Каковы особенности различных типов электростанций и их размещение кратко

Обновлено: 28.06.2024

Главная Экономика Топливная промышленность

Электроэнергетика

Электроэнергетика – это отрасль топливно-энергетического комплекса (ТЭК), которая занимается производством электроэнергии, ее транспортировкой и распределением. От уровня ее развития зависит все народное хозяйство страны.

Данная отрасль энергетики считается важной, так как у нее большие преимущества относительно других видов энергии, а именно: распределение между потребителями, ее легко транспортировать на большие расстояния и превращать в другую энергию (тепловую, механическую, световую, химическую и др.). Отличительная черта электрической энергии – это ее одновременность в генерации и потреблении энергии, так как по сетям электрический ток распространяется почти со скоростью света.

Генерация электроэнергии - это процесс, при котором различные виды энергии преобразовываются в электрическую энергию. Это происходит на электростанциях.

За последние десятилетия структура производства электроэнергии в России постепенно изменяется. На современном этапе развития топливно-энергетического комплекса основную долю в производстве электроэнергии занимают тепловые электростанции - 66,34%, потом идут гидроэлектростанции - 17,16% и наименьшую долю в производстве электроэнергии занимают атомные электростанции - 16,5%.

Таблица№3: Динамика производства, по видам электростанций.

Производство электроэнергии	Млрд. кВт.ч	Уд. вес, %
Электроэнергетика	915	100%
Атомные электростанции	150	16,5%
Тепловые электростанции	607	66,34%
Гидроэлектростанции	157	17,16%

5.1 Тепловая электростанция – это электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива.

Тепловые электростанции преобладают в России. Тепловые электростанции работают на органическом топливе (уголь, газ, мазут, сланец и торф). На их долю приходится около 67 % производства электроэнергии. Главную роль играют мощные (более 2 млн кВт) ГРЭС (государственные районные электростанции), которые обеспечивают потребности экономического района и работают в энергосистемах.

Тепловые электростанции отличаются надежностью, проработаностью процесса. Наиболее актуальны электростанции, использующие высококалорийное топливо, потому что его экономически выгодно транспортировать.

Основными факторами размещения являются топливный и потребительский. Мощные электростанции, как правило, располагаются у источников добычи топлива: чем крупнее электростанция, тем дальше она может передавать электроэнергию. Те электростанции, которые работают на мазуте, в основном, располагаются в центрах нефтеперерабатывающей промышленности.

Таблица№4: Размещение ГРЭС мощностью более 2 млн кВт

Федеральный округ	ГРЭС	Установленная мощность, млн кВт	Топливо
Центральный	Костромская	3,6	Мазут
Рязанская	2,8	Уголь
Конаковская	3,6	Мазут, газ
Уральский	Сургутская 1	3,3	Газ
Сургутская 2	4,8	Газ
Рефтинская	3,8	Уголь
Троицкая	2,4	Уголь
Ириклинская	2,4	Мазут
Приволжский	Заинская	2,4	Мазут
Сибирский	Назаровская	6,0	Мазут
Южный	Ставропольская	2,1	Мазут, газ
Северо-Западный	Киришская	2,1	Мазут

Преимущества тепловых электростанций в том, что они относительно свободно располагаются, в связи с широким распространением топливных ресурсов в России; к тому же они способны вырабатывать электроэнергию без сезонных колебаний (в отличие от ГЭС). К недостаткам тепловых электростанций можно отнести: использование невозобновимых топливных ресурсов, низкий КПД и крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду (КПД обычной ТЭС - 37-39%). Несколько большой КПД имеют ТЭЦ - теплоэлектроцентрали, обеспечивающие теплом предприятия и жилье с одновременным производством электроэнергии. Топливный баланс тепловых электростанций России характеризуется преобладанием газа и мазута.

Тепловые электростанции всего мира выбрасывают в атмосферу ежегодно 200-250 млн т золы и около 60 млн т сернистого ангидрид, к тому же они поглощают огромное количество кислорода.

5.2 Гидравлическая электростанция (ГЭС) – это электростанция, преобразующая механическую энергию потока воды в электрическую энергию, посредством гидравлических турбин, приводящих во вращение электрические генераторы.

