На чем работает электростанция: что это такое и ее виды

Какие бывают источники энергии

Существует множество различных источников энергии. Самые интересные из них, пожалуй, солнце и ветер. Кажется, что ничего не происходит, но электричество вырабатывается. Наиболее технически продвинутыми способами генерации, несомненно, являются ядерная энергетика и токамаки, которые все еще находятся в стадии строительства, и говорить о промышленных запусках пока рано.

Существуют и более экстравагантные способы получения энергии. Например, энергия Земли, о которой я подробно рассказывал ранее. Существуют даже станции, вырабатывающие энергию из приливов и отливов. Это тоже странный, но иногда эффективный способ.

Сочетание вышеперечисленных технологий позволяет разместить источник энергии практически в любой точке мира. Можно было бы даже смонтировать плавучую атомную электростанцию для обеспечения энергией города с населением 60-100 000 человек, если бы таковой имелся.

Это все хорошо, но есть более устоявшиеся способы выработки электроэнергии, которые стоят дешевле, но требуют много топлива и не очень экологичны. Они используют ископаемое топливо для выработки электроэнергии, которая, помимо всего прочего, может закончиться, но пока ее достаточно.

Зачем нужны электростанции?

Электростанции можно смело назвать одними из самых важных сооружений, необходимых для поддержания жизни. Без электричества сегодня не может существовать ни одна деревня или предприятие. Современные электростанции строятся вдали от густонаселенных районов и состоят из сложных зданий и сооружений, подразделяющихся на различные типы и категории, объединенные общим принципом. Дело в том, что все они приводятся в действие системой генераторов, вырабатывающих энергию через вращающийся вал.

Простыми словами о современных энергетических установках

Сегодня электростанции используются для самых разных целей. Например, специальные электростанции, работающие за счет тепла, не самые распространенные, но они дают много преимуществ в эксплуатации.

Такие устройства генерируют, передают и преобразуют электроэнергию, доводя ее до потребителей.

Несмотря на такую функциональность, оборудование требует тщательной диагностики и обслуживания. Это требует стандартных процедур безопасности, организации контроля и серьезного технического обслуживания.

Общее представление об оборудовании

Конструкция электростанции представляет собой набор систем и субкомпонентов для производства электроэнергии путем преобразования тепловой энергии в механическую.

Основным механизмом установок этого типа является вал-генератор. Помимо перемещения вала, конструкция включает в себя камеру сгорания, из которой в конечном итоге выделяется тепло.

Следует отметить, что этот метод предполагает выделение газообразных веществ и паров. Это часто происходит в растениях, питаемых гидрологическим комплексом. Давление пара в такой установке повышается, после чего пар приводит в движение ротор турбины электростанции. Таким образом, вся энергия поступает на вал двигателя и генерируется электрический ток.

Стоит отметить, что не вся тепловая энергия теряется в этом процессе, а может быть использована, например, для отопления.

Принципы работы тепловых энергоустановок

Одним из основных рабочих моментов является подача напряжения на установку. Как правило, комплекс оснащен энерговыходом до одного киловольта. Такие участки в основном используются на местах для снабжения промышленных зданий.

Второй тип состоит из систем с потенциалом более одного киловольта и используется для обеспечения электроэнергией отдельных районов, иногда городов. Их задача — преобразовывать и распределять энергию.

Важным фактором является количество вырабатываемой электроэнергии, которое варьируется от трех до шести гигаватт. Эти показатели зависят от типа топлива, используемого для сжигания в камере сгорания. Сегодня разрешено использовать дизельное топливо, мазут, твердое топливо и природный газ.

Постройка тепловых сетей

Энергоустановка является в некотором смысле звеном в огромной цепи тепловых сетей. Однако, в отличие от аналогичных сетей, использующих высоковольтные линии, здесь используются магистральные линии централизованного теплоснабжения. Они используются для обеспечения растений горячей водой.

Такие магистрали предполагают использование запорной арматуры соответствующего типа и размера, оснащенной запорными клапанами и способом управления теплоносителем.

Также практично использовать паровые трубы, которые являются частью инфраструктуры централизованного теплоснабжения. Однако в таких случаях необходимо устанавливать системы удаления конденсата для обеспечения правильной работы установки.

Автоматические системы контроля

В современном обществе механическая работа постепенно заменяется автоматическими системами управления. С помощью специального контроллера сотрудник может следить за правильной работой оборудования завода, не отвлекаясь на функции диспетчерской.

Поэтому работа теплового агрегата контролируется специальными датчиками, а система записывает данные и передает их в диспетчерскую. После сбора данных с датчиков система анализирует и корректирует рабочие параметры устройств.

Правила обслуживания энергоустановок

Самым важным аспектом отличной работы электростанции является поддержание системы связи в хорошем состоянии. Инженеры проверяют работу отдельных компонентов установки, а затем проводят полную диагностику системы.
Специалисты проверяют электрические и механические компоненты корпуса.

Проводятся плановые и регулярные проверки на наличие дефектов, неисправностей и целостности конструкции. Материал корпуса не нарушается и не деформируется, что немаловажно для энергетических корпусов.

После выявления и устранения неисправностей они контролируются датчиками и системами анализа под наблюдением оператора.

История появления и развития электростанций

Интерес потребителей к электричеству начался, когда появилась возможность его генерировать. Первым таким преобразователем был паровой двигатель, усовершенствованный шотландским инженером-изобретателем Джеймсом Уаттом. в 1871 году Зеноб Грамм изобрел обмотку якоря, что позволило вырабатывать электроэнергию в промышленных масштабах. в 1878 году появилась первая электростанция. Он был спроектирован и построен в частном порядке бароном Уильямом Армстронгом для обеспечения отопления, освещения и некоторых механизмов в его поместье.

Затем электростанции начали использовать для освещения улиц, а в 1881 году в Годалмингтоне, Англия, городской совет счел просьбу газовой компании об освещении улиц актом грабежа. Городской совет отклонил контракт и договорился с владельцем водяной мельницы об установке на ней электрогенератора. Последний обеспечивал электроэнергией семь дуговых ламп и 40 ламп накаливания. Почти такая же история происходит в Санкт-Петербурге, где с 1897 года мост Леттери освещается инсталляцией, созданной при участии Яброчкова.

Однако такие электростанции могут вырабатывать электроэнергию только на местном уровне и не могут передавать ее на большие расстояния. Они обеспечивают электроэнергией 1 завод или даже часть завода и представляют собой независимую осветительную сеть. Однако электростанции присутствуют во всех крупных городах и используются в основном для уличного освещения.

Проблема централизованного энергоснабжения была решена другим способом. В Лондоне в 1884 году построили электростанцию для обеспечения переменного тока. Появление трансформатора позволило передавать электрический ток на большие расстояния. То же самое вскоре произошло и в России. Одесская электростанция поставляла электроэнергию потребителям в радиусе 2,5 км, а Царскосельская ТЭС — потребителям, находящимся на расстоянии 64 км.

Первые станции переменного тока были однофазными и подходили только для питания сети освещения. Но уже в 1889 году русский инженер Доливо-Добровольский запатентовал трехфазный трансформатор, работающий при напряжении более 300 В. Он был способен передавать ток на расстояние 170 км.

Дальнейшее развитие электроснабжения сдерживалось относительной мощностью кабельных материалов и оборудования. Благодаря усовершенствованиям стало возможным снабжение электричеством отдаленных районов. Промышленность создала спрос на крупные централизованные заводы.

