Генерація електричної енергії та види електростанцій
Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
Генерація електроенергії - це процес перетворення різних видів енергії (механічної, хімічної, теплової, оптичної) в електричну на електростанціях. В даний час існують наступні види генерації:
1. Теплова електроенергія.
В даному випадку в електричну енергію перетворюється теплова енергія згоряння органічних палив. До тепловій електроенергетиці відносяться теплові електростанції (ТЕС), які бувають двох основних видів:
b. Теплофікаційні (теплофікації називається комбіноване виробництво електричної та теплової енергії на одній і тій же станції);
КЕС і ТЕЦ мають схожі технологічні процеси. В обох випадках є котел, в якому спалюється паливо і за рахунок тепла, що виділяється нагрівається пар під тиском. Далі нагріте пар подається в парову турбіну, де його теплова енергія перетворюється в енергію обертання. Вал турбіни обертає ротор електрогенератора - таким чином енергія обертання перетворюється в електричну енергію, яка подається в мережу. Принциповою відмінністю ТЕЦ від КЕС є те, що частина нагрітого в котлі пара йде на потреби теплопостачання;
Теплові електростанції (ТЕС). ВУкаіни близько 700 великих і середніх ТЕС. Вони виробляють до 70% електроенергії. ТЕС використовують органічне паливо - вугілля, нафта, газ, мазут, сланці, торф. Теплові електростанції орієнтовані на споживача і одночасно знаходяться у джерел паливних ресурсів. Електростанції, що працюють на мазуті, розташовуються переважно в центрах нафтопереробної промисловості. Великими тепловими електростанціями є Березовська ГРЕС-1 і ГРЕС-2, що працюють на вугіллі Кансько-Ачинського басейну, Красноармейскская ГРЕС-1 і ГРЕС-2, Уренгойская ГРЕС - на газі. (Найбільшою ТЕС в світі є Красноармейскская ГРЕС-2 (4800 МВт), що працює на природному газі)
Переваги теплових електростанцій. відносно вільне розміщення, пов'язане з широким розповсюдженням паливних ресурсів вУкаіни; здатність виробляти електроенергію без сезонних коливань (на відміну від ГЕС). До недоліків відносяться. використання невідновних паливних ресурсів; низький ККД; вкрай несприятливий вплив на навколишнє середовище (теплові електростанції усього світу викидають в атмосферу щорічно 200-250 млн. т золи і близько 60 млн. т сірчистого ангідриду; крім того вони поглинають величезну кількість кисню).
2. Ядерна енергетика.
До неї відносяться атомні електростанції (АЕС). На практиці ядерну енергетику часто вважають підвидом теплової електроенергетики, т. К. В цілому, принцип вироблення електроенергії на АЕС той же, що і на ТЕС. Тільки в даному випадку теплова енергія виділяться ні до спалюванні палива, а при розподілі атомних ядер в ядерному реакторі. Далі схема виробництва електроенергії нічим принципово не відрізняється від ТЕС: пара нагрівається в реакторі, надходить в парову турбіну і т. Д. Через деяких конструктивних особливостей АЕС нерентабельно використовувати в комбінованій вироблення, хоча окремі експерименти в цьому напрямку проводилися;
АЕС використовують транспортабельні паливо і орієнтуються на споживачів, розташованих в районах з напруженим паливно-енергетичним балансом або в місцях, де виявлені ресурси мінерального палива обмежені. Крім цього, атомна електроенергетика відноситься до галузей виключно високої наукоємності.
На сьогоднішній день вУкаіни експлуатуються 10 атомних електростанцій (в цілому 32 енергоблоку встановленою потужністю 24,2 ГВт), які виробляють близько 16% всього виробленого електрики. При цьому в Європейській частіУкаіни частка атомної енергетики досягає 30%, а на Північному Заході - 37%.
Переваги АЕС. їх можна будувати в будь-якому районі; коефіцієнт використання встановленої потужності дорівнює 80%; при нормальних умовах функціонування вони менше завдають шкоди навколишньому середовищу, ніж інші види електростанцій; не поглинають кисень. Недоліки АЕС. труднощі в похованні радіоактивних відходів (для їх вивезення зі станції споруджуються контейнери з потужною захистом і системою охолодження, захоронення проводиться в землі на великих глибинах в геологічно стабільних пластах); катастрофічні наслідки аварій на наших АЕС внаслідок недосконалої системи захисту; потепління використовуваних АЕС водойм. З економічної точки зору ядерна енергетика специфічна. Їй властиві, по крайней мере, дві кардинальні особливості: перша пов'язана з великою роллю капіталовкладень, які вносять основний вклад у вартість електроенергії. З чого випливає необхідність особливо ретельно і обґрунтовано враховувати роль капіталовкладень. Друга визначається специфікою використання ядерного палива, яка істотно відрізняється від тієї, що властива звичайному хімічному паливу. На жаль, до сих пір не склалося єдиної думки про те, як слід враховувати ці особливості в економічних розрахунках. На прикладі української ядерної енергетики можна проаналізувати вищеназвані особливості з точки зору сучасних особливостей виробництва електроенергії.
