих целях первичной энергии. Оставшаяся четверть приходится на атомную и возобновляемую энергетику.

Рисунок 1. Использование первичной энергии по источникам для тепло- и электрогенерации в 2013 году (всего 5115 млн тнэ).

Однако если посмотреть на диаграмму распределения по источникам собственно самой произведённой электроэнергии (рисунок 2), то картина будет заметно отличаться в силу того, что разные способы электрогенерации имеют разный КПД (в смысле отношения произведённой электроэнергии к первичной). Так, КПД фотовольтаики, а также гидро- и ветроэнергетики в рамках энергетической статистики считается равным 100%: как уже говорилось, под первичной энергией у этих источников понимается собственно полученная электроэнергия. Практически по всем остальным источникам — первичной энергией является тепло, которое преобразуется в электрическую энергию через механическую. Электрический КПД этого процесса зависит от типа используемого теплового двигателя и достигаемой температуры, и составляет в среднем около 30—40%. Кроме того, из этих источников производится также и полезное тепло, которое в данные рисунка 2 не включено.

Рисунок 2. Произведенная электроэнергия по источникам в 2013 году (всего 2008 млн тнэ или 23318 ТВт*ч).

В итоге на рисунке 2 доля гидроэнергетики выросла до 16%, а доля ветроэнергетики стала, по крайней мере, заметной — 3%. Доля солнечной энергетики всё ещё прячется среди 1% «прочих». Для нас, конечно, важнее именно то, какую долю произведённой электроэнергии нам даёт тот или иной источник, поэтому в диаграмме на рисунке 2 больше практического смысла, чем в диаграмме на рисунке 1. А несколько неочевидным понятием первичной энергии удобно пользоваться, если необходимо, например, занизить значение возобновляемых источников. Но это вовсе не означает, что понятие плохое и ненужное. Дело в том, что на тепло- и электрогенерацию тратится лишь около двух пятых используемой во всём мире первичной энергии; остальную мы расходуем другими способами.

Потребление первичной энергии

На рисунке 3 приведена схема мирового потребления энергии в 2013 году с выделением промежуточного этапа тепло- и электрогенерации. На схеме видно, что всего на все нужды за год было израсходовано 13559 млн тнэ первичной энергии. В том числе 5115 млн тнэ первичной энергии было израсходовано на тепло- и электрогенерацию, что дало в результате 2362 млн тнэ готовой к потреблению тепло- и электроэнергии, а 2753 млн тнэ энергии было потеряно в процессе генерации. В так называемом энергетическом секторе — на добычу и переработку энергоносителей, производство энергии, преобразование энергии из одного вида в другой, а также транспорт энергии в виде тепла и электричества — было израсходовано 1686 млн тнэ энергии, в том числе 1291 млн тнэ первичной энергии и 395 млн тнэ вторичной, то есть сгенерированного тепла и электричества. Оставшиеся 7153 млн тнэ первичной энергии было потреблено в различных секторах экономики другими способами; с учётом 1967 млн тнэ вторичной (сгенерированной) энергии общее конечное потребление энергии составило 9120 млн тнэ.

Рисунок 3. Схема мирового потребления энергии по источникам в 2013 году. Все значения в млн тнэ.

Пройдёмся более подробно по секторам потребления энергии в разрезе её источников.

Название сектора «промышленность» говорит само за себя. Энергия в этом секторе в основном потребляется в металлургической, химической и нефтехимической промышленности, а также при производстве строительных материалов (цемента) и целлюлозно-бумажном производстве. Однако потребление энергии при перевозке товаров, а также добыче и переработке ископаемого топлива сюда не входит. Кроме того, потребление энергоносителей относится к данному сектору только в том случае, когда они используются именно как энергоносители, а не как сырьё или исходный материал для производства.

Ископаемое топливо в промышленности используется в основном для нагрева, то есть когда технология производства требует высокой температуры. Известный всем пример — выплавка металлов. Нагрев необходим и при производстве цемента (барабанные печи), а также на определённых этапах химического и нефтехимического производства. Кроме того, использование нефтепродуктов в качестве топлива для строительной и другой специальной техники тоже отражается в данном секторе. Биоэнергетика в промышленном секторе — это, в основном, утилизация древесных отходов в лесозаготовительной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности.

