Традиционные источники электрической энергии

Оглавление. 1. Введение стр.2. Основная часть. 1. Тепловые электростанции стр.2. Гидроэлектрические электростанции.стр.3. Атомные электростанции стр.3.Заключение.стр.15 Введение. Электроэнергия не только одно из чаще всего обсуждаемых сегодня понятий помимо своего основного физического а в более широком смысле естественнонаучного содержания, оно имеет многочисленные экономические, технические, политические и иные аспекты.

Почему же электрификация так важна для развития экономики Научно-технический прогресс невозможен без развития энергетики, электрификации. Для повышения производительности труда первостепенное значение имеет механизация и автоматизация производственных процессов, замена человеческого труда особенно тяжелого или монотонного машинным. Но подавляющее большинство технических средств механизации и автоматизации оборудование, приборы, ЭВМ имеет электрическую основу.

Особенно широкое применение электрическая энергия получила для привода в действие электрических моторов. Мощность электрических машин в зависимости от их назначения различна от долей ватта микродвигатели, применяемые во многих отраслях техники и в бытовых изделиях до огромных величин, превышающих миллион киловатт генераторы электростанций. Человечеству электроэнергия нужна, причем потребности в ней увеличиваются с каждым годом. Вместе с тем запасы традиционных природных топлив нефти, угля, газа и др. конечны.

Конечны также и запасы ядерного топлива - урана и тория, из которого можно получать в реакторах-размножителях плутоний. Поэтому важно на сегодняшний день найти выгодные источники электроэнергии, причем выгодные не только с точки зрения дешевизны топлива, но и с точки зрения простоты конструкций, эксплуатации, дешевизны материалов, необходимых для постройки станции, долговечности станций. Данный реферат является кратким, обзором современного состояния энергоресурсов человечества.

В работе рассмотрены традиционные источники электрической энергии. Цель работы прежде всего ознакомиться с современным положением дел в этой необычайно широкой проблематике, проанализовать наиболее выгодные в нынешнее время способы получения электроэнергии. К традиционным источникам, рассмотренным в моем реферате в первую очередь относятся тепловая, атомная и энергия пока воды. Российская энергетика сегодня - это 600 тепловых, 100 гидравлических, 9 атомных электростанций, общая мощность которых по состоянию на октябрь 1999го года составляет 210 млн квт. В 1998 году они выработали около 1 триллиона кВтч электроэнергии и 790 млн. Гкал тепла.

Есть, конечно, несколько электростанций использующих в качестве первичного источника солнечную, ветровую, гидротермальную, приливную энергию, но доля производимой ими энергии очень мала по сравнению с тепловыми, атомными и гидравлическими станциями. Тепловые электростанции. Тепловая электростанция ТЭС, электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива.

Первые ТЭС появились в кон. 19 в в 1882 в Нью-Йорке, 1883 в Петербурге, 1884 в Берлине и получили преимущественное распространение. В сер. 70-х гг. 20 в. ТЭС основной вид электрической станций. Доля вырабатываемой ими электроэнергии составляла в России и США св. 80 1975, в мире около 1973. Около 75 всей электроэнергии России производится на тепловых электростанциях.

Большинство городов России снабжаются именно ТЭС. Часто в городах используются ТЭЦ - теплоэлектроцентрали, производящие не только электроэнергию, но и тепло в виде горячей воды. Такая система является довольно-таки непрактичной т.к. в отличие от электрокабеля надежность теплотрасс чрезвычайно низка на больших расстояниях, эффективность централизованного теплоснабжения сильно при передаче также понижается. Подсчитано, что при протяженности теплотрасс более 20 км типичная ситуация для большинства городов установка электрического бойлера в дельно стоящем доме становится экономически выгодна.

На тепловых электростанциях преобразуется химическая энергия топлива сначала в механическую, а затем в электрическую. Топливом для такой электростанции могут служить уголь, торф, газ, горючие сланцы, мазут. Тепловые электрические станции подразделяют на конденсационные КЭС, предназначенные для выработки только электрической энергии, и теплоэлектроцентрали ТЭЦ, производящие кроме электрической тепловую энергию в виде горячей воды и пара. Крупные КЭС районного значения получили название государственных районных электростанций ГРЭС Простейшая принципиальная схема КЭС, работающей на угле, представлена на рис. Уголь подается в топливный бункер 1, а из него в дробильную установку 2, где превращается в пыль. Угольная пыль поступает в топку парогенератора парового котла 3, имеющего систему трубок, в которых циркулирует химически очищенная вода, называемая питательной. В котле вода нагревается, испаряется, а образовавшийся насыщенный пар доводится до температуры 400 650С и под давлением 3 24 МПа поступает по паропроводу в паровую турбину 4. Параметры пара зависят от мощности агрегатов. Способ преобразования тепловой энергии в механическую в паровой турбине.