Типы электростанций и особенности их технологического процесса

Электростанция — это совокупность установок, оборудования и аппаратуры, используемых непосредственно для производства электроэнергии, вместе с сооружениями и зданиями, необходимыми для этой цели, и расположенных на определенной территории. В зависимости от источника энергии различают следующие виды энергии

• Тепловые электростанции (ТЭС), использующие природное топливо
• Гидроэлектростанции, которые используют энергию, вырабатываемую падающей водой в реках с плотинами.
• Атомные электростанции (АЭС), использующие ядерную энергию.
• Нетрадиционные (другие) электростанции, использующие ветровую, солнечную, геотермальную и другие виды энергии.

Наша страна производит и потребляет большое количество электроэнергии. Она производится почти исключительно на трех основных типах электростанций: тепловых, атомных и гидроэлектростанциях. В России большая часть электроэнергии производится на тепловых электростанциях. Тепловые электростанции строятся там, где добывается топливо или потребляется электроэнергия.

Гидроэлектростанции выгодно строить на горных реках с большим количеством воды, поэтому крупнейшие ГЭС построены на сибирских реках: Енисее, Ангаре. Однако лестницы ГЭС были построены и на равнинных реках: Волге и Каме. Национальные атомные электростанции были построены в районах с высоким уровнем энергопотребления и дефицитом других энергоресурсов (в западной части страны). Основным типом электростанции в России является тепловая электростанция (ТЭС).

Тепловые электростанции

Тепловые электростанции (ТЭС) — это самые мощные электростанции, расположенные там, где добывается топливо. ТЭС, использующие высокотепловое, транспортабельное топливо, ориентированы на потребителя. Принципиальная схема тепловой электростанции показана на рисунке 1. Стоит отметить, что в их конструкции может быть более одного контура — теплоноситель от топливных стержней может идти не напрямую к турбине.

Теплоноситель реактора может не поступать непосредственно в турбину, но он может отдавать свое тепло в теплообменнике теплоносителю в следующем контуре, который уже может поступать в турбину, или передавать свою энергию в следующий контур. Любая электростанция имеет систему охлаждения для доведения теплоносителя до температуры, необходимой для второго контура.

Рисунок 1. Принципиальная схема когенерационной установки с промежуточным перегревом

Если рядом с заводом есть населенный пункт, отработанное тепло используется для нагрева воды или горячей воды для бытового отопления, если нет, избыток отработанного тепла сбрасывается непосредственно в атмосферу в градирне или в водоем (пруд, озеро, река) для охлаждения.

Тепловые электростанции вырабатывают электроэнергию путем преобразования тепловой энергии, выделяемой при сжигании ископаемого топлива. Большинство тепловых электростанций используют в основном тепловые турбины (ТЭС), которые используют тепло в парогенераторе для производства водяного пара высокого давления, который приводит в движение ротор паровой турбины, соединенный с ротором генератора (обычно синхронного генератора). В качестве топлива на таких тепловых электростанциях используются уголь (в основном), мазут, природный газ, бурый уголь, торф и горючие сланцы.

ТЭС с ПГУ, которые используют конденсационную паровую турбину в качестве привода генератора и не используют отработанное тепло для подачи тепла внешним потребителям, известны как конденсационные электростанции (КЭС или ГРЭС). ТЭС, оснащенные турбинами ТЭЦ и поставляющие тепло от выхлопных газов промышленным или муниципальным потребителям, называются комбинированными теплоэлектростанциями (КТЭС).

ТЭС с генераторами, приводимыми в действие газовыми турбинами, известны как ТЭС с газотурбинными установками (ГТУ). В камере сгорания ГТУ сжигается газообразное или жидкое топливо; температура составляет 750 … Продукты сгорания при температуре 900°С поступают в газовую турбину и вращают генератор. Эффективность таких ТЭС обычно составляет 26… .28%, а мощность — до нескольких сотен мегаватт. ТЭС с ГТУ часто используются для покрытия пиковых электрических нагрузок.

Тепловые электростанции могут быть оснащены парогазовой установкой (ПГУ), состоящей из паровой турбины и газотурбинной установки. КПД таких электростанций может достигать 42…43%. ГТУ и СГУ могут также поставлять тепло внешним потребителям, т.е. работать как теплоэлектростанции. Тепловые электростанции используют широко распространенные топливные ресурсы, относительно свободно расположены и могут производить электроэнергию без сезонных колебаний. Их можно построить быстро, они менее трудоемки и материалоемки. Однако ТЭЦ имеют существенные недостатки. Они используют невозобновляемые ресурсы, неэффективны (30… .35%) и оказывают крайне негативное воздействие на окружающую среду.

Тепловые электростанции по всему миру ежегодно выбрасывают в атмосферу 200-250 миллионов тонн золы и около 60 миллионов тонн диоксида серы, поглощая при этом большое количество кислорода. Установлено, что микродозы угля почти всегда содержат U238, Th232 и изотопы радиоуглерода. Большинство российских ТЭС не оборудованы эффективными системами очистки дымовых газов от оксидов серы и азота. Хотя газовые электростанции намного чище угольных, сланцевых и нефтяных, газопроводы наносят вред окружающей среде.

Наиболее важную роль играют конденсационные электростанции (КЭС). Они располагаются вблизи источника топлива, а также потребителя и поэтому очень распространены. Чем больше ТЭЦ, тем дальше она может передавать электроэнергию, а это значит, что влияние топлива и энергетического фактора увеличивается по мере роста мощности. Комбинированные теплоэлектростанции (ТЭЦ) — это установки, которые производят электроэнергию и тепло в комбинации. Их КПД составляет 70%, в то время как КПД ТЭЦ — 32… .38%. ТЭЦ объединены с потребителями, поскольку тепло (пар, горячая вода) передается в радиусе 15-20 км. максимальная мощность ТЭЦ меньше, чем ТЭС. в последнее время появилось несколько принципиально новых установок.

• Газотурбинные установки (ГТУ), в которых вместо паровых турбин используются газовые турбины, что снимает проблему водоснабжения (на Краснодарской и Шатурской ГРЭС).
• Газотурбинные установки комбинированного цикла (ПГУ), в которых тепло отходящих газов используется для нагрева воды и производства пара низкого давления (на Невинномысской и Кармановской ТЭС).
• Магнитогидродинамические генераторы (МГД-генераторы), которые преобразуют тепло непосредственно в электроэнергию (на ТЭЦ-21 Мосэнерго и Рязанской ГРЭС).

Мощные ТЭЦ (2 мегаватта и выше) были построены в центральных регионах России, на Волге, Урале и в Восточной Сибири. На базе Канско-Аченского бассейна строится мощный топливно-энергетический комплекс (КАТЭК). Проект предусматривает строительство восьми ТЭС мощностью 6,4 ГВт каждая.

Конденсационные (КЭС)

Тип тепловой электростанции начинается с конденсационной электростанции. Этот тип когенерационной установки предназначен для производства электроэнергии. В большинстве случаев она хранится и не распределяется сразу. Конденсационный метод обеспечивает максимальную эффективность, поэтому этот принцип считается самым лучшим. Сегодня во всех странах существуют крупномасштабные индивидуальные установки, обслуживающие большие территории.

Атомные электростанции постепенно вытесняют традиционные виды топлива. Только замена остается дорогостоящим и длительным процессом, поскольку ископаемое топливо работает иначе, чем другие виды топлива. Более того, ни один завод не может быть остановлен, поскольку в этом случае весь район остается без ценной энергии.

Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ)

Когенерационные установки служат одновременно нескольким целям. В основном они используются для выработки ценной электрической энергии, но сжигание топлива также способствует выработке тепла. Именно по этой причине когенерационные установки продолжают использоваться на практике.