Более мощные ГЭС построены в Сибири, т.к. там освоение гидроресурсов наиболее эффективно: удельные капиталовложения в 2-3 раза ниже и себестоимость электроэнергии в 4-5 раз меньше, чем в Европейской части страны.

Таблица№5: ГЭС мощностью более 2 млн кВт

Федеральный округ	ГЭС	Установленная мощность, млн кВт
Сибирский	Саяно-Шушенская	6,4
Красноярская	6,0
Братская	4,5
Усть-Илимская	4,3
Приволжский	Волжская (Волгоград)	2,5
Волжская (Самара)	2,3

Гидростроительство в нашей стране характеризуется сооружением на реках каскадов гидроэлектростанций. Каскад – это группа ГЭС, расположенная ступенями по течению водного потока для последовательного использования его энергии. Помимо получения электроэнергии каскады решают проблемы снабжения населения и производства водой, устранения упадков, улучшения транспортных условий. Наиболее крупные ГЭС в стране входят в состав Ангаро-Енисейского каскада: Саяно-Шушенская, Красноярская - на Енисее; Иркутская, Братская, Усть-Илимская - на Ангаре; строится Богучанская ГЭС (4 млн кВт).

В Европейской части страны создан крупный каскад ГЭС на Волге. В его состав входят Иваньковская, Угличская, Рыбинская, Городецкая, Чебоксарская, Волжская (вблизи Самары), Саратовская, Волжская (вблизи Волгограда). Весьма перспективным является строительство гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС). Их действие основано на цикличном перемещении одного и того же объема воды между двумя бассейнами - верхним и нижним. ГАЭС позволяют решать проблемы пиковых нагрузок, маневренности использования мощностей энергосетей. В России, остро стоит проблема создания маневренности электростанций, в том числе ГАЭС. Построены Загорская ГАЭС (1,2 млн кВт), строится Центральная ГАЭС (3,6 млн кВт).

Гидроэнергетику нельзя считать экологически чистой. Строительство плотин и водохранилищ резко меняет режим рек и это разрушает водные экосистемы.

5.3 Атомная электростанция (АЭС )- этоядерная установка для производства энергии в заданных режимах и условиях применения, располагающиеся в пределах определенной проектом территории, на которой для осуществления этой цели используются ядерный реактор и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений с необходимым персоналом.

После катастрофы на Чернобыльской АЭС сократилась программа атомного строительства, с 1986 г. в эксплуатацию ввели только четыре энергоблока. Сейчас ситуация меняется: правительством РФ было принято специальное постановление, которое утвердило программу строительства новых АЭС до 2010 г. Первоначальный ее этап - модернизация действующих энергоблоков и ввод в эксплуатацию новых, которые должны заменить выбывающие после 2000 г. блоки Билибинской, Нововоронежской и Кольской АЭС.

На данный момент в России действует девять АЭС. Еще четырнадцать АЭС и АСТ (атомных станций теплоснабжения) находятся в стадии проектирования, строительства или временно законсервированы.

Таблица№6: Мощность действующих АЭС

Федеральный округ	АЭС	Установленная мощность, млн кВт
Северо-Западный	Ленинградская	4,0
Кольская	1,76
Центральный	Курская	4,0
Нововоронежская	1,8
Смоленская	3,0
Калининская	2,0
Приволжский	Балаковская	3,0
Уральский	Белоярская	0,6
Дальневосточный	Билибинская	0,048

Были пересмотрены принципы размещения АЭС с учетом потребности района в электроэнергии, природных условий (в частности, достаточного количества воды), плотности населения, возможности обеспечения защиты людей от недопустимого радиационного воздействия при тех или иных ситуациях. Принимается во внимание вероятность возникновения на предполагаемой территории землетрясений, наводнений, наличие близких грунтовых вод. АЭС должны размещаться не ближе 25 км от городов с численностью более 100 тыс. жителей, АСТ - не ближе 5 км. Ограничивается суммарная мощность электростанций: АЭС- 8 млн кВт, АСТ - 2 млн кВт.

Преимущества АЭС состоят в том, что их можно строить в любом районе независимо от его энергетических ресурсов; атомное топливо отличается большим содержанием энергии (в 1 кг основного ядерного топлива - урана - содержится энергии столько же, сколько в 2500 т угля). К тому же АЭС не дают выбросов в атмосферу в условиях безаварийной работы (в отличие от ТЭС) и не поглощают кислород.