Тепловые конденсационные электростанции имеют невысокий кпд 30 40, так как большая часть энергии теряется с отходящими топочными газами и охлаждающей водой конденсатора. Сооружать КЭС выгодно в непосредственной близости от мест добычи топлива.

При этом потребители электроэнергии могут находиться на значительном расстоянии от станции.

Теплоэлектроцентраль отличается от конденсационной станции установленной на ней специальной теплофикационной турбиной с отбором пара. На ТЭЦ одна часть пара полностью используется в турбине для выработки электроэнергии в генераторе 5 и затем поступает в конденсатор 6, а другая, имеющая большую температуру и давление на рис. штриховая линия, отбирается от промежуточной ступени турбины и используется для теплоснабжения.

Конденсат насосом 7 через деаэратор 8 и далее питательным насосом 9 подается в парогенератор. Количество отбираемого пара зависит от потребности предприятий в тепловой энергии. Коэффициент полезного действия ТЭЦ достигает 60 70. Такие станции строят обычно вблизи потребителей промышленных предприятий или жилых массивов. Чаще всего они работают на привозном топливе. Рассмотренные тепловые электростанции по виду основного теплового агрегата паровой турбины относятся к паротурбинным станциям.

Значительно меньшее распространение получили тепловые станции с газотурбинными ГТУ, парогазовы-ми ПГУ и дизельными установками. Наиболее экономичными являются крупные тепловые паротурбинные электростанции сокращенно ТЭС. Большинство ТЭС нашей страны используют в качестве топлива угольную пыль. Для выработки 1 кВт-ч электроэнергии затрачивается несколько сот граммов угля. В паровом котле свыше 90 выделяемой топливом энергии передается пару. В турбине кинетическая энергия струй пара передается ротору.

Вал турбины жестко соединен с валом генератора. Современные паровые турбины для ТЭС весьма совершенные, быстроходные, высокоэкономичные машины с большим ресурсом работы. Их мощность в одновальном исполнении достигает 1 млн. 200 тыс. кВт, и это не является пределом. Такие машины всегда бывают многоступенчатыми, т. е. имеют обычно несколько десятков дисков с рабочими лопатками и такое же Энергоблок мощностью 1 млн. 200 тыс. кВт Костромской ГРЭС. количество, перед каждым диском, групп сопел, через которые протекает струя пара. Давление и температура пара постепенно снижаются.

Из курса физики известно, что КПД тепловых двигателей увеличивается с ростом начальной температуры рабочего тела. Поэтому поступающий в турбину пар доводят до высоких параметров температуру почти до 550 С и давление до 25 МПа. Коэффициент полезного действия ТЭС достигает 40. Большая часть энергии теряется вместе с горячим отработанным паром. По мнению ученых в основе энергетики ближайшего будущего по-прежнему останется теплоэнергетика на не возобновляемых ресурсах.

Но структура ее изменится. Должно сократиться использование нефти. Существенно возрастет производство электроэнергии на атомных электростанциях. Начнется использование пока еще не тронутых гигантских запасов дешевых углей, например, в Кузнецком, Канско-Ачинском, Экибаcтузском бассейнах. Широко будет применяться природный газ, запасы которого в стране намного превосходят запасы в других странах.

К сожалению, запасы нефти, газа, угля отнюдь не бесконечны. Природе, чтобы создать эти запасы, потребовались миллионы лет, израсходованы они будут за сотни лет. Сегодня в мире стали всерьез задумываться над тем, как не допустить хищнического разграбления земных богатств. Ведь лишь при этом условии запасов топлива может хватить на века. К сожалению, многие нефтедобывающие страны живут сегодняшним днем. Они нещадно расходуют подаренные им природой нефтяные запасы.

Сейчас многие из этих стран, особенно в районе Персидского залива, буквально купаются в золоте, не задумываясь, что через несколько десятков лет эти запасы иссякнут. Что же произойдет тогда, а это рано или поздно случится, когда месторождения нефти и газа будут исчерпаны Происшедшее повышение цен на нефть, необходимую не только энергетике, но и транспорту, и химии, заставило задуматься о других видах топлива, пригодных для замены нефти и газа. Особенно призадумались тогда те страны, где нет собственных запасов нефти и газа и которым приходится их покупать.

Гидроэлектрическая станция. Гидроэлектрическая станция, гидроэлектростанция ГЭС, комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. ГЭС состоит из последовательной цепи гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора, и энергетического. оборудования, преобразующего энергию движущейся под напором воды в механическую энергию вращения которая, в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию.