Государственные районные электростанции

В общей информации о современных электростанциях централизованного теплоснабжения не упоминаются гидроэлектростанции. Постепенно они остаются на заднем плане и теряют актуальность. И это несмотря на то, что государственные районные электростанции все еще полезны с точки зрения производства энергии.

Различные типы тепловых электростанций поддерживают большие территории, но их мощности все еще недостаточны. В советский период были реализованы масштабные проекты, которые сейчас закрываются. Причиной этого является неэффективное использование топлива. Однако их замена остается проблемой, поскольку преимущества и недостатки современных тепловых электростанций отмечаются в основном с точки зрения большого количества доступной энергии.

Какие электростанции относятся к тепловым электростанциям? Принцип их работы основан на сжигании топлива. Они по-прежнему незаменимы, хотя есть положительные расчеты на эквивалентную замену. Тепловые электростанции продолжают доказывать свои преимущества и недостатки на практике. Поэтому они по-прежнему необходимы для работы.

Атомные электростанции

Атомная электростанция (АЭС) — это электростанция, преобразующая атомную (ядерную) энергию в электрическую. Генератором энергии на атомной электростанции является ядерный реактор. Тепло, выделяемое в реакторе в результате цепной реакции деления ядер некоторых тяжелых элементов, затем преобразуется в электроэнергию так же, как и на обычных тепловых электростанциях (ТЭС). В отличие от ТЭС, которые используют ископаемое топливо, АЭС используют ядерное топливо (в основном 233U, 235U, 239Pu).

При делении одного грамма изотопов урана или плутония выделяется 22 500 кВт/ч энергии, что эквивалентно энергии, содержащейся в 2 800 кг условного топлива. Установлено, что мировые энергетические ресурсы ядерного топлива (уран, плутоний и т.д.) значительно превышают природные запасы ископаемого топлива (нефть, уголь, природный газ и т.д.). Это открывает широкие перспективы для удовлетворения быстро растущего спроса на топливо. Более того, химическая промышленность во всем мире становится серьезным конкурентом тепловых электростанций, потребляя все больше угля и нефти для технологических целей.

Несмотря на открытие новых месторождений ископаемого топлива и совершенствование методов его добычи, стоимость ископаемого топлива все еще имеет тенденцию к относительно быстрому росту во всем мире. Это создает наиболее сложные условия для стран с ограниченными запасами ископаемого топлива. Существует очевидная необходимость в быстром развитии ядерной энергетики, которая уже занимает важное место в энергетическом балансе нескольких промышленных стран.

27 июня 1954 года Советский Союз запустил первую в мире опытную атомную электростанцию мощностью 5 мегаватт в Обнинске. До этого времени атомная энергия использовалась в основном в военных целях. Запуск первой атомной электростанции ознаменовал начало нового направления в электротехнике, которое было признано на Первой международной научно-технической конференции по мирному использованию атомной энергии (Женева, август 1955 года). Принципиальная схема атомной электростанции с водоохлаждаемым ядерным реактором приведена на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема атомной электростанции с водоохлаждаемым ядерным реактором

Тепло, выделяемое из активной зоны реактора, поглощается водой (теплоносителем) в первом контуре, которая прокачивается через реактор главным циркуляционным насосом. Нагретая вода из реактора поступает в теплообменник (парогенератор), где она передает тепло, полученное в реакторе, воде во втором контуре. Вода во втором контуре испаряется в парогенераторе, а полученный пар поступает в турбину. Четыре наиболее распространенных типа реакторов на тепловых нейтронах, используемых на атомных электростанциях, следующие

• Водо-водяные реакторы с водой в качестве замедлителя и теплоносителя.
• Графито-водные реакторы с водяным теплоносителем и графитовым замедлителем.
• Тяжелая вода с водой в качестве теплоносителя и тяжелой водой в качестве замедлителя.
• Графит-газ с газовым теплоносителем и графитовым замедлителем.

Выбор основных используемых типов реакторов определяется в первую очередь опытом, накопленным в реакторостроении, а также наличием необходимого промышленного оборудования, запасов сырья и т.д. Водо-водяные реакторы являются наиболее распространенными на атомных электростанциях США. В Великобритании используются графитовые газовые реакторы. В атомной энергетике Канады преобладают атомные реакторы с тяжелой водой. В зависимости от типа теплоносителя и условий общего объема образуется тот или иной термодинамический цикл АЭС.

Выбор верхнего температурного предела термодинамического цикла определяется максимально допустимой температурой оболочки тепловыделяющего элемента (ТВЭЛ), содержащего ядерное топливо, допустимой температурой самого ядерного топлива и характеристиками теплоносителя, получаемого реактором данного типа. На атомных электростанциях с водоохлаждаемыми тепловыми реакторами обычно используется низкотемпературный паровой цикл. Реакторы с газовым охлаждением агентов позволяют использовать относительно более экономичный водопаровой цикл с повышенным начальным давлением и температурой.

В обоих случаях тепловая схема АЭС реализована как 2-контурная: теплоноситель циркулирует в контуре 1, а контур 2 представляет собой пароводяной контур. В случае реакторов, использующих кипящую воду или высокотемпературный газовый теплоноситель, возможна одноконтурная термоядерная электростанция. В кипящем реакторе вода закипает в активной зоне, и полученная пароводяная смесь отделяется, а насыщенный пар подается непосредственно в турбину или первоначально возвращается в активную зону для перегрева; в высокотемпературном графитовом газовом реакторе может использоваться обычный цикл газовой турбины. В этом случае реактор действует как камера сгорания. Во время работы реактора концентрация делящихся изотопов в ядерном топливе постепенно уменьшается, т.е. твэлы выгорают, поэтому со временем их заменяют новыми твэлами. Перегрузка ядерного топлива осуществляется с помощью дистанционно управляемых механизмов и устройств.

Отработавшие топливные стержни перемещаются в бассейн распада, а затем отправляются на переработку. Реактор и его обслуживающие системы включают: сам реактор с биологической защитой, теплообменники, насосы или газодувки (для циркуляции теплоносителя), трубопроводы и арматуру для циркуляционного контура, устройства для перегрузки ядерного топлива, специальные вентиляционные системы, аварийное охлаждение и т.д. В зависимости от конструкции реакторы имеют уникальные особенности: в корпусных реакторах топливные стержни и замедлитель находятся внутри корпуса и подвергаются полному давлению теплоносителя; в канальных реакторах топливные стержни, охлаждаемые теплоносителем, установлены в специальных трубах, которые пронизывают замедлитель и заключены в тонкостенный кожух.

Такие реакторы использовались в Советском Союзе (Сибирская и Белоярская атомные электростанции и т.д.). В случае аварии в системе охлаждения реактора обеспечивается быстрое (в течение нескольких секунд) глушение ядерной реакции во избежание перегрева твэлов и повреждения защитной оболочки; система аварийного теплоносителя имеет автономное питание. оборудование в машинном зале АЭС аналогично оборудованию в машинном зале ТЭС.

Отличительной особенностью большинства АЭС является использование насыщенного или слегка перегретого пара с относительно низкими параметрами. В связи с этим в турбине устанавливаются сепараторы, чтобы исключить попадание частиц влаги в пар и не допустить эрозионного повреждения лопаток последней ступени турбины. Иногда необходимо использовать выносной сепаратор и промежуточный пароперегреватель. Поскольку теплоноситель и содержащиеся в нем примеси активируются при прохождении через активную зону реактора, конструкция оборудования механического зала и системы охлаждения конденсатора турбины на одноконтурных АЭС должна полностью исключать возможность утечки теплоносителя.