К негативным последствиям работы АЭС относятся:

- Трудности в захоронении радиоактивных отходов. Для их вывоза со станции сооружаются контейнеры с мощной защитой и системой охлаждения. Захоронение производится в земле на больших глубинах в геологически стабильных пластах;

- Катастрофические последствия аварий на наших АЭС вследствие несовершенной системы защиты;

- Тепловое загрязнение используемых АЭС водоемов.

Функционирование АЭС как объектов повышенной опасности требует участи государственных органов власти и управления в формировании направлений развития, выделений необходимых средств.

Таблица№3: Динамика производства, по видам электростанций.

Производство электроэнергии	Млрд. кВт.ч	Уд. вес, %
Электроэнергетика	915	100%
Атомные электростанции	150	16,5%
Тепловые электростанции	607	66,34%
Гидроэлектростанции	157	17,16%

Таблица№4: Размещение ГРЭС мощностью более 2 млн кВт

Федеральный округ	ГРЭС	Установленная мощность, млн кВт	Топливо
Центральный	Костромская	3,6	Мазут
Рязанская	2,8	Уголь
Конаковская	3,6	Мазут, газ
Уральский	Сургутская 1	3,3	Газ
Сургутская 2	4,8	Газ
Рефтинская	3,8	Уголь
Троицкая	2,4	Уголь
Ириклинская	2,4	Мазут
Приволжский	Заинская	2,4	Мазут
Сибирский	Назаровская	6,0	Мазут
Южный	Ставропольская	2,1	Мазут, газ
Северо-Западный	Киришская	2,1	Мазут

Таблица№5: ГЭС мощностью более 2 млн кВт

Федеральный округ	ГЭС	Установленная мощность, млн кВт
Сибирский	Саяно-Шушенская	6,4
Красноярская	6,0
Братская	4,5
Усть-Илимская	4,3
Приволжский	Волжская (Волгоград)	2,5
Волжская (Самара)	2,3

Таблица№6: Мощность действующих АЭС

Федеральный округ	АЭС	Установленная мощность, млн кВт
Северо-Западный	Ленинградская	4,0
Кольская	1,76
Центральный	Курская	4,0
Нововоронежская	1,8
Смоленская	3,0
Калининская	2,0
Приволжский	Балаковская	3,0
Уральский	Белоярская	0,6
Дальневосточный	Билибинская	0,048

К негативным последствиям работы АЭС относятся:

- Катастрофические последствия аварий на наших АЭС вследствие несовершенной системы защиты;

- Тепловое загрязнение используемых АЭС водоемов.

Под электростанцией подразумевается комплекс устройств, оборудования и аппаратуры, предназначенных для выработки электрической энергии. Сюда также относятся необходимые для этого строения и здания, которые расположены на соответствующей территории. Независимо от видов электростанций большинство из них функционирует за счет энергии вращения вала генератора.

Характеристики электростанций

Все электрические станции объединены и образуют Единую энергетическую группу, которую создали с целью более эффективного использования их мощностей, чтобы непрерывно снабжать потребителей электроэнергией. Основным элементом в устройстве считается электрогенератор, который выполняет определенные функции:

Гарантирует непрерывную работу одновременно с другими энергосистемами и обеспечивает энергией собственные автономные нагрузки.
Обеспечивает быстрое реагирование на наличие или отсутствие нагрузки, которая соответствует его номинальному значению. Производит запуск электродвигателя, обеспечивающего функционирование всей станции.
Совместно со специальным оборудованием выполняет защитные функции.

Каждый генератор отличается формами, размерами и источником энергии, который вращает вал. Кроме него, в станцию входят: турбины, котлы, трансформаторы, распределительное оборудование, технические средства коммутации, автоматика, релейная защита. Сейчас большое внимание уделяется выпуску более компактных установок.

Они вырабатывают электроэнергию, которая питает не только различные объекты, но и целые поселения, находящиеся на удаленном расстоянии от электрических линий. В основном они используются на полярных станциях и предприятиях, добывающих полезные ископаемые.

