Відповіді до підручника: Стр.140

Електроенергетика

ПЕРЕВІРЯЄМО СЕБЕ, завдання 1

Паливно-енергетичний баланс — це система показників, що відображає надходження (власне виробництво та імпорт) і використання (споживання, експорт, втрати) усіх видів енергії в країні за певний період. Він показує: 1) джерела надходження енергії (видобуток вугілля, нафти, газу, атомна, гідро- та відновлювана енергія, імпорт); 2) напрями її використання (споживання в промисловості, транспорті, побуті, експорт енергоносіїв, технологічні втрати).

ПЕРЕВІРЯЄМО СЕБЕ, завдання 2

Коротко наводимо типи електростанцій, приклади й головні чинники їх розміщення.
- ТЕС (КЕС, ТЕЦ): приклад — Бурштинська ТЕС, Трипільська ТЕС. Розміщують біля покладів палива (вугільні басейни, газопроводи) або великих міст і річок (потрібна вода для охолодження й споживачі електроенергії та тепла).
- АЕС: приклад — Рівненська, Хмельницька АЕС. Будують у сейсмічно стабільних районах, подалі від дуже густонаселених територій, обов’язково з доступом до потужних водних ресурсів для охолодження.
- ГЕС: приклад — ДніпроГЕС, Київська ГЕС. Потребують повноводних річок і перепаду висот, можливості спорудження греблі та водосховища.
- ГАЕС: приклад — Дністровська ГАЕС. Розміщують у районах, де можна створити верхній і нижній водосховища та де потрібне регулювання пікових навантажень.
- СЕС: приклад — сонячні електростанції на півдні України. Ставлять у місцевостях із високою сонячною радіацією й великою кількістю ясних днів.
- ВЕС: приклад — вітропарки в степових і прибережних районах. Розміщують там, де дмуть сильні й відносно постійні вітри (узбережжя морів, гірські перевали, відкриті рівнини).
- Біоелектростанції: приклад — станції, що спалюють деревину чи солому в аграрних районах. Їх доцільно будувати поблизу джерел біомаси (ліси, великі сільськогосподарські підприємства).

ПЕРЕВІРЯЄМО СЕБЕ, завдання 3

Основу енергетичної системи України становлять атомні електростанції (вони дають понад половину електроенергії) та теплові електростанції/теплоелектроцентралі. Важливу додаткову роль відіграють гідро- та гідроакумулювальні електростанції; частка сонячних і вітрових електростанцій швидко зростає.

ПЕРЕВІРЯЄМО СЕБЕ, завдання 4

Широкомасштабне вторгнення Росії призвело до окупації Запорізької АЕС і зупинки її роботи, підриву греблі Каховської ГЕС та пошкодження ДніпроГЕС, руйнування більшості теплових електростанцій, втрати частини сонячних і вітрових станцій на окупованих територіях. Це спричинило дефіцит електроенергії, відключення споживачів, але водночас прискорило приєднання України до європейської енергосистеми та розвиток децентралізованої, більш стійкої енергетики (мобільні станції, резервні джерела живлення).

ПЕРЕВІРЯЄМО СЕБЕ, завдання 5

Головні напрями змін: 1) перехід від викопного палива до відновлюваних і невичерпних джерел енергії (сонця, вітру, води, геотермальної енергії) та скорочення вуглецевих викидів; 2) розвиток технологій накопичення енергії (ГАЕС, великі акумуляторні системи), щоб згладжувати піки споживання; 3) децентралізація генерації — поява багатьох малих СЕС, ВЕС і біоелектростанцій замість кількох гігантських електростанцій; 4) розбудова «розумних» мереж, які автоматично керують потоками енергії й підвищують надійність енергосистеми.

ДОСЛІДЖУЄМО СВІТ НАВКОЛО НАС — проєкт «Моя історія світла»

Приблизний зміст групового проєкту.
1. Вступ. Коротко пояснюємо, що таке блекаут і чому він став частиною нашого досвіду.
2. Наші способи пристосування:
- резервне освітлення: ліхтарики на батарейках, велика кількість свічок, налобні ліхтарі;
- зберігання енергії: павербанки, акумуляторні станції, заряджені завчасно; використання автомобільного інвертора для заряджання гаджетів;
- альтернативні джерела: невеликі сонячні панелі для заряджання телефонів, спільний із сусідами бензиновий генератор для ліфта чи насоса;
- побутові рішення: термоси для гарячої води, багатошарове тепле одягання, утеплення вікон, планування «годин свічок» для домашніх справ і навчання.
3. Як досвід блекаутів змінив наше ставлення до електроенергії:
- почали сприймати світло не як «щось само собою», а як ресурс, який треба берегти;
- уважніше ставимося до безпеки (обережність із свічками, правильне використання генераторів і подовжувачів);
- завжди тримаємо запас батарейок, павербанків, заряджаємо техніку завчасно.
4. Що ми тепер робимо інакше:
- вимикаємо світло в порожніх кімнатах, не залишаємо прилади в режимі очікування;
- замінили лампи на світлодіодні, користуємося енергоощадною технікою, плануємо прасування та прання на години, коли є світло;
- маємо «тривожний енергетичний набір»: ліхтарик, павербанк, подовжувач, зарядні кабелі.
5. Узагальнення цікавих прикладів винахідливості (які показати в презентації, відео або коміксі):
- саморобний ліхтарик із банки та свічки;
- заряджання телефону від велосипедного генератора;
- спільний «енергетичний пункт» у під’їзді з подовжувачами й зарядками;
- креативні способи проводити час без електрики (настільні ігри, читання, співи).