Двухконтурная атомная электростанция с высокими параметрами пара не предъявляет таких требований к оборудованию турбинного зала. Эффективность атомной электростанции определяется ее основными техническими показателями: единичной мощностью реактора, коэффициентом полезного действия, энергоемкостью активной зоны, глубиной выгорания ядерного топлива и годовым коэффициентом использования установленной мощности атомной электростанции. По мере роста мощности АЭС удельные капитальные вложения в нее (стоимость установки киловатт) падают более резко, чем на ТЭС. Это является основной причиной усилий по строительству крупных атомных электростанций с большой единичной мощностью. Типичные экономические показатели АЭС таковы, что топливная составляющая составляет 30% от основной стоимости вырабатываемой электроэнергии … 40% (на тепловых электростанциях — 60 … 70%).

В результате аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году программа развития атомной энергетики была сокращена. После значительного увеличения производства электроэнергии в 1980-х годах темпы роста замедлились, и в 1992 году … …и начал снижаться в 1993 году. При правильной эксплуатации атомные электростанции являются самым экологически чистым источником энергии. Их работа не вызывает «парникового» эффекта, они выбрасываются в атмосферу в безаварийных условиях эксплуатации и не поглощают кислород. К недостаткам атомных электростанций относятся трудности, связанные с утилизацией ядерных отходов, катастрофические последствия аварий и тепловое загрязнение используемых водоемов.

В нашей стране мощные отечественные атомные электростанции расположены в: Центральном и Центрально-Черноземном регионах, на Севере, Северо-Западе, Урале, в Поволжье и на Северном Кавказе. Новая ситуация в атомной энергетике — создание АТЭЦ и АСТ. АТЭЦ, как и традиционные ТЭЦ, производят тепло и электроэнергию, а АСТ — только тепло. АТЭЦ расположена в поселке Билибино на Чукотке.

Гидроэлектростанции

Гидроэлектростанции являются очень эффективным источником энергии. Они используют возобновляемый ресурс — механическую энергию падающей воды. Необходимое для этого давление воды создается плотинами, построенными на реках и каналах.

Гидравлические системы сокращают транспорт и экономят ископаемое топливо (около 0,4 тонны угля на 1 кВт/ч). Они довольно просты в эксплуатации и очень эффективны (более 80%). Стоимость установки такого типа составляет 5… в 6 раз дороже и требуют гораздо меньше персонала.

Расположение ГЭС зависит в основном от природных условий, таких как характер и режим реки. На рисунке показана схема работы ГЭС. 3. Высоконапорные ГЭС обычно строятся в горных районах, в то время как низконапорные, но высокопоточные агрегаты работают на равнинных реках.

Рисунок 3. ГЭС

Поперечный напор достигается путем строительства плотины для хранения воды в водохранилище, концентрируя разницу уровней воды на относительно небольшой площади (ширина плотины). Обычно рядом с плотиной находится здание гидроэлектростанции, в котором размещается основное оборудование — гидротурбина (в машинном зале) и устройства автоматического управления и контроля за работой гидроэлектростанции.

Вода подается на гидротурбину по напорному водопроводу. Вращение рабочего колеса турбины под давлением падающей воды передается на вал гидроэлектрогенератора, который вырабатывает электроэнергию. Гидроэлектростанции с распределительными устройствами обычно строятся на открытом пространстве рядом со зданием ГЭС или в отдельном здании.

Чем ТЭС отличается от ТЭЦ

Во-первых, давайте посмотрим на формулировку. Многие люди не понимают, в чем разница между когенерационной и теплоэлектроцентралью, и почему эти два термина часто используются в одном и том же здании.

На самом деле, это одно и то же. Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) — это когенерационная установка (ТЭЦ). В отличие от последних, первые не только вырабатывают электроэнергию, но и обогревают близлежащие дома.

60% энергии в мире вырабатывается на тепловых электростанциях. Это включает в себя зарядку Tesla и других электромобилей. Вот такие «зеленые» сертификаты вы получаете.

ТЭЦ гораздо более универсальны, но простые ТЭЦ строятся, когда нет проблем с отоплением дома, но их часто можно преобразовать в ТЭЦ, построив еще несколько блоков и проложив инфраструктуру в виде труб.

Как работает тепловая электростанция

Когенерационная установка основана на свойствах, которыми обладает пар. Вода, преобразованная в пар, несет в себе много энергии. Именно эта энергия используется для вращения турбин, которые должны производить электричество.

Как правило, тепловые электростанции используют в качестве топлива уголь. Выбор этого вида топлива вполне логичен, поскольку на нашей планете еще достаточно угля. В отличие от нефти и газа, которых все еще много, но которые уже находятся под угрозой исчерпания.

Как я уже сказал выше, 60% энергии в мире поступает от тепловых электростанций. Доля электростанций, работающих на угле, составляет около 25%. Это подтверждает, что у нас много угля.

Его измельчают заранее, чтобы электростанция могла работать. Это можно сделать в пределах заводского комплекса, но проще сделать это в другом месте.

Можно ли извлечь энергию из дождя?

Дробленый уголь поступает на завод на начальных этапах производства энергии. При его сгорании котел нагревается, и в него поступает вода. Температура котла может варьироваться, но его главная задача — нагреть как можно больше пара. Сам пар производится из воды, которая также подается на завод.

Когда вода нагревается в котле, она в виде пара поступает в отдельный генераторный блок, где под огромным давлением вращает турбины. Именно эти турбины производят энергию.

Примерно так работает тепловая электростанция.

Кажется, что на этом история должна закончиться, «наполнив» котел новым углем и водой, но все не так просто. На стадии турбины пар, потерявший свою силу и охлажденный, имеет два пути. Первый — в систему рециркуляции и повторного использования, а второй — в основную теплотрассу. Нет смысла нагревать только воду. После того, как он был задействован в выработке электроэнергии, его гораздо проще снова забрать. Это делает его гораздо более эффективным.

Охлажденная вода поступает в градирню, где она охлаждается и очищается от серы и других примесей, которыми она насыщена. Охлаждение может показаться нелогичным, поскольку в системе циркулирует вода, которую все равно нужно подогревать, но технически это имеет смысл, поскольку некоторое оборудование просто не может работать на горячей воде.

Принцип работы градирни.

Несмотря на то, что электростанция работает в замкнутом контуре с точки зрения расхода воды, вода все равно поступает извне. Это связано с тем, что при охлаждении он выходит из градирни в виде пара, объем которого должен быть восстановлен.

Затем вода проходит либо через систему предварительного нагрева, либо непосредственно в котел. Примерно так выглядит схема тепловой электростанции. Конечно, есть тонкости, такие как резервуары, флоумы, трубы, змеевики и другое оборудование, но они варьируются от завода к заводу и не стоят подробного обсуждения. Это оборудование не влияет на принцип работы электростанции в том виде, в котором я ее описал.

Так выглядит турбина, когда она открыта и находится в рабочем состоянии.

Существуют также электростанции, использующие мазут, природный газ и другие виды горючих материалов, добываемых из глубин земли, но они работают по практически тому же принципу — горячий водяной пар вращает турбину и использует топливо для производства этого пара.

Основы функционирования электростанций

Какой бы ни была электростанция, в большинстве случаев она использует энергию вращения вала генератора. Назначение генератора заключается в том, что он.

1. должны обеспечивать непрерывную и стабильную параллельную работу с энергосистемами различной мощности, а также независимую работу нагрузки
2. мгновенно взлетает и работает в режиме перенапряжения, сравнимого с номинальной мощностью
3. выполняет функции защиты с помощью специальных устройств
4. Запуск двигателя, питающего электростанцию

Электростанции являются лучшим способом получения энергии по ряду причин. Не существует эквивалентного метода производства электроэнергии в таких больших масштабах.