До неї відносяться гідроелектростанції (ГЕС). У гідроенергетиці в електричну енергію перетворюється кінетична енергія течії води. Для цього за допомогою гребель на річках штучно створюється перепад рівнів водяній поверхні. Вода під дією сили тяжіння переливається з верхнього б'єфу в нижній за спеціальними протоках, в яких розташовані водяні турбіни, лопаті яких розкручуються водяним потоком. Турбіна ж обертає ротор електрогенератора. Особливою різновидом ГЕС є гідроакумулюючі станції (ГАЕС). Їх не можна вважати генеруючими потужностями в чистому вигляді, т. К. Вони споживають практично стільки ж електроенергії, скільки виробляють, однак такі станції дуже ефективно справляються з розвантаженням мережі в пікові години;
Гідроенергетика забезпечує 19% всієї світової електроенергії, а встановлена гідроенергетична потужність становить 715 ГВт. За встановленої потужності гідроагрегатів і по виробленню Україна посідає п'яте місце в світі після Китаю, Канади, Бразилії, США, при цьому по забезпеченості гідроенергетичні ресурси України знаходиться на другому, після КНР, місці в світі. Повна потужність ГЕС реалізується лише в теплі місяці і тільки в багатоводні роки. Гідроелектростанції є досить ефективним джерелом енергії, оскільки використовують відновлювані ресурси, вони прості в управлінні і мають високий ККД - понад 80%. В результаті вироблена на ГЕС енергія - найдешевша.
Найбільші ГЕС в нашій країні входять до складу Ангаро-Єнісейського каскаду: Саяно-Шушенська (6.4 млн. КВт), Горловкаая (6.0 млн квт), Тернопіль (4.0 млн. Квт), Братська (4.5 млн. Квт), Усть-Ілімськ (4.3 млн. квт), споруджується Богучанксая ГЕС (4 млн. квт). У європейській частині країни створений найбільший Волзько-Камський каскад ГЕС, до складу якого входять Иваньківська, Угличская, Рибінська, Воткинская, Городецька, Чебоксарська, дві Волжские (біля Самари і Полтаваа), Сумиская. Середня потужність цих ГЕС близько 2.4 млн. Квт.
До переваг ГЕС відноситься. використання невичерпних ресурсів; прості в запуску та управлінні; мають високий ККД; виробляють найдешевшу електроенергію; покращують умови судноплавства на річках; полегшують умови зрошення прилеглих сільськогосподарських угідь. До недоліків ГЕС відносяться: вимагають великих капіталовкладень на будівництво; їх зведення на рівнинах пов'язано зі значними втратами земель, причому кращих - заплавних, що відрізняються високою родючістю; при спорудженні водосховищ неминучим є переселення жителів з затоплюваних населених пунктів, що вимагає дуже великих витрат; вироблення електроенергії залежить від кліматичних умов і змінюється по сезонах
4. Альтернативна енергетика.
До неї відносяться способи генерації електроенергії, мають ряд переваг в порівнянні з «традиційними», але з різних причин не отримали достатнього поширення. Основними видами альтернативної енергетики є:
§ Вітроенергетика - використання кінетичної енергії вітру для отримання електроенергії;
§ Геліоенергетика - отримання електричної енергії з енергії сонячного проміння;
Загальними недоліками вітро-і геліоенергетики є відносна маломощность генераторів при їх дорожнечі. Також в обох випадках обов'язково потрібні акумулюють потужності на нічний (для геліоенергетики) і безвітряний (для вітроенергетики) час;
§ Геотермальна енергетика - використання природного тепла Землі для вироблення електричної енергії.
По суті геотермальні станції являють собою звичайні ТЕС, на яких джерелом тепла для нагрівання пари є не котел або ядерний реактор, а підземні джерела природного тепла. Недоліком таких станцій є географічна обмеженість їх застосування: геотермальні станції рентабельно будувати тільки в регіонах тектонічної активності, т. Е. Там, де природні джерела тепла найбільш доступні;
§ Воднева енергетика - використання водню в якості енергетичного палива. Такий вид виробництва енергії має великі перспективи: водень має дуже високий ККД згоряння, його ресурс практично не обмежений, спалювання водню абсолютно екологічно чисто (продуктом згоряння в атмосфері кисню є дистильована вода). Однак повною мірою задовольнити потреби людства воднева енергетика на даний момент не в змозі через дорожнечу виробництва чистого водню і технічних проблем його транспортування у великих кількостях;
Варто також відзначити види гідроенергетики: приливну і хвильову енергетику. У цих випадках використовується природна кінетична енергія морських припливів і вітрових хвиль відповідно. Поширенню цих видів електроенергетики заважає необхідність збігу дуже багатьох чинників при проектуванні електростанції: необхідно не просто морське узбережжя, але таке узбережжі, на якому припливи (і хвилювання моря відповідно) були б досить сильні і постійні. Наприклад, узбережжі Чорного моря не годиться для будівництва приливних електростанцій, так як перепади рівня води Чорному морі в прилив і відлив мінімальні.