Напор ГЭС создается концентрацией падения реки на используемом участке плотинойрис1, либо дерива цией, либо плотиной и деривацией совместно рис. 3. Основное энергетическое оборудование ГЭС размещается в здании ГЭС в машинном зале электростанции гидроагрегаты, вспомогательное оборудование, устройства автоматического управления и контроля в центральном посту управления пульт оператора-диспетчера или автооператор гидроэлектростанции.

Повышающая трансформаторная подстанция размещается как внутри здания ГЭС, так и в отдельных зданиях или на открытых площадках. Распределительные устройства зачастую располагаются на открытой площадке. Здание ГЭС может быть разделено на секции с одним или несколькими агрегатами и вспомогательным оборудованием, отделнные от смежных частей здания. При здании ГЭС или внутри него создатся монтажная площадка для сборки и ремонта различного оборудования и для вспомогательных операций по обслуживанию ГЭС. По установленной мощности в. Мвт различают ГЭС мощные св. 250, средние до 25 и малые до 5. Мощность ГЭС зависит от напора На разности уровней верхнего и нижнего бьефа, расхода воды, используемого в гидротурбинах, и кпд гидроагрегата. По ряду причин вследствие, например сезонных изменений уровня воды в водомах, непостоянства нагрузки энергосистемы, ремонта гидроагрегатов или гидротехнических сооружений и т. п. напор и расход воды непрерывно меняются, а кроме того, меняется расход при регулировании мощности ГЭС. Различают годичный, недельный и суточный циклы режима работы ГЭС. По максимально используемому напору ГЭС делятся на высоконапорные более 60 м, средненапорные от 25 до 60 м и низконапорные от 3 до 25 м. На равнинных реках напоры редко превышают 100 м, в горных условиях посредством плотины можно создавать напоры до 300 м и более, а с помощью деривации до 1500 м. Классификация по напору приблизительно соответствует типам применяемого энергетического оборудования на высоконапорных ГЭС применяют ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами на средненапорных поворотнолопастные и радиально-осевые турбины с железобетонными и металлическими спиральными камерами, на низконапорных поворотнолопастные турбины в железобетонных спиральных камерах, иногда горизонтальные турбины в капсулах или в открытых камерах.

Подразделение ГЭС по используемому напору имеет приблизительный, условный характер. По схеме использования водных ресурсов и концентрации напоров ГЭС обычно подразделяют на русловые, приплотинные, деривационные с напорной и безнапорной деривацией, смешанные, гидроаккумулирующие и приливные.

В русловых и приплотинных ГЭС напор воды создатся плотиной, перегораживающей реку и поднимающей уровень воды в верхнем бьефе.

При этом неизбежно некоторое затопление долины реки. В случае сооружения двух плотин на том же участке реки площадь затопления уменьшается.

На равнинных реках наибольшая экономически допустимая площадь затопления ограничивает высоту плотины.

Русловые и приплотинныс ГЭС строят и на равнинных многоводных реках и на горных реках, в узких сжатых долинах. В состав сооружений русловой ГЭС, кроме плотины, входят здание ГЭС и водосбросные сооружения рис. 4. Состав гидротехнических сооружений зависит от высоты напора и установленной мощности. У русловой ГЭС здание с размещенными в нм гидроагрегатами служит продолжением плотины и вместе с ней создат напорный фронт.

При этом с одной стороны к зданию ГЭС примыкает верхний бьеф, а с другой нижний бьеф. Подводящие спиральные камеры гидротурбин своими входными сечениями закладываются под уровнем верхнего бьефа, выходные же сечения отсасывающих труб погружены под уровнем нижнего бьефа. В соответствии с назначением гидроузла в его состав могут входить судоходные шлюзы или судоподъмник, рыбопропускные сооружения, водозаборные сооружения для ирригации и водоснабжения.

В русловых ГЭС иногда единственным сооружением, пропускающим воду, является здание ГЭС. В этих случаях полезно используемая вода последовательно проходит входное сечение с мусорозадер-живающими рештками, спиральную ка- меру, гидротурбину, отсасывающую трубу, а по спец. водоводам между соседними турбинными камерами производится сброс паводковых расходов реки. Для русловых ГЭС характерны напоры до 30 40 м к простейшим русловым ГЭС относятся также ранее строившиеся сельские ГЭС небольшой мощности.

На крупных равнинных реках основное русло перекрывается земляной плотиной, к которой примыкает бетонная водосливная плотина и сооружается здание ГЭС. Такая компоновка типична для многих отечественных ГЭС на больших равнинных реках. Волжская ГЭС им. 22-го съезда КПСС наиболее крупная среди станций руслового типа. При более высоких напорах оказывается нецелесообразным передавать на здание ГЭС гидростатичное давление воды. В этом случае применяется тип плотиной ГЭС, у которой напорный фронт на всм протяжении перекрывается плотиной, а здание ГЭС располагается за плотиной, примыкает к нижнему бьефу рис. 5. В состав гидравлической трассы между верхним и нижним бьефом ГЭС такого типа входят глубинный водопримник с мусорозадерживающей решткой, турбинный водовод, спиральная камера, гидротурбина, отсасывающая труба.