Характеристика промышленных электростанций

Промышленные электростанции — это электростанции, встроенные в производственные предприятия. Их основное назначение — обеспечение электроэнергией соответствующего предприятия и его окрестностей. Основные характеристики промышленных электростанций описаны ниже.

В зависимости от типа производимой энергии промышленные установки можно разделить на следующие категории.

• Производство чистой электрической энергии
• Поставка электроэнергии и тепла потребителям
• Подача сжатого воздуха в качестве вспомогательного источника для заказчика

В зависимости от типа установленного двигателя различают электростанции с паровыми или газовыми турбинами, двигателями внутреннего сгорания и локомотивы.

Помимо выходной мощности и типа установки, существует ряд других параметров и характеристик. Фаза установки определяет возможность подключения отдельных приборов-потребителей. Существуют однофазные и трехфазные капительные электростанции. В трехфазной установке мощность распределяется поровну между всеми фазами.

Не менее важна частота тока, генерируемого системой. В России стандартом является 50 Гц. В других странах, включая Японию, Канаду и США, этот показатель может достигать 60 Гц. Максимальная сила тока в системе выработки электроэнергии выражается в амперах. Не разрешается подключать к установке нагрузки, потребляющие ток больше, чем текущая пропускная способность установки.

Учитывая все характеристики генераторной установки, можно будет обеспечить ее максимальную производительность и длительную стабильную работу. В зависимости от наличия конкретных технических данных, необходимо будет отрегулировать нагрузку генераторной установки.

Дизельные электростанции

Дизель-генераторные установки — это очень практичное и эффективное решение проблемы автономного энергоснабжения для всех типов объектов.

Основные преимущества.

• Низкая стоимость вырабатываемой электроэнергии.
• Быстрый срок окупаемости.
• Длительный срок службы и прочность.

Хотя стоимость дизельной электростанции гораздо выше, чем бензиновой, она имеет гораздо более низкие эксплуатационные расходы, что компенсирует разницу в цене. Кроме того, дизельные электростанции могут работать дольше, чем бензиновые, благодаря более длительному сроку службы двигателя. В силу этих обстоятельств дизельные электростанции используются в качестве источника постоянного или аварийного электроснабжения в непрерывном производстве. Нельзя не отметить высокую надежность и долговечность дизельных электростанций.

Дизельные электростанции могут работать в самых суровых погодных условиях — при температуре воздуха от -50 до +50 *С. Однако следует помнить, что дизельные двигатели несколько капризны в зимних условиях, используя различные виды топлива в разное время года.

Дизельные электростанции чувствительны к колебаниям температуры (например, резким заморозкам). Вот в чем дело. Дизельное топливо, которое без проблем используется в теплое время года летом, не подходит для работы зимой.

Холод вызывает отложения парафина в самом топливе, которые засоряют топливопроводы. Поэтому дизельное топливо зимой подвергается дополнительной обработке для удаления парафина. Естественно, оно становится дороже летнего топлива.

При всем этом, однако, необходимо отметить очевидное преимущество дизельных электростанций — дизельное топливо не такое летучее, как пары или газ бензина. Это обеспечивает дизельному топливу определенную взрывозащиту, что особенно ценно для дизельных электростанций, которые часто используются в качестве вспомогательных агрегатов при ликвидации последствий различных катастроф и аварий. Даже крупные разливы дизельного топлива не представляют опасности для работников и окружающих.

Бензиновые электростанции

Бензиновые агрегаты имеют следующие преимущества

• Относительно низкая стоимость оборудования по сравнению с другими типами.
• Компактность.
• Легкий запуск при низких температурах.
• Низкий уровень шума электростанции.
• Простота эксплуатации.

Основное назначение бензиновых электростанций — служить источником электроэнергии в течение коротких периодов времени (до 7-8 часов). На сегодняшний день производители бензогенераторов выпускают два типа электростанций — с двухтактными и четырехтактными двигателями. Первый тип двигателя устанавливается на маломощные бензиновые генераторы и передвижные электростанции.

Они очень мобильны и могут использоваться практически в любых условиях, поэтому их можно назвать универсальными. Более мощные стационарные бензиновые генераторы оснащаются четырехтактными двигателями, обеспечивающими большую мощность и более длительный срок службы.

Газовые электростанции

Основные преимущества электростанций, работающих на газе.

• Срок службы двигателя газогенераторной установки на 25% выше, чем у бензиновых и дизельных аналогов.
• Газовый генератор прост в обслуживании и установке; он обладает высокой степенью надежности.
• Дешевле в плане расходных материалов.
• Чистые, бездымные и менее вредные для здоровья выбросы.
• Допустимые уровни шума.

Основное назначение: использование газовых электростанций в качестве бессрочного резервного или основного источника электроснабжения (при подключении к газопроводу).

Основное преимущество газового генератора заключается в том, что он может производить электрическую энергию и одновременно использовать тепло, вырабатываемое газовой установкой. Это тепло может быть использовано, например, для отопления зданий или для других целей.

Газовые генераторы подразделяются в зависимости от силового агрегата, приводящего генератор в действие. Это могут быть газовые двигатели или газовые турбины.

Перед покупкой генераторной установки желательно четко оценить планируемую нагрузку агрегата — это будут все приборы, работающие от тока (расчет мощности). Важно, чтобы они были рассчитаны и подключены синфазно. Это два основных фактора, которые влияют на первоначальный выбор подходящего для вас генератора.

Выбор электростанции зависит от нескольких факторов. Сначала, конечно, это определение типа его двигателя, самого генератора и фазы, а затем последующий выбор модели на основе определенных характеристик и показателей.

Энергоресурсы, потребляемые электростанциями

Производство электроэнергии требует использования таких энергоресурсов, как уголь, природный газ и мазут.

Доля энергоресурсов, используемых на российских электростанциях

Топливо имеет различные характеристики, и для облегчения сравнения энергопотребления различных установок был введен термин «условное топливо». В России насчитывается около 157 миллиардов тонн угольного эквивалента.

Преимущества АЭС перед ТЭС

Преимущества и недостатки ядерной энергетики зависят от того, с каким типом производства электроэнергии мы сравниваем ядерную энергетику. Поскольку основными конкурентами атомных электростанций являются тепловые и гидроэлектростанции, давайте сравним преимущества и недостатки атомных электростанций с этими формами производства энергии.

Тепловые электростанции, или ТЭС, бывают двух видов.

1. Конденсационные электростанции, или сокращенно КЭС, служат только для выработки электроэнергии. Кстати, их альтернативное название пришло из советского прошлого, где ТЭЦ также были известны как ГРЭС — сокращение от «районные электростанции страны».
   2) Комбинированные теплоэлектростанции, или ТЭЦ, вырабатывают не только электроэнергию, но и тепло. Если взять пример жилого дома, то очевидно, что ТЭЦ будет обеспечивать только электроэнергией квартиру, в то время как ТЭЦ будет дополнительно обеспечивать отопление.

Как правило, ТЭЦ используют дешевое ископаемое топливо — уголь или пылевидный уголь и мазут. Самыми популярными энергоресурсами сегодня являются уголь, нефть и природный газ. По оценкам экспертов, мировых запасов угля хватит еще на 270 лет, нефти — на 50 лет, а природного газа — на 70 лет. Даже школьник знает, что 50-летних запасов недостаточно и что их нужно беречь, а не сжигать в печи каждый день.

