Zadanie 26
Matura z geografii, maj 2026, poziom rozszerzony
Wymaganie: XII. Przemysł i usługi — źródła energii, energetyka odnawialna, elektrownie wodne i ich rodzaje, czynniki lokalizacji elektrowni, bilans energetyczny kraju, magazynowanie energii. VI. Hydrosfera — pływy morskie i ich wykorzystanie gospodarcze.
Treść zadania
Na fotografii przedstawiono elektrownię szczytowo-pompową funkcjonującą w Polsce na Pojezierzu Pomorskim (zbiornik górny na wzniesieniu, rurociągi na stoku, budynek elektrowni nad jeziorem).
Tekst źródłowy. Elektrownia pływowa o mocy 240 MW u ujścia rzeki Rance we Francji jest najstarszą elektrownią tego typu na świecie. Uruchomiona w 1966 roku, stanowi źródło energii dla regionu Bretanii. Na rzece zlokalizowano zaporę z przepustami otwieranymi i zamykanymi wraz z przypływami i odpływami, tak aby wykorzystać potencjał pływów. Zainstalowano 24 turbiny produkujące 550 GWh rocznie.
Budowę elektrowni pływowej rozważa się u ujścia rzeki Mersey w Liverpoolu. Jako przewidywalne źródło energii odnawialnej może stanowić alternatywę dla innych rodzajów energetyki odnawialnej, w których produkcja zależy od warunków pogodowych.
Bilans energii elektrycznej w Polsce w 2022 r. (GWh):
| Wyszczególnienie | Wartość |
|---|---|
| Przychód | 194 986 |
| ze źródeł krajowych — produkcja | 179 748 |
| w tym elektrownie cieplne | 134 657 |
| wodne (w tym szczytowo-pompowe), wiatrowe i słoneczne | 31 108 |
| import | 15 238 |
| Rozchód | 194 986 |
| zużycie krajowe | 169 260 |
| zużycie w elektrowniach szczytowo-pompowych | 1 501 |
| zużycie bezpośrednie | 167 759 |
| w tym gospodarstwa domowe | 25 860 |
| eksport | 16 915 |
| straty i różnice bilansowe | 8 811 |
Polecenie (0–3). Przedstaw dwie różnice w zakresie przyrodniczych czynników lokalizacji między elektrownią na fotografii a typem elektrowni opisanym w tekście, a następnie wyjaśnij, dlaczego elektrownie szczytowo-pompowe nie tylko są składnikiem przychodu, lecz także przyczyniają się do zużycia energii elektrycznej podanego w tabeli.
Źródło: arkusz CKE MGEP-R0-100-2605. Otwórz oryginalny PDF
Rozwiązanie
Dwie różnice w przyrodniczych czynnikach lokalizacji (wystarczą dowolne dwie):
Położenie względem morza. Elektrownie pływowe muszą być lokalizowane na wybrzeżu morza, u ujścia rzek (w estuariach), natomiast elektrownie szczytowo-pompowe mogą powstawać w głębi lądu, z dala od morza.
Amplituda pływów. Elektrownie pływowe wymagają akwenu o dużej amplitudzie pływów (co najmniej ok. 5 m), a dla elektrowni szczytowo-pompowych wielkość pływów nie ma żadnego znaczenia.
Deniwelacje terenu. Elektrownie szczytowo-pompowe wymagają obszaru o dużych deniwelacjach — różnicy wysokości między zbiornikiem górnym a dolnym; przy elektrowniach pływowych deniwelacje terenu nie mają znaczenia.
Wyjaśnienie — dlaczego elektrownia szczytowo-pompowa jest jednocześnie źródłem i odbiorcą energii:
Elektrownia szczytowo-pompowa działa w dwóch trybach:
W godzinach nocnych (dolina zapotrzebowania) — gdy w sieci jest nadwyżka taniej energii, elektrownia pobiera energię z sieci, aby pompami przetłoczyć wodę ze zbiornika dolnego do górnego. Wtedy jest odbiorcą energii i pojawia się w tabeli jako zużycie (1 501 GWh).
W godzinach szczytu zapotrzebowania — woda spływa ze zbiornika górnego do dolnego, napędzając turbiny, które produkują energię elektryczną. Wtedy elektrownia jest wytwórcą i wchodzi do przychodu (w pozycji „elektrownie wodne, wiatrowe i słoneczne").