Транспортный сектор включает в себя потребление энергии в дорожном, воздушном, водном, железнодорожном и трубопроводном транспорте. К этому сектору не относится потребление топлива техникой, основным назначением которой является не перевозка пассажиров и грузов, а другая деятельность, например, строительство, добыча полезных ископаемых, лесозаготовки, рыболовство и т. п. Около 40-50% энергии в данном секторе потребляется легковыми автомобилями.

В транспортном секторе ожидаемо более 90% энергии даёт нефть, то есть топливные нефтепродукты: бензин, дизельное топливо, керосин, мазут и пр. Большая часть оставшегося — это природный газ в различных формах. Применение биотоплива и электроэнергии на сегодняшний день едва заметно, несмотря на то, что, в частности, электровозы в железнодорожном и трамваи с троллейбусами в городском транспорте достаточно широко применяются уже много десятков лет.

В сектор с не вполне прозрачным названием «здания» включается энергия, потраченная в жилых и разного рода общественных (но не промышленных) зданиях в целях обогрева, охлаждения, горячего водоснабжения, освещения, а также для работы бытовых приборов и оборудования для приготовления пищи. Около 40-45% произведённой тепло- и электроэнергии расходуется именно в этом секторе, больше, чем в каком-либо другом. Сравнительно высокая доля природного газа объясняется, очевидно, применением кухонного газа. Также в данном секторе потребляется более 60% всей первичной биоэнергии. В основном это древесное и другое твёрдое биотопливо, очень широко используемое, в частности, в традиционных обществах так называемых развивающихся стран. Таким образом, на сегодняшний день под модным словом «биоэнергетика» скрываются, по большей части, дрова и сухой навоз.

Наконец, в сектор «прочее» входит потребление энергии в сельском хозяйстве и подобных ему отраслях (рыболовство, лесное хозяйство). В этом же секторе учитывается использование ископаемого топлива не для получения энергии, а в качестве сырья для производства смазочных материалов, асфальта, растворителей, продуктов химической и нефтехимической промышленности и т. д. В этом секторе расходуется в основном нефть, причём сюда приходится довольно значительная часть её общего потребления — около 16%.

Использование тепло- и электроэнергии во всех секторах достаточно прозрачно. Отметим лишь, что около 16% произведённой электроэнергии (331 млн тнэ) тратится в энергетическом секторе на добычу и переработку ископаемого и ядерного топлива, а также теряется при передаче по электрическим сетям. Аналогичные потери происходят и при передаче тепловой энергии по теплосетям. Данный расход энергии включён на схеме в так называемый «энергетический сектор».

В этом же «энергетическом секторе» учитываются затраты энергии на добычу и переработку ископаемого топлива, производство биотоплива, преобразование топлива из одной формы в другую (сжижение газа и угля, преобразование газа в жидкость, газификация угля и нефти), коксование угля, а также потери при транспортировке и хранении газа, нефти, угля и биотоплива.

Рисунок 4. Мировое потребление первичной энергии в 2013 году по источникам.

На рисунке 4 приведено распределение мирового потребления первичной энергии по источникам в соответствии со схемой на рисунке 3. Таким образом, в целом сегодня человечество получает более 80% первичной энергии из ископаемого топлива (то есть угля, нефти и природного газа), и более 85% — из невозобновляемых источников (то же, плюс атомная энергетика). На возобновляемые источники пока что приходится менее 15% первичной энергии. При этом следует помнить, что, с одной стороны, ряд возобновляемых источников (гидроэнергетика, ветроэнергетика, фотовольтаика) по определению имеют стопроцентный КПД, что резко увеличивает их значимость с точки зрения конечного потребления. А с другой стороны, биоэнергетика, составляющая две трети всех возобновляемых источников и 10% общего потребления первичной энергии, по большей части присуща неиндустриальным обществам; поэтому вряд ли стоит связывать её с инновационностью и продвинутостью, приписываемой прочим возобновляемым источникам энергии.

О том, какие существуют прогнозы в отношении мировой энергетики, расскажем в следующей части.

