Енергетичні технології - енциклопедія - фонд знань «Ломоносов»

Енергетичні технології - наука про енергетику, область технічних наук. комплекс технологій. використовуваних в процесі отримання, передачі та використання видів енергії та енергетичних ресурсів.

Наука про енергетику вивчає закони і методи перетворення потенційної енергії природних енергетичних ресурсів в види енергії, що використовуються в діяльності людини, створення нових і вдосконалення існуючих засобів перетворення. У більш вузькому сенсі ця наука, грунтуючись на системному методі досліджень, вивчає закономірності, об'єктивні тенденції і оптимальні пропорції розвитку енергетики як єдиного цілого; формує концепцію оптимального управління енергетикою; вивчає комплексні проблеми енергетики, включаючи її вплив на навколишнє середовище. проблеми розвитку науково-технічного прогресу в енергетиці.

Енергетичні технології застосовуються в енергетиці (паливно-енергетичному комплексі) і в енергетичному машинобудуванні.

З 2-ої половини 20 ст. в умовах науково-технічної революції. потреби людського суспільства в різних видах енергії, головним чином електричної, росли особливо швидко. Відбуваються й якісні зміни в результаті масової електрифікації промислових виробництв, переходу від вугільної моноструктури паливопостачання до широкого використання нафти. природного газу, ядерного пального; створення унікальних за параметрами і протяжності засобів передачі енергоресурсів і електроенергії, єдиних для країн енергосистем.

Науково-технічний прогрес в енергетиці виражається в розробці нових методів виробництва і перетворення енергії, укрупнення енерговиробляючого обладнання, вдосконалення засобів видобутку енергетичних ресурсів, створення нових технологій. Розвивається взаємозамінність різних видів енергії, установок, які її виробляють, окремих енергетичних ресурсів. Зростає концентрація виробництва і засобів передачі перетворених видів енергії (в першу чергу, електроенергії), енергетичних ресурсів, централізація їх розподілу.

Росія - єдина в світі велике індустріальне держава. базує свій розвиток на власних паливно-енергетичних ресурсах (див. Паливна промисловість).

Інтенсивний розвиток енергетичних технологій тісно пов'язане з науково-технічною революцією. В енергетиці були зроблені найбільші винаходи, що забезпечили колосальний технічний прогрес XX в. Новий вид енергії-електрику - і новий тип універсального теплового двигуна - парова турбіна - ось найголовніші досягнення енергетики, що зробили революціонізуюче вплив на всю техніку цієї епохи.

У 70-80-ті роки XIX ст. були зроблені великі наукові узагальнення в галузі вивчення електрики і магнетизму. Експериментальні дані, накопичені при дослідженні електрики і магнетизму в першій половині XIX ст. (Досліди Фарадея та ін.), Дали матеріал для створення електромагнітної теорії Максвелла, яка і стала основою розвитку електротехніки в кінці XIX - початку XX ст. В цей час починається інтенсивна розробка теоретичних питань електротехніки, пов'язаних з практичним застосуванням електроенергії в самих різних областях виробництва.

В першу чергу інженерна думка звернулася до питання про джерела електроенергії - генераторах, так як без раціонального джерела електричного струму, здатного виробляти струми необхідної потужності і частоти, було неможливо здійснити впровадження електроенергії в промислове виробництво. Найбільш істотним досягненням було винахід інженерами Грамом. Гефнер-Альтенек, Фонтене і ін. Електромагнітного генератора з самозбудженням і кільцевих якорем (див. Історія розвитку генераторів і електродвигунів).

Мал. 1. Машина-генератор З.Т. грами

Винахід раціонального генератора допомогло вирішити проблему електричного освітлення (лампи Лодигіна. Яблочкова. Едісона. Кржіжіка і ін.) - див. Історія створення електричного освітлення.

Мал. 2. Схема електричної лампи розжарювання А. Н. Лодигіна (1872 г.).

Мал. 3. Електрична лампа розжарювання Т. А. Едісона (1879 г.).

Яблочков вперше на практиці застосував трансформатор змінного однофазного струму у вигляді індукційних котушок з стрижневим осердям, що дало можливість вирішити проблему «дроблення» і «поділу» електричного світла. Цим Яблочков як би розділив процес застосування електричної енергії на три ланки: виробництво (генерування), передача і споживання. Таким чином, початок розвитку елементів електроенергетичної системи було покладено працями П. Н. Яблочкова.

Мал. 4. Схема «дроблення електричного світла» системи П. Н. Яблочкова.