УСТАНОВЛЮЄМО ЗАКОНОМІРНОСТІ — STEM-проєкт «Мій автономний дім»

1. Визначення середнього місячного споживання.
- Виписуємо з платіжок споживання електроенергії за кілька останніх місяців: E₁, E₂, …, Eₙ (у кВт·год).
- Обчислюємо середнє значення:
E_сер = (E₁ + E₂ + … + Eₙ) / n.
Наприклад, якщо за 3 місяці спожито 280, 320 і 300 кВт·год, то:
E_сер = (280 + 320 + 300) / 3 = 900 / 3 = 300 кВт·год.

2. Вибір основних джерел автономної енергії.
Для будинку в помірному кліматі України доцільна така комбінація:
- дахова сонячна електростанція (СЕС) як основне джерело (сонячних днів достатньо, є площа даху);
- акумуляторна батарея для накопичення енергії на вечір і ніч;
- невеликий бензиновий або дизельний генератор як резерв на похмурі дні та в періоди великого споживання.
Якщо йдеться про квартиру, можна обмежитися портативною СЕС (переносна панель на балконі) + акумуляторна станція (інвертор + акумулятор) без стаціонарного генератора.

3. Розрахунок сумарної потужності приладів.
Обираємо прилади, які мають працювати одночасно в автономному режимі, і складаємо їхні потужності (за паспортом приладу):
- холодильник — 200 Вт;
- освітлення декількох кімнат світлодіодними лампами — 80 Вт;
- роутер — 20 Вт;
- ноутбук — 60 Вт;
- заряджання телефонів — приблизно 60 Вт.
Сумарна потужність:
P_сум = 200 + 80 + 20 + 60 + 60 = 420 Вт.
Тоді:
- інвертор беремо з запасом (не менш як 1,5–2·P_сум), тобто близько 800–1000 Вт;
- якщо хотіли б автономну роботу цієї групи приладів 5 годин, добова енергія:
E_добова = P_сум · t = 420 Вт · 5 год = 2100 Вт·год = 2,1 кВт·год.
Отже, ємність акумуляторів має бути не менш ніж 2,5–3 кВт·год (із запасом), а сумарна потужність сонячних панелей — близько 1–1,5 кВт (щоб за світловий день зарядити акумулятори й живити частину навантаження напряму).

4. Схема підключення компонентів.
Словесно схема має такий вигляд:
- сонячні панелі та/або генератор → контролер заряду → акумулятор(и) → інвертор → електрощиток → споживачі (освітлення, холодильник, роутер, розетки для заряджання техніки).
- Ланцюг генератора може подавати енергію безпосередньо на інвертор або через окремий вхід, передбачений виробником (обов’язково з автоматичним вимикачем та захистом).
- Частина приладів (наприклад, освітлення аварійних зон) може бути під’єднана до 12/24 В безпосередньо від акумуляторів через окремий запобіжник.

5. Заходи економії енергії та розрахунок відсотка економії.
Можливі заходи:
- замінити усі лампи розжарювання на LED (споживання на освітлення зменшується приблизно у 4–5 разів);
- вимикати прилади з розеток, щоб уникати «прихованого» споживання в режимі очікування;
- користуватися енергоощадною побутовою технікою (клас А++ і вище);
- по можливості переносити енергоємні процеси (прання, прасування) на денний час, коли працює СЕС.
Розрахунок відсотка економії робимо за формулою:
- нехай початкове середнє споживання — E₀, а після впровадження заходів — E₁;
- тоді відсоток економії:
%економії = (E₀ − E₁) / E₀ · 100 %.
Приклад: якщо E₀ = 300 кВт·год, а після заходів E₁ = 230 кВт·год, то
%економії = (300 − 230) / 300 · 100 % = 70 / 300 · 100 % ≈ 23,3 %.
Отже, система стала майже на чверть ефективнішою за споживанням.