22century.ru

Методическая разработка по географии (10 класс) на тему: Урок "Электроэнергетика мира" по экономической географии в 10 классе

Разработка урока по экономической

и социальной географии мира по теме:

«Электроэнергетика мира»

Основные требования к знаниям и умениям учащихся по данной теме:

Учащийся должен знать: что входит в состав топливно-энергетического комплекса. Этапы и пути развития мировой энергетики. Нефтяная, газовая, угольная промышленность основа мировой энергетики.

Учащиеся должны уметь: показывать районы добычи и размещения нефтяной, газовой, угольной промышленности. Страны импортеры и экспортеры нефти, угля и газа. Объяснять причины энергетической проблемы. Описывать отрасли нефтяной, угольной, газовой промышленности.

Цели урока: Дать комплексную характеристику различным типам электростанций и размещения их по регионам мира.

Основные задачи: Знать: ведущие страны по выработке электроэнергии на различных типах электростанций. Абсолютный и душевой показатель производства электроэнергии. Использование нетрадиционных источников энергии. Возникновение проблем экологических, связанных с работой различных типов электростанций.

На уроке ставятся следующие задачи: обучающие, развивающие, продолжить развитие умения выделять причинно-следственные связи, продолжить формировать умения работать с картами атласа, контурными картами самостоятельно и воспитательные задачи – формирование экологической культуры.


Структура урока:

1. Урок комбинированный. Непосредственно связан с предыдущей темой.

2. Учащиеся должны уяснить факторы размещения, типы электростанций по регионам мира. Их преимущества и недостатки. Лидирующие страны по производству электроэнергии.

3. Главные задачи учитываются при реализации. На уроке работают с различным материалом. Должны реализовываться дидактические принципы: доступность, научность, проблемность.

Методы: исследования, частично-поисковый, сравнительный, проблемный.

Формы обучения: индивидуальная, коллективная.

Ход урока:

1.        Организационный этап.

2.        Подготовка учащихся к работе на основном этапе. Закрепление предыдущей темы.

3.        Этап усвоения новых знаний и способов действий.

4.        Подведение итогов.

I. За последние два столетия топливно-энергетическая промышленность прошла 2 этапа.

Вопрос учащимся: Какие?

Ответ:        1. Угольный

2. Нефтегазовый 70-е годы.

Энергетический кризис

Вопрос учащимся: Чем он был вызван?

Ответ:        Борьба нефтегазовых стран за свои ресурсы, которая привела к повышению цены на экспортируемую ими нефть в 15-20 раз.

3 этап – переходный от использования исчерпаемых ресурсов минерального топлива к энергетике, базирующаяся прежде всего на возобновимых и неисчерпаемых ресурсах.

Вопросы для проверки усвоения предыдущей темы

1.        Дать характеристику:

а) угольной

б) газовой

в) нефтяной промышленности.

Основные районы добычи и запасов.

Страны экспортеры и импортеры угля, нефти, газа.

2.        Как можно решить существующую энергетическую проблему?

II. НОВАЯ ТЕМА

Электроэнергетика — одна из отраслей топливно-энергетической промышленности. Электроэнергетика производится на электростанциях различного типа: ТЭС, ГЭС, АЭС.

Вклад отдельных регионов в электроэнергетику мира неравномерен. По общей выработке их можно расположить в порядке действия: Северная Америка, Зарубежная Европа, Зарубежная Азия, СНГ, Латинская Америка, Африка, Австралия.

На экономически развитые страны 80 % мировой выработки 20% на развивающиеся.

Десятка стран по выработке электроэнергии, работа с атласом с. 16. 1) США 2) Россия 3) Япония 4) Китай 5) Германия 6) Канада 7) Франция 8) Великобритания 9) Украина 10) Индия.

Средний душевой показатель производства электроэнергии: 2140 КВт/ч


Душевой показатель колеблется от 29 тыс. КВт/ч (Норвегия) до 350 КВт/ч (Индия, Китай) Почему?*

Весь мир 11000 млрд. КВт ч

ТЕПЛОВЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Тепловые электростанции могут использовать различные виды топлива. Стоимость и время для строительства невелики, но они используют невозобновимые энергетические ресурсы (уголь, торф, сланцы, нефть).

Размещение ТЭС зависит от качества топлива. При использовании низкокачественного топлива, которое невыгодно перевозить на большие расстояния, создаются непосредственно в районах добычи.