Основные виды

Классификация электростанций в первую очередь проводится по типу энергоносителей. К ним относятся уголь, природный газ, вода рек, ядерное топливо, дизельное горючее, бензин и т. д. Список основных станций:

ТЭС — расшифровка аббревиатуры: тепловая электрическая станция. Для ее работы используется природное топливо, а она может быть конденсационной (КЭС) или теплофикационной (ТЭЦ).
ГЭС — гидравлическая электростанция, которая работает за счет воды рек, падающей с высоты. Существует ее разновидность — ГАЭС (гидроаккумулирующая).
АЭС — атомные станции, энергоносителем которых является ядерное топливо.
ДЭС — стационарные или передвижные электростанции, работающие на дизельном топливе. Обычно это станции малой мощности, которые используются в строительстве и частном секторе, где нет линий электропередач.

Существуют еще солнечные, ветровые, приливные и геотермальные источники электропитания, которые слабо применяются в нашей стране. У них есть ряд недостатков природного характера, и они представляют собой альтернативные виды выработки электроэнергии.

Тепловые и гидравлические

Тепловые электростанции России создают около 70% от всей электроэнергии. Для их функционирования используется мазут, уголь, газ, а в некоторых регионах - торф и сланцы. На теплоэлектроцентралях кроме электрической производится тепловая энергия.

Одним из основных элементов станции является турбина, которая вращается за счет вырабатываемого пара. Преимуществом ТЭС считается то, что ее оборудование можно разместить практически везде, где есть природные энергоносители. Кроме того, на их работу практически не влияют природные факторы.

Но при этом применяемое топливо не возобновляется, то есть его ресурсы могут закончиться, а само оборудование засоряет окружающую среду. В России тепловые станции не оборудованы эффективными системами для очистки от вредных и токсичных веществ.

Газовое оборудование считается более экологичным, но идущие к нему трубы также наносят вред природе. Станции, которые находятся в центральном регионе страны работают на природном газе и мазуте, а в восточных районах — на угле. Поэтому их размещение осуществляется ближе к месторождениям природного топлива.

По своей значимости гидравлические станции расположились на втором месте после ТЭС. Их основное отличие — это использование энергии воды, которая относится к возобновляемым ресурсам. Если смотреть по карте России, то можно заметить, что самые мощные ГЭС находятся в Сибири на Енисее и Ангаре. Список крупных электростанций:

Саяно-Шушенская — обладает мощностью 6,4 тыс. мВт.
Красноярская — 6 тыс. мВт.
Братская — 4,5 тыс. мВт.
Усть-Илимская — 3,84 тыс. мВт.

Схема принципа действия установок довольно проста. Падающая вода приводит в движение турбины, которые вращают генераторы, и начинает вырабатываться электроэнергия. Стоимость электричества, производимого ГЭС, считается самой дешевой, и она в 5—6 раз меньше, чем на ТЭС. Кроме того, чтобы управлять гидравлической станцией, требуется меньшее количество сотрудников.

Большую разницу составляет время запуска установки. Если для ГЭС этот параметр составляет 3—5 минут, то у ТЭС он будет длиться несколько часов. С другой стороны, гидравлическая установка функционирует на полную мощность только при большом подъеме уровня воды.

Сейчас большое внимание уделяется строительству гидроаккумулирующих станций, которые отличаются от традиционных установок возможностью перемещения одинакового количества воды между нижним и верхним бассейнами. В ночное время, когда есть излишки электроэнергии, вода подается снизу вверх, а в дневное — наоборот.

Атомные и дизельные

По количеству выпускаемой энергии атомные электростанции располагаются на третьем месте. Их доля в энергетике России составляет всего 10%. В Соединенных Штатах это значение равно 20%, а самый высокий показатель во Франции — более 75%.

После катастрофы на АЭС в Чернобыле была сокращена программа по строительству и развитию ядерных электростанций. Наиболее известные объекты в России:

Ленинградский;
Курский;
Смоленский;
Белоярский и др.

Сейчас наиболее популярны атомные теплоэлектроцентрали, назначение которых — производство электрической энергии и тепла. Станция такого типа функционирует в поселке Билибино на Чукотке. Кроме того, одним из последних направлений считается создание АСТ — атомных станций теплоснабжения, в которых происходит превращение ядерного энергоносителя в тепловую энергию.