Атомные электростанции решают проблему нехватки ископаемого топлива. Преимущество атомных электростанций в том, что ископаемое топливо больше не используется, а значит, сохраняются находящиеся под угрозой исчезновения природный газ, уголь и нефть. Вместо этого используйте уран. Мировые запасы урана оцениваются в 6 306 300 тонн. Никто не знает, на сколько лет его хватит, потому что запасы большие, а потребление урана настолько мало, что не стоит думать о его исчезновении. В крайнем случае, если запасы урана внезапно захватят инопланетяне или он испарится сам, в качестве ядерного топлива можно будет использовать плутоний и торий. Преобразование их в ядерное топливо будет дорогостоящим и трудным, но возможным.

Преимуществом атомных электростанций также является снижение вредных выбросов в атмосферу по сравнению с тепловыми электростанциями.

Что выбрасывается в атмосферу от ТЭЦ и насколько это опасно.

1. Диоксид серы, или сернистый ангидрид, — опасный газ, губительный для растений. При попадании в организм в больших количествах он может вызвать кашель и удушье. При соединении с водой диоксид серы превращается в серную кислоту. Именно выбросы диоксида серы создают опасность кислотных дождей, которые опасны как для природы, так и для человека.
   2. оксиды азота — вредны для дыхательной системы человека и животных и могут раздражать дыхательные пути.
   3. Бензо(а)пирен — очень опасен и имеет тенденцию к накоплению в организме человека. Длительное воздействие может привести к развитию злокачественных опухолей.

Общие годовые выбросы ТЭС для установленной мощности 1 000 МВт составляют 13 000 тонн/год для электростанций, работающих на газе, и 165 000 тонн для электростанций, работающих на пылеугольном топливе. Электростанция мощностью 1 000 МВт потребляет 8 миллионов тонн кислорода для окисления топлива; преимущество атомных электростанций в том, что они в принципе не потребляют кислород.

Вышеуказанные выбросы также не характерны для атомных электростанций. Преимущество атомных электростанций в том, что они выбрасывают в атмосферу ничтожно малое количество безвредных вредных веществ по сравнению с ТЭС.

Преимуществом атомных электростанций по сравнению с тепловыми электростанциями является низкая стоимость транспортировки топлива. В то время как уголь и природный газ чрезвычайно дорого перевозить на производственные объекты, уран, необходимый для ядерных реакций, можно поместить в небольшой грузовик.

Недостатки АЭС перед ТЭС

1. Основным недостатком атомных электростанций по сравнению с тепловыми электростанциями является наличие радиоактивных отходов. Радиоактивные отходы максимально перерабатываются на атомных электростанциях, но просто не существует способа утилизировать эти отходы. На современных отечественных атомных электростанциях отработавшие свой срок отходы перерабатываются в стекло и хранятся в специальных хранилищах. Можно ли их перерабатывать или нет, пока неизвестно.
   2. 2. Недостатком атомных электростанций является их низкая эффективность по сравнению с тепловыми электростанциями. Поскольку процессы на тепловых электростанциях протекают при более высоких температурах, они более эффективны. Этого пока трудно достичь на атомных электростанциях, поскольку циркониевые сплавы, косвенно участвующие в ядерных реакциях, не выдерживают чрезвычайно высоких температур.
   3. общие проблемы тепловых и атомных электростанций разделены. Одним из недостатков атомных и тепловых электростанций является тепловое загрязнение атмосферы. Что это значит? При выработке ядерной энергии в окружающую среду выделяется большое количество тепловой энергии. Тепловое загрязнение атмосферы является проблемой сегодняшнего дня и вызывает ряд проблем, таких как создание тепловых островов, изменение микроклимата и, в конечном счете, глобальное потепление.

Современные атомные электростанции решили проблему теплового загрязнения и используют для охлаждения воды собственные искусственные бассейны или градирни (специальные градирни для охлаждения большого количества горячей воды).

Преимущества и недостатки АЭС перед ГЭС

Преимущества и недостатки атомной энергетики по сравнению с гидроэлектростанциями в основном связаны с зависимостью гидроэлектростанций от природных ресурсов. Подробнее об этом…

1. Преимущество атомных электростанций по сравнению с гидроэлектростанциями заключается в том, что теоретически возможно строительство новых атомных электростанций, в то время как большинство рек и водохранилищ, которые могли бы обслуживать гидроэлектростанции, уже заняты. Это означает, что открытие новых гидроэлектростанций затруднено из-за отсутствия подходящих площадок.
   2. следующее преимущество национальных атомных электростанций перед гидроэлектростанциями заключается в том, что они косвенно зависят от природных ресурсов. В то время как гидроэлектростанции напрямую зависят от природных ресурсов, атомные электростанции лишь косвенно зависят от добычи урана, а все остальное обеспечивают сами люди и их изобретения.

По сравнению с гидроэлектростанциями, атомные электростанции имеют мало недостатков — ресурсы, используемые для ядерных реакций на атомных электростанциях, особенно урановое топливо, не являются возобновляемыми. В то время как количество воды, основного возобновляемого ресурса гидроэлектростанций, никак не меняется в результате работы станции, а сам уран не может быть извлечен в природе.

Нетрадиционные виды производства электроэнергии

(ветровые электростанции, солнечные электростанции, геотермальные электростанции и т.д.).

В последние годы появилось множество публикаций о нетрадиционных возобновляемых источниках энергии. Оценки потенциала широкого применения варьировались от восторженных до умеренно пессимистичных». Зеленые» призывают к полной замене всех традиционных видов топлива и ядерной энергии на нетрадиционные возобновляемые источники энергии.

Нетрадиционные возобновляемые источники энергии, как правило, включают.

• Солнечный.
• Энергия ветра, геотермальная энергия.
• Энергия океанских приливов и волн.
• Биомасса (растения, различные органические отходы).
• Низкая экологическая энергия.

В эту категорию также обычно входят малые гидроэлектростанции (до 30 МВт, с единичной мощностью до 10 МВт), которые отличаются от обычных — более крупных — гидроэлектростанций только размерами.

Эти источники энергии имеют как положительные, так и отрицательные характеристики. Положительной стороной является повсеместное распространение и экологическая чистота большинства их видов. Стоимость добычи нетрадиционных ресурсов не включает топливную составляющую, поскольку энергия из этих ресурсов бесплатна.

Отрицательными качествами являются низкая плотность потока (удельная мощность) и временная изменчивость большинства источников энергии. Первый заставляет создавать крупные энергетические объекты, которые «перехватывают» поток используемой энергии (приемные поверхности для солнечных установок, площадки для ветряных турбин, расширительные дамбы для приливных электростанций и т.д.). Это приводит к высокой материалоемкости данных установок и, соответственно, к увеличению удельных капиталовложений по сравнению с традиционными энергоустановками. Конечно, увеличенные капитальные вложения впоследствии окупаются за счет низких эксплуатационных расходов, но на начальных этапах это очень сложно для тех, кто хочет использовать нетрадиционные возобновляемые источники энергии.

Более проблематичными являются изменения источников энергии во времени, такие как солнечная радиация, ветер, приливы и отливы, сток ручья и тепло окружающей среды. Например, если энергия приливов и отливов изменяется строго циклически, то доступность солнечной энергии, хотя и является в целом постоянной, все же содержит большой стохастический элемент, связанный с погодными условиями. Энергия ветра еще более изменчива и непредсказуема. С другой стороны, если дебит теплоносителя в скважине остается постоянным, можно гарантировать, что геотермальная установка будет производить энергию (электричество или тепло) непрерывно. Кроме того, если завод по производству биомассы способен получать необходимое количество этого «энергетического сырья», он может обеспечить стабильное производство энергии.