Доля ТЭС в мире 63%

СНГ – 75 %

Зарубежная Европа- 55%

Зарубежная Азия – 69 %

Африка-81%

Латинская Америка – 23 %

Австралия и Океания – 79 %

Северная Америка – 66 %

РАБОТА УЧАЩИХСЯ В ГРУППАХ

I. Группа

1)Факторы размещения ТЭС Вопросы: 2) Лидирующие страны по количеству ТЭС.

II. Группа ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Вопрос: указать страны, где велика доля ГЭС, на каких реках построены? (атлас)

1) Бразилия (Амазонка)

2) Парагвай (Парана)

3) Гондурас, Перу (Амазонка)

4) Колумбия (Ориноко)

5) Кения (Нил)

6) Габон (Нигер)

7) Швеция (Лулсэльвен)

8) Канада (Маккензи)

9) США (Миссисипи)

10) Новая Зеландия

По абсолютным показателям лидируют: Канада, США, Бразилия, Россия.

Главное достоинство ГЭС – использование возобновимого вида энергоресурсов.

Самая дешевая электроэнергия. Но крупные ГЭС очень дороги и долго строятся (15-20 лет).

Их работа требует создания крупных водохранилищ (вода, проходящая через турбину становится мертвой). Перспективно создание ГЭС на малых реках.

III. Группа АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

При использовании ядерного топлива (уран, плутоний). Из 1 кг. выделяется столько же энергии, сколько образуется при сжигании 300 т. угля.

На долю атомных электростанций приходятся 17% выработанной энергии. Построены более чем в 30 странах.

• Вопрос: В каких регионах мира строятся АЭС?

• Указать: Лидирующие страны (Франция, Бельгия, Корея, США) работа с атласом.

Все эти страны имеют «полный ядерный цикл», то есть сложные дорогостоящие предприятия по подготовке ядерного топлива, сами АЭС и схему уничтожения или переработки радиоактивных отходов.


ВМЕСТЕ С УЧИТЕЛЕМ СОЗДАЕТСЯ СХЕМА «АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ»

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

США                                Канада                        Запад Мексики        Исландия

Франция                        Россия                                Новая Зеландия        Камчатка

(гелеостанция на                 США                                Франция

солнечных батареях)         Дания                                США

позволяет снизить                 пассаты полярно-

энергопотребление                восточнеые муссоны)

ТЭС %

ГЭС %

АЭС %

МИР

63

20

17

СНГ

75

13

12

Зарубежная Европа

55

15

30

Зарубежная Азия

69

18

13

Африка

81,

17

12

Северная Америка

66

18

16

Латинская Америка

23

75

2

Австралия и Океания

79

21

-

ЗАДАНИЕ НА ДОМ

1. Обозначить в к/к крупнейшие ТЭС, ГЭС, АЭС.

2. Выписать страны.

а) обеспечивающие себя своим топливом;

б) ориентируемые на привозное сырье.

СОСТАВИТЬ ТАБЛИЦУ

Преимущества

Недостатки

ТЭС

ГЭС

АЭС

ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ.

ПРОВЕДЕНИЕ ТЕСТОВОГО КОНТРОЛЯ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ УСВОЕНИЯ МАТЕРИАЛА.

ТЕСТ

I вариант                                        II вариант

1. Кувейт                                        1. Мексика

2.Бразилия                                        2. Франция

3.Астралия                                        3. Норвегия

4. Корея                                        4. Индонезия

5. Исландия                                5. Нидерланды

6. Финляндия                                6. Япония

7. Китай                                        7. Саудовская Аравия

8. Нет такой страны                        8. Нет такой страны

ВОПРОСЫ

1. Страны являются членами ОПЕК.

2. Экспортеры каменного угля.

3. Экспортеры нефти.

4. Более 50% энергии вырабатывают на АЭС.

5. Построили крупные геотермальные источники.

6. Имеют приливные электростанции.

7. Являются главными экспортерами электроэнергии БАЛЛЫ

I вариант 9-10-«5» 7-8 -«4» 5 – 6 – «З»

II вариант 10-11-«5» 8-9 – «4» 6-7 – «З»

nsportal.ru

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о