Такое оборудование успешно работает в Нижнем Новгороде и Воронеже. При правильной эксплуатации АЭС является самой экологичной установкой, а именно:

несущественные выбросы в атмосферу;
кислород практически не поглощается;
не создается парниковый эффект.

Если рассматривать принцип работы атомной электростанции, то следует учитывать катастрофические последствия после аварий. Отработанный энергоноситель также требует специального захоронения в ядерных могильниках.

Мобильные дизельные электростанции стали неотъемлемой частью для снабжения электроэнергией отдаленных районов и объектов строительства. Помимо этого, их зачастую используют как аварийные или резервные источники.

Основным элементом оборудования считается генератор, который вращается от двигателя внутреннего сгорания. Стационарные установки могут обладать мощностью до 5 тыс. кВт, а передвижные — не более 1 тыс. кВт.

Одним из их достоинств считаются компактные размеры, поэтому их можно размещать в небольших помещениях. К минусам можно отнести зависимость от наличия топлива, способов его доставки и хранения.

Преимущества и недостатки

Любая электрическая станция обладает как определенными достоинствами, так и некоторыми недостатками. Причины такой ситуации могут зависеть от технологических процессов, человеческого фактора и природных явлений.

Таблица. Плюсы и минусы ТЭС, ГЭС, АЭС.

Вид электростанции	Достоинства	Недостатки
Тепловая	1. Небольшая цена на энергоноситель. 2. Малые капитальные вложения. 3. Не имеют конкретной привязки к какому-нибудь району. 4. Низкая себестоимость электроэнергии. 5. Все оборудование занимает небольшую площадь.	1. Сильное загрязнение окружающей среды. 2. Большие эксплуатационные расходы.
Гидравлическая	1. Отсутствует необходимость добычи и доставки энергоносителя. 2. Не загрязняет близлежащие районы. 3. Управление водяными потоками. 4. Высокая надежность функционирования. 5. Легкое техническое обслуживание и небольшая себестоимость электроэнергии. 6. Возможность дополнительно использовать природные ресурсы.	1. Подтопление плодородных земель. 2. Большая занимаемая площадь.
Атомная	1. Малое количество вредных выбросов. 2. Небольшой объем энергоносителя. 3. Высокая мощность на выходе. 4. Низкие издержки для получения электроэнергии.	1. Вероятность опасного облучения. 2. Выходная мощность не регулируется. 3. Катастрофические последствия при аварии. 4. Высокие капитальные вложения.

Нетрадиционные электростанции (солнечные, геотермальные, приливные, ветровые и др.) в России используются в небольшом количестве.

Несмотря на недостатки, которые в основном связаны с непостоянством природных явлений, высокой стоимостью и малой выходной мощностью, за альтернативными установками - интересное и перспективное будущее.

Электростанцией называется комплекс зданий, сооружений и оборудования, предназначенный для выработки электрической энергии. То есть, электростанции преобразуют различные виды энергий в электрическую. Наиболее распространенными типами электростанций являются:

гидроэлектростанции;
тепловые;
атомные.

Гидроэлектростанция (ГЭС)

Гидроэлектростанция (ГЭС) — это электростанция, преобразующая энергию движущейся воды в электрическую энергию. Устанавливаются ГЭС на реках. При помощи плотины создается перепад высот воды (до и после плотины). Возникающий напор воды приводит в движение лопасти турбины. Турбина приводит в действие генераторы, которые вырабатывают электроэнергию.

В зависимости от мощности вырабатываемой электроэнергии, гидроэлектростанции подразделяются на: малые (до 5 МВт), средние (5-25 МВт) и мощные (свыше 25 МВт). По максимально используемому напору они делятся на: низконапорные (максимальный напор - от 3 до 25 м), средненапорные (25-60 м) и высоконапорные (свыше 60 м). Также ГЭС классифицируют по принципу использования природных ресурсов: плотинные, приплотинные, деривационные и гидроаккумулирующие.

Тепловая электростанция (ТЭС) вырабатывает электроэнергию за счет преобразования тепловой энергии, полученной в результате горения топлива. Топливом на ТЭС является: природный газ, уголь, мазут, торф или горячие сланцы.

В результате горения топлива в топках паровых котлов, происходит преобразование питательной воды в перегретый пар. Этот пар с определенной температурой и давлением по паропроводу подается в турбогенератор, где и происходит получение электрической энергии.