Проблема передачі електроенергії на далекі відстані розроблялася в основному в 80-х роках XIX ст. В ході численних експериментів український вчений Лачинов і француз Депре, підвищивши напруга струму в лінії передач, намітили правильний шлях до вирішення цієї проблеми. В кінці XIX ст. проблема передачі електроенергії на великі відстані була в основному вирішена. Технічним засобом, що дозволив вирішити її, стало застосування змінного струму, спочатку однофазного, потім двофазного і, нарешті, трифазного, передача якого виявилася найбільш вигідною і зручною. Система трифазного струму була запропонована українським інженером М.О. Доливо-Добровольським.

У 90-х роках XIX ст. розгорнулося широке будівництво електростанцій і ліній дальніх електропередач. Розвиток електростанцій зажадало створення більш потужного і раціонального теплового двигуна, здатного їх обслуговувати. Парова машина була непридатна для цих цілей. І в результаті досліджень теплотехніків в країнах Європи і США з'явився якісно новий тип теплового двигуна - парова турбіна (див. Технічний прогрес в теплоенергетиці).

Мал. 5. Схема роботи активної турбіни Лаваля.

Мал. 6. Турбогенератор Парсонса (модель). Праворуч - електрогенератор з високими електромагнітами, зліва - парова турбіна зі знятою кришкою.

Рішення проблеми передачі електроенергії на великі відстані звільнило промисловість від сковували її місцевих енергетичних умов. Електрична енергія з початку XX ст. міцно увійшла в промислове виробництво, спочатку у вигляді групового, а потім індивідуального електроприводу, який і здійснив реконструкцію всього силового господарства машинної індустрії початку XX ст. - см. Історія вирішення проблеми передачі електроенергії на далекі відстані.

Мал. 7. Трифазний двигун М. О. Доліво-Добровольського (1891 г.).

Мал. 8. Схема трифазного трансформатора М. О. Доліво-Добровольського.

↑ Енергетичне і електротехнічне утворення "> Енергетичне і електротехнічне утворення

Енергетичне і електротехнічне утворення - це система підготовки фахівців з енергетики - тепло-, гідро-, електроенергетиці та енергомашинобудування для різних галузей народного господарства, а також з електротехніки та інших видів техніки, які займаються виробництвом, перетворенням, передачею, розподілом і споживанням енергії в різних її формах.

ВУкаіни стало розвиватися з середини 19 ст. коли в Харківському технологічному інституті і Гірничому інституті було введено вивчення термодинаміки, парових машин і парових котлів. В кінці 19 ст. інженери-теплоенергетики готувалися в Московському технічному училищі (нині МГТУ ім. Н. Е. Баумана), технологічному (крім Харківського, також в Харкові, Лисичанську) і політехнічному (Петербург, Рига) інститутах. Будівництво гідростанцій в кінці 19 ст. посилило потребу в інженерах-гідроенергетики, центрами підготовки яких стали Харківський електротехнічний інститут, Харківський технологічний інститут і Московське технічне училище.

В кінці 19 - початку 20 ст. в енергетичному і електротехнічному освіту отримали інтенсивний розвиток курси електротехніки (у зв'язку з першими успіхами в передачі електроенергії на відстані), енергостроітельства і електрифікації різних галузей промисловості і транспорту. Електротехніків-енергетиків готували названі вище навчальні заклади. Харківський політехнічний інститут (політехнічний інститут ім. М. І. Калініна) і Московське технічне училище стали найбільшими центрами електротехнічної підготовки кадрів. Інженери-електротехніки готувалися також в Київському політехнічному інституті, Ризькому політехнічному інституті, Новочеркаському політехнічному інституті і Лисичанському технологічному інституті.

За роки Радянської влади сформувалися основні спеціалізації в енергетичному і електротехнічному освіту. У теплоенергетиці - проектування. монтаж і експлуатація теплових установок, теплофікаційних мереж, теплового обладнання та ін. В електроенергетиці і електротехніці - проектування, монтаж і експлуатація теплових електростанцій, ліній передачі електроенергії в різних галузях промисловості, транспорту і зв'язку, електромашинобудування, електроапаратобудування (в тому числі іонна і рентгенівська апаратура , освітлювальні пристрої) і ін. У гідроенергетиці - проектування, будівництво і експлуатація гідротехнічних споруд, гідроелектростанцій і передаточ них пристроїв.

У зв'язку з потребами розвивається енергетики та електропромисловості ведеться підготовка кадрів за новими спеціальностями: атомні електростанції і установки, автоматизація теплоенергетичних процесів, електротермічні установки, авіа- і автотракторне електрообладнання, гідравлічні машини і засоби автоматики, теплофізика, кібернетика. електричні системи, гідродинаміка. обчислювальна техніка та ін. Провідним навчальним і науково-дослідним центром з енергетики і електромеханіки є Московський енергетичний інститут.