Elektrownia szczytowo-pompowa nie jest więc źródłem energii, lecz jej magazynem. W procesie traci ok. 20–30% energii (sprawność cyklu ok. 70–80%), a mimo to jest opłacalna, bo pozwala kupować energię tanio w nocy i sprzedawać drogo w szczycie oraz stabilizuje pracę systemu elektroenergetycznego.
Klucz wymaga różnic w czynnikach PRZYRODNICZYCH. Odpowiedzi typu „w Polsce nie ma tradycji budowy elektrowni pływowych" albo „to droższa inwestycja" nie punktują — to czynniki pozaprzyrodnicze.
Różnica musi być sformułowana jako przeciwstawienie. Napisanie samego „elektrownie pływowe leżą nad morzem" to za mało — trzeba dopisać, czym różni się pod tym względem elektrownia szczytowo-pompowa („a szczytowo-pompowe mogą leżeć w głębi lądu").
Punktacja jest wieloskładnikowa. 2 różnice + wyjaśnienie = 3 pkt; 1 różnica + wyjaśnienie = 2 pkt; 2 różnice bez wyjaśnienia = 2 pkt; samo wyjaśnienie = 1 pkt. Warto napisać wszystkie części.
Elektrownia szczytowo-pompowa to magazyn, nie źródło energii. Zużywa więcej energii, niż wytwarza — bilans netto jest ujemny. Jej sens gospodarczy to wyrównywanie dobowych wahań zapotrzebowania i stabilizacja systemu, a nie produkcja.
Polska nie ma warunków dla energetyki pływowej. Amplituda pływów na Bałtyku wynosi kilka centymetrów — Bałtyk to morze śródlądowe, prawie odcięte od oceanu. Dlatego elektrownie pływowe u nas są niemożliwe, choć elektrownie szczytowo-pompowe działają od dekad.
„Przewidywalne źródło" z tekstu to kluczowa zaleta pływów. Pływy wynikają z ruchów Księżyca i Słońca, więc dają się obliczyć na lata naprzód — w przeciwieństwie do wiatru i słońca, których produkcja zależy od pogody.
Zwróć uwagę na strukturę tabeli. Elektrownie szczytowo-pompowe występują w niej dwukrotnie: w przychodzie (razem z wodnymi, wiatrowymi i słonecznymi — 31 108 GWh) i w rozchodzie (osobna pozycja — 1 501 GWh). To właśnie ten paradoks tłumaczy zadanie.
Treść zadania (CKE)
Czynniki lokalizacji — porównanie
| Czynnik przyrodniczy | Elektrownia szczytowo-pompowa | Elektrownia pływowa |
|---|---|---|
| położenie | w głębi lądu (dowolne) | wybrzeże morza, ujście rzeki (estuarium) |
| amplituda pływów | bez znaczenia | kluczowa — min. ok. 5 m |
| deniwelacje terenu | duże, konieczne (spad 100–500 m) | bez znaczenia |
| kształt wybrzeża | bez znaczenia | lejkowate estuarium wzmacnia falę pływową |
| zasoby wodne | zbiornik dolny (jezioro, rzeka) | woda morska |
| stabilność podłoża | konieczna (zapory, rurociągi) | konieczna (zapora) |
Elektrownie szczytowo-pompowe w Polsce
| Elektrownia | Moc | Województwo | Uwagi |
|---|---|---|---|
| Żarnowiec | 716 MW | pomorskie | największa w Polsce, na Pojezierzu Pomorskim |
| Porąbka-Żar | 500 MW | śląskie | zbiornik górny na Górze Żar |
| Solina | 200 MW | podkarpackie | na Sanie, Jezioro Solińskie |
| Żydowo | 167 MW | zachodniopomorskie | Pojezierze Pomorskie |
| Niedzica | 92 MW | małopolskie | Jezioro Czorsztyńskie |
| Dychów | 90 MW | lubuskie | na Bobrze |
Elektrownia z fotografii to zakład na Pojezierzu Pomorskim — Żarnowiec albo Żydowo.
Jak działa elektrownia szczytowo-pompowa
| Faza | Pora doby | Kierunek wody | Rola w systemie | Pozycja w bilansie |
|---|---|---|---|---|
| pompowanie | noc, dolina zapotrzebowania | dolny → górny zbiornik | odbiorca energii | zużycie (1 501 GWh) |
| generowanie | szczyt zapotrzebowania | górny → dolny zbiornik | wytwórca energii | przychód |
Sens ekonomiczny: kupno energii tanio w nocy, sprzedaż drogo w szczycie; różnica cen pokrywa straty 20–30%.