Тепловые электростанции подразделяются на:

газотурбинные;
котлотурбинные;
комбинированного цикла;
на базе парогазовых установок;
на основе поршневых двигателей.

Котлотурбинные ТЭС, в свою очередь делятся на конденсационные (КЭС или ГРЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

Преимущества теплоэлектростанций

Недостатки ТЭС

Атомная электростанция (АЭС) — станция, в которой получение электроэнергии (или тепловой энергии) происходит за счет работы ядерного реактора. За 2015 год все АЭС мира выработали почти 11% электроэнергии.

Ядерный реактор при работе передает энергию теплоносителю первого контура. Этот теплоноситель поступает в парогенератор, где нагревает воду второго контура. В парогенераторе происходит преобразование воды в пар, который поступает в турбину и приводит в движение электрогенераторы. Пар после турбины поступает в конденсатор, где охлаждается водой из водохранилища. В качестве теплоносителя первого контура используется, в основном, вода. Однако, для этой цели можно использовать еще свинец, натрий и другие жидкометаллические теплоносители. Количество контуров АЭС может быть разным.

АЭС классифицируются по типу используемого реактора. В атомных электростанциях используются два вида реакторов: на тепловых и на быстрых нейтронах. Реакторы первого типа подразделяются на:

кипящие,
водоводяные,
тяжеловодные,
газоохлаждаемые,
графито-водные.

В зависимости от вида получаемой энергии, атомные электростанции бывают двух типов:

В зависимости от источника энергии различают следующие типы электростанций:

Тепловые электростанции (ТЭС), использующие природное топливо. Они делятся на конденсационные (КЭС) и теплофикационные (ТЭЦ)
Гидравлические электростанции (ГЭС) и гидроаккумулирующие (ГАЭС), использующие энергию падающей воды
Атомные электростанции (АЭС), использующие энергию ядерного распада
Дизельные электростанции (ДЭС)
ТЭС с газотурбинными (ГТУ) и парогазовыми установками (ПГУ)
Солнечные электростанции (СЭС)
Ветровые электростанции (ВЭС)
Геотермальные электростанции (ГЕОТЭС)
Приливные электростанции (ПЭС)

Наиболее часто в современной энергетике выделяют традиционную и нетрадиционную энергетики.

Традиционную энергетику главным образом разделяют на электроэнергетику и теплоэнергетику.

Наиболее удобный вид энергии - электрическая, которая может считаться основой цивилизации. Преобразование первичной энергии в электрическую производится на электростанциях.

В нашей стране производится и потребляется огромное количество электроэнергии. Она почти полностью вырабатывается тремя основными типами электростанций: тепловыми, атомными и гидроэлектростанциями.

Примерно 70% мировой электроэнергии вырабатывают на ТЭС. Они делятся на конденсационные тепловые электростанции (КЭС), вырабатывающие только электроэнергию, и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), которые производят электроэнергию и теплоту.

В России около 75% энергии производится на тепловых электростанциях. ТЭС строят в районах добычи топлива или в районах потребления энергии. ГЭС выгодно строить на полноводных горных реках. Поэтому наиболее крупные ГЭС построены на сибирских реках. Енисее, Ангаре. Но также построены каскады ГЭС и на равнинных реках: Волге, Каме.

АЭС построены в районах, где потребляется много энергии, а других энергоресурсов не хватает (в западной части страны).

Основным типом электростанций в России являются тепловые (ТЭС). Эти установки вырабатывают примерно 67% электроэнергии России. На их размещение влияют топливный и потребительский факторы. Наиболее мощные электростанции располагаются в местах добычи топлива. ТЭС, использующие калорийное, транспортабельное топливо, ориентированы на потребителей.

Рис.1. Принципиальная схема тепловой электростанции

Принципиальная схема тепловой электростанции представлена на рис.1. Стоит иметь в виду, что в ее конструкции может быть предусмотрено несколько контуров - теплоноситель от тепловыделяющего реактора может не идти сразу на турбину, а отдать свое тепло в теплообменнике теплоносителю следующего контура, который уже может поступать на турбину, а может дальше передавать свою энергию следующему контуру. Также в любой электростанции предусмотрена система охлаждения отработавшего теплоносителя, чтобы довести температуру теплоносителя до необходимого для повторного цикла значения. Если поблизости от электростанции есть населенный пункт, то это достигается путем использования тепла отработавшего теплоносителя для нагрева воды для отопления домов или горячего водоснабжения, а если нет, то излишнее тепло отработавшего теплоносителя просто сбрасывается в атмосферу в градирнях. Конденсатором отработавшего пара на неатомных электростанциях чаще всего служат именно градирни.