Відповідно до Загальноукраїнським класифікатором спеціальностей за освітою (оксо), що визначає державний стандарт на вищу і середню професійну освіту, енергетичне та електротехнічне освіту входить в укрупнену групу спеціальностей ЕНЕРГЕТИКА, ЕНЕРГЕТИЧНЕ МАШИНОБУДУВАННЯ І ЕЛЕКТРОТЕХНІКА, яка містить наступні укрупнені групи спеціальностей та спеціальності:

Теплові електричні станції
Теплопостачання та теплотехнічне обладнання
Технологія води та палива на теплових і атомних електростанціях
промислова теплоенергетика
Енергетика теплотехнологій
енергозабезпечення підприємств

Високовольтна електроенергетика та електротехніка
Нетрадиційні і поновлювані джерела енергії
Релейний захист і автоматизація електроенергетичних систем
електричні станції
Електроенергетичні системи та мережі
Електричні станції, мережі і системи
Технологія води, палива і мастильних матеріалів на електростанціях
Монтаж і експлуатація ліній електропередачі
гідроелектростанції
Гідроелектроенергетіческіе установки
електропостачання
Електропостачання (по галузях)

Ядерні реактори і енергетичні установки

Техніка і фізика низьких температур
Теплофизика
Технічна фізика термоядерних реакторів і плазмових установок
Атомні електричні станції та установки

Двигун внутрішнього згорання
Котло- і реакторобудування
Газотурбінні, двигуни установки та двигуни
Холодильна, кріогенна техніка і кондиціонування
Плазмові енергетичні установки

Електротехніка, електромеханіка та електротехнології

електромеханіка
Електричні та електронні апарати
Електричні машини і апарати
Електропривод і автоматика промислових установок і технологічних комплексів
Електротехнологічний установки і системи
електричний транспорт
Електрообладнання автомобілів і тракторів
Електрообладнання і автоматика суден
Електрообладнання літальних апаратів
Електрообладнання та електрогосподарство підприємств, організацій і установ
Електроізоляційна, кабельна і конденсаторна техніка
Електронні пристрої та
Технічна експлуатація та обслуговування електричного і електромеханічного устаткування (по галузях)

Повний і актуальний перелік навчальних заведенійУкаіни, які здійснюють освіту за переліченими спеціальностями наводиться на федеральному порталі «українська освіта». Пошук потрібного навчального закладу вУкаіни можна виконати в розділі «Розширений пошук ВНЗ» з використанням фільтрів за назвою ВНЗ, місту, назвою або кодом спеціальності по ОКСО, формі навчання і т.д.

Вітчизняна енергетична наукова школа була створена в 30-х рр. Г. М. Кржижановський. Велике значення мали праці В. В. Болотова, В. І. Вейца, А. В. Вінтера, С. А. Кукель-Краєвського, А. Е. Пробст, Е. А. Русаківського, М. А. Шатель, а також В. А. Кириліна, Л. А. Мелентьєва, М. А. Стиріковіч і багато ін. Основні наукові дослідження в галузі енергетики проводяться в Енергетичному інституті ім. Г. М. Кржижановського і ін.

Актуальна номенклатура спеціальностей наукових працівників ВАК [1] включає в себе наступні спеціальності в групі спеціальностей, відповідних енергетичним технологіям:

Енергетичне, металургійне і хімічне машинобудування

теплові двигуни
Атомне реакторобудування, машини, агрегати та технологія матеріалів атомної ромишленності
Турбомашини і комбіновані турбоустановки

Електромеханіка і електричні апарати
Електротехнічні матеріали і вироби
Електротехнічні комплекси і системи
теоретична електротехніка
Світлотехніка
електротехнології
силова електроніка

Енергетичні системи та комплекси
Електричні станції та електроенергетичні системи
Ядерні енергетичні установки, включаючи проектування, експлуатацію та виведення з експлуатації
промислова теплоенергетика
Енергоустановки на основі відновлюваних видів енергії
Техніка високих напруг
Теплові електричні станції, їх енергетичні системи та агрегати

Електрофізика, електротехніка і електроенергетика

Потужнострумові електроніка і електроніка великих потужностей
Проблеми отримання, перетворення і передачі електроенерrіі
Електротехніка та технічна надпровідність

Енергетичні системи на органічному паливі
Поновлювані джерела і системи прямого перетворення енергії
воднева енергетика
Проблеми створення енергетичного обладнання
Транспортна енергетика (наземного, водного, повітряного, космічного транспорту)
Енерго і ресурсозберігаючі, еколоrіческі чисті хіміко - технологічні процеси

Теорія і методи проектування ядерних реакторів
Ядерний паливний цикл, нерозповсюдження
Ядерні і термоядерні технології

В.Н. Андріанов, Д.Н.Бистріцкій, К.П.Вашкевіч, В.Р.Секторов, спеціальні станції