Говоря о производстве электроэнергии, следует отметить, что это очень специфический продукт, который должен быть потреблен в тот же момент, когда он произведен. Ее нельзя отправить на «хранение» так же, как уголь, нефть или любой другой продукт или товар, потому что фундаментальные научные и технические проблемы хранения больших количеств электроэнергии не решены, и нет причин полагать, что они будут решены в обозримом будущем.

Электрохимическое хранение возможно и целесообразно для небольших автономных ветряных и солнечных электростанций, но существуют трудности с производством электроэнергии из этих нерегулируемых источников в промышленных масштабах, так как невозможно согласовать производство электроэнергии с потреблением (с графиками нагрузки) на устойчивой основе. Достаточно большая энергосистема также включает в себя ветряные турбины (WES) или ветряные электростанции (WPS) и солнечные электростанции (SPP), которые могут компенсировать изменения в мощности этих станций. Однако, по предварительным оценкам, доля нерегулируемых электростанций не должна превышать 10… .15% (по мощности), чтобы избежать изменения параметров энергосистемы, особенно частоты.

Что касается «бесплатности» большинства видов нетрадиционной возобновляемой энергии, то этот фактор компенсируется значительными затратами на приобретение соответствующего оборудования. В результате возникает парадокс: бесплатную энергию используют в основном богатые страны. В то же время развивающиеся страны, не имеющие современной энергетической инфраструктуры, т.е. не обладающие развитой централизованной сетью энергоснабжения, наиболее заинтересованы в развитии нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Для них создание автономного энергоснабжения за счет использования нетрадиционных ресурсов могло бы стать решением проблемы, но из-за своей бедности они не имеют средств для приобретения соответствующего оборудования в достаточном количестве. Богатые страны не испытывают недостатка в энергии и заинтересованы в альтернативных источниках энергии в основном по экологическим причинам, для повышения энергоэффективности и диверсификации источников энергии.

В целом, использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии приобрело значительные масштабы и демонстрирует устойчивую тенденцию к росту. В некоторых странах доля нетрадиционных источников энергии в энергобалансе составляет несколько процентных пунктов. Нет недостатка в прогнозах, предсказывающих, что эта доля достигнет или превысит 10% во многих штатах в период между 2010 и 2015 годами. Различные виды нетрадиционных возобновляемых источников энергии находятся на разных стадиях развития. Парадоксально, но ветер является самой нестабильной формой энергии. Существуют различные оценки общей установленной мощности крупных ветряных и ветроэнергетических установок по всему миру, варьирующиеся от 10 до 20 ГВт. Это кажущееся противоречие можно объяснить тем, что удельные капитальные вложения для ветроэлектростанций ниже, чем для большинства других видов возобновляемой энергии.

Растет не только общая мощность ветряных турбин, но и их единичная мощность превысила один мегаватт.

Во многих странах уже возникла новая отрасль, а именно ветроэнергетика. Очевидно, что ветроэнергетика сохранит свои лидирующие позиции и в ближайшем будущем. Мировыми лидерами в области применения энергии ветра являются США, Германия, Нидерланды, Дания и Индия. Геотермальная энергия занимает второе место по объему применения. Общая мощность геотермальных электростанций в мире составляет не менее 6 ГВт. По сравнению с традиционными электростанциями, работающими на топливе, они вполне конкурентоспособны. Однако геотермальные электростанции географически привязаны к парогидротермальным месторождениям или тепловым аномалиям, которые не имеют широкого распространения и ограничивают сферу применения геотермальных электростанций. Помимо геотермальных электростанций, распространены также геотермальные системы отопления.

Далее — солнечная энергия. В основном используется для производства низкопотенциального тепла для бытового горячего водоснабжения и отопления. Преобладающим типом оборудования здесь является так называемый плоский солнечный коллектор. По нашим оценкам, их мировое производство составляет не менее 2 миллионов квадратных метров в год, а низкопотенциальное тепло, производимое за счет солнечной энергии, — 5 x 106 Гкал.

Преобразование солнечной энергии в электричество растет. Существует два метода — термодинамический и фотоэлектрический, и последний лидирует с большим отрывом. В результате общая мощность автономных фотоэлектрических установок во всем мире достигла 500 мегаватт. Можно упомянуть проект «Тысяча крыш» в Германии, где 2 250 домов оснащены фотоэлектрическими системами. Сеть действует как резервный источник для восполнения дефицита энергии. Если возникает избыток энергии, она, в свою очередь, подается в сеть. Интересно, что правительство штата и федеральное правительство оплачивают до 70 процентов стоимости установки. В США принят еще более амбициозный план «Миллион солнечных крыш», рассчитанный до 2010 года. На его реализацию из федерального бюджета будет потрачено 6,3 миллиарда долларов. Однако до настоящего времени большинство фотоэлектрических систем, работающих от автономных сетей, предоставлялись через международную финансовую поддержку развивающимся странам, где они наиболее необходимы. Значительное развитие получило направление использования низкопотенциального тепла окружающей среды (воды, земли, воздуха) с помощью теплонасосных установок (ТНУ). В ТНУ за стоимость одной единицы электрической энергии можно произвести 3-4 эквивалентные единицы тепловой энергии, что делает их применение в несколько раз более выгодным, чем прямое электрическое отопление. Они также успешно конкурируют с системами, работающими на топливе.

Также активно развивается использование энергии биомассы. Последние могут быть преобразованы в технически удобное топливо или использованы для получения энергии путем термохимической (сжигание, пиролиз, газификация) и/или биологической конверсии. Используется древесина и другие растительные и органические отходы, в том числе коммунальные, отходы животноводства и птицеводства. При биоконверсии конечными продуктами являются биогаз и высококачественные, экологически чистые удобрения. Эта область важна не только с точки зрения производства энергии. Возможно, он еще более ценен с экологической точки зрения, поскольку в нем рассматриваются вопросы утилизации опасных отходов.

В последние годы наблюдается возрождение интереса к созданию и использованию малых гидроэлектростанций. Во многих странах они получают все большее распространение на основе новых и более разнообразных технологий, в частности, полной автоматизации их работы с помощью дистанционного управления.

Практическое применение энергии приливов и отливов развито гораздо меньше. В мире существует только одна крупная приливная электростанция (ПЭС) мощностью 240 МВт (Реймс, Франция). Использование энергии приливов и отливов развито еще меньше.

В России его практическое применение значительно отстает от масштабов, достигнутых в других странах. Несмотря на такие благоприятные предпосылки, как практически неограниченные ресурсы нетрадиционных возобновляемых источников энергии, научно-технический и промышленный потенциал сектора достаточно высок.

Альтернативные источники энергии

Сюда входят все другие формы производства энергии, наиболее распространенными из которых являются солнечные электростанции, ветряные электростанции и приливные электростанции.

Солнечные электростанции используют энергию солнца, и существует несколько способов получения энергии, которые мы рассмотрим в отдельной статье.

Ветряная электростанция — это электростанция, использующая энергию ветра.

Приливные электростанции в целом не требуют пояснений.

Графики электрических нагрузок

Графики нагрузки характеризуют работу потребителей и источников электроэнергии и представляют собой диаграммы на прямоугольной оси, где маркеры показывают временной ход изменения нагрузки, а порядковая ось показывает соответствующую нагрузку в данный момент времени, обычно в виде активной, реактивной или кажущейся мощности. Наиболее распространенными типами графиков нагрузки являются ежедневные, ежемесячные, сезонные и годовые.