В качестве дополнит, сооружений в состав узла могут входить судоходные сооружения и рыбоходы, а также дополнительные водосбросы Примером подобного типа станций на многоводной реке служит Братская ГЭС на реке Ангара.

К началу Великой Отечеств, войны 1941 45 было введено в эксплуатацию 37 ГЭС общей мощностью более 1500 Мвт. Во время войны было приостановлено начатое строительство ряда ГЭС общей мощностью около 1000 Мвт 1 млн. квт. В 60-х гг. наметилась тенденция к снижению доли ГЭС в общем мировом производстве электроэнергии и вс большему использованию ГЭС для покрытия пиковых нагрузок.

К 1970 всеми ГЭС мира производилось около 1000 млрд. квт-ч электроэнергии в год, причм начиная с 1960 доля ГЭС в мировом производстве снижалась в среднем за год примерно на 0,7 . Особенно быстро снижается доля ГЭС в общем производстве электроэнергии в ранее традиционно считавшихся гидроэнергетическими странах Швейцария, Австрия, Финляндия, Япония, Канада, отчасти Франция, т. к. их экономический гидроэнергетический потенциал практически исчерпан. Несмотря на снижение доли ГЭС в общей выработке, абсолютные значения производства электроэнергии и мощности ГЭС непрерывно растут вследствие строительства новых крупных электростанций.

В 1969 в мире насчитывалось свыше 50 действующих и строящихся ГЭС единичной мощностью 1000 Мвт и выше, причм 16 из них на территории бывшего Советского Союза. Важнейшая особенность гидроэнергетических ресурсов по сравнению с топливно-энергетическими ресурсами их непрерывная возобновляемость. Отсутствие потребности в топливе для ГЭС определяет низкую себестоимость вырабатываемой на ГЭС электроэнергии.

Поэтому сооружению ГЭС, несмотря на значительные, удельные капиталовложения на 1 квт установленной мощности и продолжительные сроки строительства, придавалось и придатся большое значение, особенно когда это связано с размещением электромких производств.

Атомные электростанции

2. В этом главная причина стремления к сооружению крупных АЭС с большой е... Часть тепловой мощности реактора этой АЭС 29 Мет расходуется на теплос... Только на АЭС рост производства электроэнергии сохранился в 2000 году ... Об экономичности и эффективности атомных электростанций может говорить...

Заключение

Заключение. Учитывая результаты существующих прогнозов по истощению к середине концу следующего столетия запасов нефти, природного газа и других традиционных энергоресурсов, а также сокращение потребления угля которого, по расчетам, должно хватить на 300 лет из-за вредных выбросов в атмосферу, а также употребления ядерного топлива, которого при условии интенсивного развития реакторов-размножителей хватит не менее чем на 1000 лет можно считать, что на данном этапе развития науки и техники тепловые, атомные и гидроэлектрические источники будут еще долгое время преобладать над остальными источниками электроэнергии.

Уже началось дорожание нефти, поэтому тепловые электростанции на этом топливе будут вытеснены станциями на угле. Некоторые ученые и экологи в конце 1990-х гг. говорили о скором запрещении государствами Западной Европы атомных электростанции.

Но исходя из современных анализов сырьевого рынка и потребностей общества в электроэнергии, эти утверждения выглядят неуместными. Литература. 1. Баланчевадзе В. И Барановский А. И. и др. Под ред. А. Ф. Дьякова. Энергетика сегодня и завтра.

М. Энергоатомиздат, 1990. 344 с. 2. Более чем достаточно. Оптимистический взгляд на будущее энергетики мира Под ред. Р. Кларка Пер. с англ. М. Энергоатомиздат, 1994. 215 с. 3. Источники энергии. Факты, проблемы, решения. М. Наука и техника, 1997. 110 с. 4. Кириллин В. А. Энергетика. Главные проблемы В вопросах и ответах. М. Знание, 1997. 128 с. 5. Мировая энергетика прогноз развития до 2020 г. Пер. с англ. под ред. Ю. Н. Старшикова. М. Энергия, 1990. 256 с. 6. Нетрадиционные источники энергии.

М. Знание, 1982. 120 с. 7. Подгорный А. Н. Водородная энергетика. М. Наука, 1988. 96 с. 8. Энергетические ресурсы мира Под ред. П.С.Непорожнего, В.И. Попкова. М. Энергоатомиздат, 1995. 232 с. 9. Юдасин Л. С Энергетика проблемы и надежды. М. Просвещение, 1990. 207с.