Sens systemowy: natychmiastowe wyrównywanie wahań mocy — rozruch do pełnej mocy w 2–3 minuty, co czyni te elektrownie kluczowym magazynem energii i rezerwą awaryjną.
Bilans energii elektrycznej Polski 2022 — struktura
| Pozycja | GWh | Udział |
|---|---|---|
| PRZYCHÓD RAZEM | 194 986 | 100% |
| produkcja krajowa | 179 748 | 92,2% |
| — elektrownie cieplne | 134 655 | 69,1% |
| — wodne, wiatrowe, słoneczne | 31 108 | 16,0% |
| — pozostałe (kogeneracja przemysłowa) | ~13 985 | 7,2% |
| import | 15 238 | 7,8% |
| ROZCHÓD RAZEM | 194 986 | 100% |
| zużycie krajowe | 169 260 | 86,8% |
| — elektrownie szczytowo-pompowe | 1 501 | 0,8% |
| — zużycie bezpośrednie | 167 759 | 86,0% |
| — w tym gospodarstwa domowe | 25 860 | 13,3% |
| eksport | 16 915 | 8,7% |
| straty i różnice bilansowe | 8 811 | 4,5% |
Rodzaje elektrowni wodnych
| Typ | Zasada działania | Warunki lokalizacji | Przykład |
|---|---|---|---|
| przepływowa | wykorzystuje naturalny przepływ rzeki | duży przepływ, spad | Włocławek (Wisła) |
| zbiornikowa (zaporowa) | woda ze sztucznego zbiornika | dolina do przegrodzenia | Solina, Trzy Przełomy (Chiny) |
| szczytowo-pompowa | magazynowanie energii, dwa zbiorniki | duże deniwelacje | Żarnowiec |
| pływowa | wykorzystuje przypływy i odpływy | estuarium, amplituda pływów ponad 5 m | La Rance (Francja), Sihwa (Korea Płd.) |
| falowa | energia falowania morza | otwarte, wzburzone morze | Pelamis (Portugalia) |
| maremotermiczna | różnica temperatury wód | strefa międzyzwrotnikowa | Hawaje, Japonia |
Elektrownia pływowa La Rance
| Cecha | Wartość |
|---|---|
| lokalizacja | estuarium rzeki Rance, Bretania, Francja |
| uruchomienie | 1966 r. — najstarsza na świecie |
| moc | 240 MW |
| produkcja roczna | 550 GWh |
| liczba turbin | 24 |
| amplituda pływów | do 13,5 m — jedna z największych w Europie |
| długość zapory | 750 m |
| Największa amplituda pływów na świecie | Wartość |
|---|---|
| Zatoka Fundy (Kanada) | do 16 m |
| Zatoka Ungava (Kanada) | ~15 m |
| kanał La Manche / Bretania | do 13,5 m |
| Zatoka Bristolska (W. Brytania) | ~13 m |
| Bałtyk | kilka cm — energetyka pływowa niemożliwa |
Przewidywalność źródeł odnawialnych
| Źródło | Przewidywalność | Zależy od |
|---|---|---|
| pływowe | bardzo wysoka — obliczalna na lata | ruch Księżyca i Słońca |
| wodne przepływowe | wysoka | przepływ rzeki, pora roku |
| geotermalne | bardzo wysoka | zasoby ciepła Ziemi |
| biomasa | wysoka | dostępność surowca |
| wiatrowe | niska | pogoda |
| słoneczne | średnia (dobowo tak, pogodowo nie) | zachmurzenie, pora roku |
To właśnie przewidywalność jest — zgodnie z tekstem źródłowym — główną przewagą energetyki pływowej nad wiatrową i słoneczną.
Punktacja CKE
- 3 pkt — poprawne przedstawienie dwóch różnic i poprawne wyjaśnienie.
- 2 pkt — jedna różnica i wyjaśnienie albo dwie różnice bez wyjaśnienia.
- 1 pkt — jedna różnica albo samo wyjaśnienie.
- Razem: 3 pkt.
Rozumiesz, jak to rozwiązać?
Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji
matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „elektrownia szczytowo-pompowa, elektrownia plywowa, czynniki lokalizacji, bilans energii elektrycznej, magazynowanie energii" zrobisz samodzielnie.
Otwórz matury-online.pl