Так называемая ступенчатая диаграмма нагрузки (рис. 4) предполагает, что нагрузка остается постоянной в течение интервала между измерениями. Что касается продолжительности, то отправной точкой для построения годового графика нагрузки является суточный график нагрузки для типичного зимнего и летнего сезона. График основан на 12 точках, соответствующих наибольшей суточной нагрузке в каждом месяце.

Площадь графика нагрузки годовой продолжительности в некоторой степени представляет собой энергию, потребляемую (поставляемую) за год (кВтч), а площадь суточного графика — энергию, потребляемую (поставляемую) за день (кВтч).

Годовые графики нагрузки позволяют определить оптимальное количество и мощность агрегатов электростанции или трансформаторов подстанции, уточнить режим их работы и определить вероятные сроки их планово-предупредительного ремонта.

Эти графики также позволяют приблизительно рассчитать годовой спрос на электроэнергию и годовые потери в сети, трансформаторах и других компонентах станции. Графики нагрузки дают некоторые технические и экономические показатели для существующих или новых электроустановок, такие как средняя (суточная, месячная или годовая) нагрузка электростанции или подстанции, количество часов использования установленной мощности, коэффициент нагрузки и коэффициент использования установленной мощности.

Рисунок 4. Ежедневный график работы действующих военнослужащих

Диаграмма нагрузки предназначена для следующих целей.

• Определите время запуска и остановки агрегатов, открытия и закрытия трансформаторов.
• определение количества произведенной (потребленной) электроэнергии, топлива и воды
• Поддержание экономической модели электроустановки.
• Планирование условий технического обслуживания оборудования.
• Проектирование новых и расширение существующих электроустановок.
• Проектирование новых и развитие существующих электрических систем, их узлов нагрузки и индивидуальных потребителей электроэнергии.

Чем равномернее будут загружены генераторы, тем лучше будут условия их работы, поэтому существует так называемая проблема регулирования таблицы нагрузки, т.е. их расположения. Следует помнить, что лучше всего максимально использовать установленную мощность электростанции.

Для регулирования графиков нагрузки используются различные методы, в том числе.

• Подключение сезонных потребителей.
• Подключение нагрузки в ночное время.
• Увеличение количества смен.
• Смена начала смены и начала растений.
• Разделение выходных дней.
• Ввести заряды для активной и реактивной энергии.
• Снижение перекрестного потока реактивной мощности в сети.
• Объединение региональных энергосистем.

Ежедневные графики необходимы для оперативного регулирования и планирования балансов электроэнергии и мощности на срок до нескольких дней.

Раз в неделю.

• Определение наличия оборудования.
• Управление моделью с учетом еженедельных нарушений.
• Проведение плановых проверок и текущего обслуживания.
• Надзор за гидравлической и электрической системой гидроэлектростанции.

Ежегодно.

• Планирование экономической деятельности.
• Планирование капитального ремонта.
• Планирование поставок топлива.
• Водно-энергетическое регулирование ресурсов водохранилищ гидроэлектростанций.
• Планирование деятельности в области цен на товары.

Мощность – ключевой параметр бытовой электростанции

Основным техническим параметром любой электростанции является ее мощность. Производители бытовых электростанций указывают пределы мощности, которые могут быть достигнуты только за короткий промежуток времени. Для расчета фактического уровня мощности необходимо также учитывать коэффициент мощности. Фактическая мощность обычно меньше максимальной и выражается в киловаттах.

Мощность различных типов отечественных электростанций следующая.

• Бензиновые генераторные установки: 15-20 кВт
• Дизельные двигатели: до 3000 кВт

Генераторы с разной мощностью отличаются по размерам, весу, стоимости и другим параметрам. При выборе генераторной установки следует рассматривать все характеристики в совокупности, включая коэффициент полезного действия, указанный в документации, прилагаемой к установке.

Полезные советы по эксплуатации электростанций

При работе с бензиновыми генераторными установками необходимо четко отслеживать все временные шкалы и сроки годности расходных материалов, установленные для конкретного двигательного агрегата.

Капитальный ремонт должен проводиться строго в соответствии с ожидаемым сроком службы данной модели. Перед каждым запуском проверяйте уровень и качество бензина и масла.

Если обнаружится, что масло необходимо долить, это следует делать только после выключения и остывания двигателя. Открытие крышки маслозаливной горловины при работающем двигателе может привести к серьезным травмам или ожогам.

Используйте только топливо и смазочные материалы, рекомендованные в технической документации вашей машины. В нем также можно найти информацию о том, как часто следует менять все расходные материалы.

Также необходимо регулярно менять воздушный и масляный фильтры, чистить или устанавливать новые свечи зажигания.

Некоторые модели генераторных установок могут работать как с промышленным, так и с бытовым напряжением. Рекомендуется использовать их непосредственно для конкретного прибора и не пытаться переделать 220-вольтовый прибор на 380 вольт или наоборот.

Некоторые бензиновые агрегаты оснащены 12-вольтовыми клеммами для зарядки аккумуляторной батареи. Однако некоторые пользователи обнаружили, что их можно использовать в качестве источника питания для запуска двигателя автомобиля. Это нежелательно, так как в момент запуска двигателя автомобиля возникают большие скачки тока, что приведет к выходу из строя генератора.

Если вы собираетесь подключать электронные компьютеры и другие виды сложной бытовой техники, рекомендуется использовать стабилизатор напряжения, так как ток, вырабатываемый генератором переменного тока, не всегда имеет стабильную характеристику.

Самая мощная электростанция в мире

Рассказ о том, как работают электростанции, был бы неполным без упоминания записей. Мы все их любим, не так ли?

Самой мощной тепловой электростанцией в мире является Туотуо в Китае. Она имеет мощность 6 600 мегаватт и состоит из пяти одинаковых по мощности блоков. Чтобы разместить их всех, необходима площадь в 2,5 квадратных километра.

Если цифра в 6 600 МВт вам ничего не говорит, то это больше, чем мощность Запорожской атомной электростанции в Украине. В целом, если включить Туокетуо в рейтинг самых мощных атомных электростанций (забыв, что это тепловая электростанция), то она заняла бы достойное третье место. Так много силы.

В этой статье дается подробное описание того, как работают атомные электростанции. Одним словом, они также используют пар.

После Токото самой мощной тепловой электростанцией в рейтинге является электростанция Тайчунг в Китае (5 824 МВт). С третьего по пятое место занимают Сургутская ГРЭС-2 в России (5 597 МВт), Белхатувская ТЭС в Польше (5 354 МВт) и ПГУ-электростанция Фуцу в Японии (5 040 МВт).

Когда появилась первая тепловая электростанция

Энергия пара использовалась с очень раннего времени. Только паровые двигатели и паровые котлы имели большое значение. Именно пар, кстати, является основным элементом парового двигателя. По сути, это просто большая кастрюля, в которой кипит вода и образуется пар, приводящий в действие поршневой механизм.

Пар можно производить и в домашних условиях, но он в тысячи раз мощнее на тепловых электростанциях.

Первая в мире электростанция, работающая на угле, была построена в 1882 году в Нью-Йорке. Объект был обнаружен на Перл-стрит в Манхэттене. Год спустя первая такая станция была построена в России. Он был построен в Санкт-Петербурге.

Теперь, когда вы его прочитали, он показался вам интересным. Больше хороших статей вы можете найти на нашем Telegram-канале.

С тех пор они растут как грибы после дождя. Несмотря на относительную простоту и экономичность, такие конструкции производят много энергии. Они могут быть не такими экологичными, как солнечная или ветровая энергия, но когенерационные установки будут существовать до тех пор, пока не будет сожжена последняя тонна угля. Надеюсь, к тому времени появятся достойные альтернативы, но пока их не так много.