Основное оборудование ТЭС - котел-парогенератор, турбина, генератор, конденсатор пара, циркуляционный насос.

В котле парогенератора при сжигании топлива выделяется тепловая энергия, которая преобразуется в энергию водяного пара. В турбине энергия водяного пара превращается в механическую энергию вращения. Генератор превращает механическую энергию вращения в электрическую. Схема ТЭЦ отличается тем, что по ней, помимо электрической энергии, вырабатывается и тепловая путем отвода части пара и нагрева с его помощью воды, подаваемой в тепловые магистрали.

Есть ТЭС с газотурбинными установками. Рабочее тело и них - газ с воздухом. Газ выделяется при сгорании органического топлива и смешивается с нагретым воздухом. Газовоздушная смесь при 750-770°С подается в турбину, которая вращает генератор. ТЭС с газотурбинными установками более маневренна, легко пускается, останавливается, регулируется. Но их мощность в 5-8 раз меньше паровых.

Процесс производства электроэнергии на ТЭС можно разделить на три цикла: химический - процесс горения, в результате которого теплота передается пару; механический - тепловая энергия пара превращается в энергию вращения; электрический - механическая энергия превращается в электрическую.

Общий КПД ТЭС состоит из произведения КПД (η) циклов:

КПД идеального механического цикла определяется так называемым циклом Карно:

где T₁ и Т₂ - температура пара на входе и выходе паровой турбины.

На современных ТЭС Т₁=550°С (823°К), Т₂=23°С (296°К).

Практически с учетом потерь η_тэс=36-39%. Из-за более полного использования тепловой энергии КПД ТЭЦ = 60-65%.

Атомная электростанция отличается от ТЭС тем, что котел заменен ядерным реактором. Теплота ядерной реакции используется для получения пара.

Первичной энергией на АЭС является внутренняя ядерная энергия, которая при делении ядра выделяется в виде колоссальной кинетической энергии, которая, в свою очередь, превращается в тепловую. Установка, где идут эти превращения, называется реактором.

Через активную зону реактора проходит вещество теплоноситель, которое служит для отвода тепла (вода, инертные газы и т.д.). Теплоноситель уносит тепло в парогенератор, отдавая его воде. Образующийся водяной пар поступает в турбину. Регулирование мощности реактора производится с помощью специальных стержней. Они вводятся в активную зону и изменяют поток нейтронов, а значит, и интенсивность ядерной реакции.

Природное ядерное горючее атомной электрической станции - уран. Для биологической защиты от радиации используется слой бетона в несколько метров толщиной.

При сжигании 1 кг каменного угля можно получить 8 кВт-ч электроэнергии, а при расходе 1 кг ядерного топлива вырабатывается 23 млн. кВтч электроэнергии.

Более 2000 лет человечество использует водную энергию Земли. Теперь энергия воды используется на гидроэнергетических установках (ГЭУ) трех видов:

гидравлические электростанции (ГЭС);
приливные электростанции (ПЭС), использующие энергию приливов и отливов морей и океанов;
гидроаккумулирующие станции (ГАЭС), накапливающие и использующие энергию водоемов и озер.

Гидроэнергетические ресурсы в турбине ГЭУ преобразуются в механическую энергию, которая в генераторе превращается в электрическую.

Таким образом, основными источниками энергии являются твердое топливо, нефть, газ, вода, энергия распада ядер урана и других радиоактивных веществ.

Все основные типы электростанций оказывают значительное негативное воздействие на природу. ТЭС загрязняют воздух, шлаки станций, работающих на угле, занимают огромные территории. Водохранилища равнинных ГЭС заливают плодородные пойменные земли, приводят к заболачиванию земель. Небезопасными оказались и АЭС.

Будущее за использованием нетрадиционных источников энергии — энергии ветра, приливов, Солнца и внутренней энергии Земли.

Читайте также: