Производството на електроенергия в света днес играе огромна роля. Тя е ядрото държавна икономикавсяка държава. Годишно се инвестират огромни суми в производството и използването на електроенергия и свързаните с това научни изследвания. В ежедневието ние постоянно се сблъскваме с неговото действие, така че съвременният човек трябва да има представа за основните процеси на неговото производство и потребление.
Как се получава електричество
Производството на електричество се извършва от другите му видове с помощта на специални устройства. Например от кинетичен. За това се използва генератор - устройство, което преобразува механичната работа в електрическа енергия.
Други съществуващи методи за неговото производство са например преобразуване на излъчване на светлинен обхват от фотоклетки или слънчева батерия. Или производството на електричество чрез химическа реакция. Или използвайте потенциала на радиоактивен разпад или охлаждаща течност.
Произвежда се в електроцентрали, които са хидравлични, ядрени, топлинни, слънчеви, вятърни, геотермални и т.н. По принцип всички те работят по една и съща схема - поради енергията на първичния носител, определено устройство генерира механична (въртетелна енергия), която след това се прехвърля към специален генератор, където се генерира електрически ток.
Основни видове електроцентрали
Производството и разпределението на електроенергия в повечето страни се осъществява чрез изграждането и експлоатацията на ТЕЦ - ТЕЦ. Работата им изисква голям запас от органично гориво, условията за което от година на година стават все по-трудни, а цената нараства. Коефициентът на полезна възвръщаемост на горивото в ТЕЦ не е твърде висок (в рамките на 40%), а броят на замърсените от околната среда отпадъци е голям.
Всички тези фактори намаляват перспективите на такъв производствен метод.
Най-икономично е производството на електроенергия от водноелектрически централи (ВЕЦ). Тяхната ефективност достига 93%, цената на 1 kW / h е пет пъти по-евтина от другите методи. Естественият източник на енергия на такива станции е практически неизчерпаем, броят на служителите е минимален и те са лесни за управление. Страната ни е признат лидер в развитието на тази индустрия.
За съжаление темпът на развитие е ограничен от сериозните разходи и дългите периоди на строителство на водноелектрическите централи, свързани с отдалечеността им от големите градове и магистрали, сезонния режим на реките и трудните условия на труд.
Освен това гигантските водоеми влошават екологичната ситуация - те наводняват ценна земя около водоемите.
Използване на атомна енергия
В днешно време производството, преносът и използването на електрическа енергия се извършват от атомни електроцентрали - атомни електроцентрали. Те са подредени почти на същия принцип като термичните.
Основното им предимство е малкото необходимо количество гориво. Един килограм обогатен уран е еквивалентен на 2,5 хиляди тона въглища по отношение на неговата производителност. Ето защо атомните електроцентрали теоретично могат да се строят във всяка област, независимо от наличието на близки горивни ресурси.
В момента запасите от уран на планетата са много по-големи от тези на минерално гориво, а въздействието на атомните електроцентрали върху околната среда е минимално, ако работят без аварии.
Огромен и сериозен недостатък на атомните електроцентрали е вероятността от ужасна авария с непредвидими последици, поради което са необходими много сериозни мерки за безопасност за тяхната непрекъсната работа. Освен това производството на електроенергия в атомните електроцентрали е трудно за регулиране – както за пускането им, така и за пълното им спиране ще са необходими няколко седмици. И практически няма технологии за обезвреждане на опасни отпадъци.
Какво е електрически генератор
Производството и предаването на електроенергия е възможно благодарение на електрически генератор. Това е устройство за преобразуване на всякакъв вид енергия (топлинна, механична, химическа) в електрическа енергия. Принципът на неговото действие се основава на процеса на електромагнитна индукция. ЕМП се индуцира в проводник, който се движи в магнитно поле, пресича своите магнитни силови линии. По този начин проводникът може да служи като източник на електричество.
Основата на всеки генератор е система от електромагнити, които образуват магнитно поле и проводници, които го пресичат. Повечето алтернатори се основават на използването на въртящо се магнитно поле. Неподвижната му част се нарича статор, подвижната част се нарича ротор.
Концепцията за трансформатор
Трансформаторът е електромагнитно статично устройство, предназначено да преобразува една токова система в друга (вторична) система с помощта на електромагнитна индукция.
Първите трансформатори през 1876 г. са предложени от П. Н. Яблочков. През 1885 г. унгарски учени разработват индустриални еднофазни устройства. През 1889-1891г. изобретен е трифазен трансформатор.
Най-простият монофазен трансформатор се състои от стоманено ядро и двойка намотки. Използват се за разпределение и пренос на електрическа енергия, тъй като генераторите на електроцентрали я произвеждат при напрежение от 6 до 24 kW. Изгодно е да го предавате при високи стойности (от 110 до 750 kW). За да направите това, в електроцентралите се монтират покачващи трансформатори.
Как се използва електричеството
Лъвският му дял отива за доставка на електроенергия на промишлени предприятия. Производството консумира до 70% от цялата електроенергия, произведена в страната. Тази цифра варира значително за отделните региони в зависимост от климатичните условия и нивото на индустриално развитие.
Друга разходна позиция е доставката на електротранспорт. Подстанциите на градския, междуградския, промишления електротранспорт, използващи постоянен ток, работят от електропреносните мрежи на ЕЕП. За транспорт на променлив ток се използват понижаващи се подстанции, които също консумират енергията на електроцентралите.
Друг сектор на потреблението на електроенергия е битовите доставки. Сградите са потребители тук. жилищни районивсякакви селища. Това са къщи и апартаменти, административни сгради, магазини, учебни заведения, наука, култура, здравеопазване, Кетъринги т.н.
Как става предаването на електричество
Производството, преносът и използването на електроенергия са трите стълба на индустрията. Освен това прехвърлянето на получената мощност към потребителите е най-трудната задача.
Тя "пътува" основно по електропроводи - въздушни електропроводи. Въпреки че все по-често се използват кабелни линии.
Електричеството се генерира от мощни блокове на гигантски електроцентрали, а неговите консуматори са сравнително малки приемници, разпръснати на огромна територия.
Има тенденция към концентриране на мощностите, поради факта, че с тяхното увеличаване намаляват относителните разходи за изграждане на електроцентрали, а следователно и цената на получения киловатчас.
Единен енергиен комплекс
Редица фактори влияят на решението за локализиране на голяма електроцентрала. Това са видът и количеството на наличните ресурси, наличието на транспорт, климатичните условия, включване в единна енергийна система и др. Най-често електроцентралите се изграждат далеч от големи центрове на потребление на енергия. Ефективността на предаването му на значителни разстояния влияе върху успешното функциониране на един енергиен комплекс на огромна територия.
Производството и преносът на електроенергия трябва да се извършва с минимално количество загуби, главната причинакоето е нагряването на проводниците, т.е. увеличаване на вътрешната енергия на проводника. За да запазите предаденото дълги разстояниямощност, трябва пропорционално да увеличите напрежението и да намалите тока в проводниците.
Какво е електропровод
Математическите изчисления показват, че размерът на загубите в проводниците за отопление е обратно пропорционален на квадрата на напрежението. Ето защо електричеството се предава на дълги разстояния с помощта на електропроводи - високоволтови електропроводи. Между проводниците им напрежението се изчислява в десетки, а понякога и стотици хиляди волта.
Електроцентралите, разположени близо една до друга, се комбинират в единна енергийна система именно с помощта на електропроводи. Производството на електроенергия в Русия и нейното предаване се извършват чрез централизирана енергийна мрежа, която включва огромен брой електроцентрали. Единното системно управление гарантира постоянно снабдяване с електрическа енергия на потребителите.
Малко история
Как се формира единната електрическа мрежа у нас? Нека се опитаме да погледнем в миналото.
До 1917 г. производството на електроенергия в Русия се извършваше с недостатъчни темпове. Страната изостава от развитите си съседи, което се отрази неблагоприятно на икономиката и отбранителната способност.
След Октомврийската революция проектът за електрификация на Русия е разработен от Държавната комисия за електрификация на Русия (съкратено GOELRO), ръководена от Г. М. Кржижановски. Повече от 200 учени и инженери са си сътрудничили с нея. Контролът се извършва лично от В. И. Ленин.
През 1920 г. е изготвен „Планът за електрификация на РСФСР“, разработен за 10-15 години. То включваше възстановяване на старата енергийна система и изграждане на 30 нови електроцентрали, оборудвани с модерни турбини и котли. Основната идея на плана е да се използват гигантските вътрешни водноенергийни ресурси. Електрификация и коренна реконструкция на цялото Национална икономика. Акцент беше поставен върху растежа и развитието на тежката индустрия в страната.
Известният план GOERLO
В началото на 1947 г. СССР става първият в Европа и вторият в света, който произвежда електроенергия. Благодарение на плана GOELRO цялата национална икономика се формира в най-кратки срокове. Производството и потреблението на електроенергия в страната достигна качествено ново ниво.
Изпълнението на планираното стана възможно благодарение на комбинацията от няколко важни фактора наведнъж: високото ниво на научния персонал на страната, материалния потенциал на Русия, запазен от предреволюционните времена, централизацията на политическата и икономическата власт, собствеността руски хоравярвайте на "върховете" и въплъщавайте прокламираните идеи.
Планът доказа ефективността на съветската система на централизирана власт и държавна администрация.
Планирайте Резултати
През 1935 г. приетата програма е завършена и преизпълнена. Изградени са 40 централи вместо предвидените 30, като е пуснат в експлоатация почти три пъти повече мощност от предвиденото по план. Изградени са 13 електроцентрали с мощност по 100 хил. kW всяка. Общата мощност на руските ВЕЦ е около 700 000 kW.
През тези години са построени най-големите обекти от стратегическо значение, като световноизвестната водноелектрическа централа Днепър. По общи показатели Единната съветска енергийна система надмина подобни системи на най-развитите страни от Новия и Стария свят. Производството на електроенергия в европейските страни през онези години изоставаше значително от показателите на СССР.
Развитие на селските райони
Ако преди революцията в селата на Русия практически нямаше електричество (малките електроцентрали, инсталирани от големи собственици на земя, не се броят), то с изпълнението на плана GOELRO, благодарение на използването на електроенергия, селското стопанство получи нов тласък за развитие . Появиха се електродвигатели в мелници, дъскорезници, машини за почистване на зърно, което допринесе за модернизацията на индустрията.
Освен това електричеството здраво влезе в живота на гражданите и селяните, буквално издърпвайки „тъмната Русия“ от тъмнината.
Производство (Производство) на електроенергия е процесът на трансформация различни видовеенергия в електрическа енергия в промишлени съоръжения, наречени електроцентрали. В момента има следните видове генериране:
Топлоенергетика. В този случай топлинната енергия от изгарянето на органични горива се преобразува в електрическа енергия. Топлоенергийната индустрия включва топлоелектрически централи (ТЕЦ), които са два основни типа:
Кондензиране (IES, използва се и старата абревиатура GRES). Кондензацията се нарича некомбинирано производство на електрическа енергия;
Отоплителни централи (топлоелектрически централи,CHP). Когенерацията е комбинирано производство на електрическа и топлинна енергия в една и съща станция;
IES и CHP имат сходни технологични процеси. И в двата случая имабойлер, в който се изгаря горивото и поради отделената топлина се нагрява пара под налягане. След това се подава нагрятата паравъздушна турбина, където топлинната му енергия се превръща в енергия на въртене. Валът на турбината върти роторагенератор- по този начин енергията на въртене се преобразува в електрическа енергия, която се подава в мрежата. Основната разлика между CHP и IES е, че част от парата, нагрята в котела, отива за нуждите на топлоснабдяването;
Ядрена енергия. Включва атомни електроцентрали (АЕЦ). На практика ядрената енергия често се счита за подвид на топлинната енергия, тъй като като цяло принципът на генериране на електроенергия в атомните електроцентрали е същият като в топлоелектрическите централи. Само в този случай топлинната енергия се отделя не по време на изгарянето на горивото, а по време на деленето на атомните ядра вядрен реактор. Освен това схемата за производство на електроенергия не се различава фундаментално от топлоелектрическата централа: парата се нагрява в реактор, влиза в парна турбина и т.н. Поради някои конструктивни особености атомните електроцентрали са нерентабилни за използване в комбинирано производство, макар и отделно бяха проведени експерименти в тази посока;
хидроенергия. Включва водноелектрически централи (ВЕЦ). В хидроенергетиката кинетичната енергия на водния поток се преобразува в електрическа енергия. За да направите това, с помощта на язовири на реките, изкуствено се създава разлика в нивата на водната повърхност (т. нар. горен и долен басейн). Водата под действието на гравитацията прелива от горния към долния поток през специални канали, в които са разположени водни турбини, чиито лопатки се въртят от водния поток. Турбината върти ротора на генератора. Помпено-акумулиращи станции (ПСЕС) са специален тип водноелектрически централи. Те не могат да се считат за генериращи мощности в чиста форма, тъй като те консумират почти толкова електроенергия, колкото генерират, обаче, такива станции са много ефективни при разтоварването на мрежата в пиковите часове;
алтернативна енергия. Той включва методи за производство на електроенергия, които имат редица предимства в сравнение с „традиционните“, но поради различни причини не са получили достатъчно разпространение. Основните видове алтернативна енергия са:
Вятърната енергия- използване на кинетичната енергия на вятъра за генериране на електроенергия;
Слънчева енергия- получаване на електрическа енергия от енергията на слънчевата светлина;
Честите недостатъци на вятърната и слънчевата енергия са относително ниската мощност на генераторите с тяхната висока цена. Също така и в двата случая са необходими капацитети за съхранение за нощно време (за слънчева енергия) и за спокойно (за вятърна енергия);
геотермална енергия- използване на естествена топлинаЗемятаза генериране на електрическа енергия. Всъщност геотермалните станции са обикновени топлоелектрически централи, където източникът на топлина за нагряване на пара не е котел или ядрен реактор, а подземни източници на естествена топлина. Недостатъкът на такива станции са географските ограничения на тяхното приложение: рентабилно е изграждането на геотермални станции само в райони с тектонска активност, тоест там, където естествените източници на топлина са най-достъпни;
Водородна енергия- употребаводородкатоенергийно горивоима големи перспективи: водородът има много високоефективностизгаряне, ресурсът му е практически неограничен, изгарянето на водород е абсолютно екологично (продуктът от горенето в кислородна атмосфера е дестилирана вода). В момента обаче водородната енергия не е в състояние да задоволи напълно нуждите на човечеството поради високата цена на производството на чист водород и техническите проблеми при транспортирането му в големи количества;
Също така си струва да се отбележи алтернативни форми на водна енергия: приливнаивълнаенергия. В тези случаи естествената кинетична енергия на моретоприливии вятървълнисъответно. Разпространението на тези видове електроенергийна индустрия е възпрепятствано от необходимостта от твърде много фактори, които да съвпадат при проектирането на електроцентрала: необходимо е не само морско крайбрежие, а бряг, на който приливите (и морските вълни, съответно) ще бъде достатъчно силен и постоянен. Например крайбрежиетоЧерно морене е подходящ за изграждане на приливни електроцентрали, тъй като разликите в нивото на водата на Черно море при прилив и отлив са минимални.
Електричеството, като основен двигател за развитието на цивилизацията, влезе в живота на човечеството сравнително наскоро. Активното използване на електричеството започва преди малко повече от сто години.
История на световната електроенергийна индустрия
Електроенергетиката е стратегически клон от икономическата система на всяка държава. Историята на възникването и развитието на ЕЕ датира от края на 19 век. Предшественикът на появата на промишленото производство на електроенергия беше откриването на фундаментални закони за природата и свойствата на електрическия ток.
За начална точка, когато възниква производството и преносът на електроенергия, се счита 1892 г. Тогава е построена първата електроцентрала в Ню Йорк под ръководството на Томас Едисън. Станцията се превърна в източник на електрически ток за лампи за улично осветление. Това беше първият опит за преобразуване на топлинна енергия от изгаряне на въглища в електричество.
Оттогава започва ерата на масовото строителство на топлоелектрически централи (ТЕЦ), работещи на твърдо гориво - термични въглища. С развитието на петролната индустрия се появиха огромни запаси от мазут, които се образуваха в резултат на преработката на петролни продукти. Разработени са технологии за получаване на носител на топлинна енергия (пара) от изгарянето на мазут.
От тридесетте години на миналия век водноелектрическите централи (ВЕЦ) са широко разпространени. Предприятията започнаха да използват енергията на падащи потоци вода от реки и резервоари.
Строителството процъфтява през 70-те години на миналия век атомни електроцентрали(АТОМНА ЕЛЕКТРО-ЦЕНТРАЛА). В същото време започнаха да се разработват и въвеждат алтернативни източници на електричество: това са вятърни турбини, слънчеви панели, алкално-киселинни геостанции. Появиха се мини инсталации, които използват топлина за генериране на електроенергия в резултат на химичните процеси на разлагане на оборски тор и битови отпадъци.
История на руската електроенергетика
Мощен тласък за развитието на производството на електрическа енергия беше приемането от младата държава на СССР на плана GOELRO през 1920 г. Решено е в рамките на 15 години да се изградят 10 електроцентрали с обща мощност 640 хил. kW. Въпреки това до 1935 г. са пуснати в експлоатация 40 държавни районни електроцентрали (ГРЕС). Създадена е мощна база за индустриализация на Русия и съюзните републики.
През 30-те години на миналия век започва масовото строителство на водноелектрически централи (ВЕЦ) на територията на СССР. Реките на Сибир бяха овладени. Известният Днепрогес е построен в Украйна. В следвоенните години държавата обръща внимание на изграждането на водноелектрически централи.
Важно!Появата на евтина електроенергия в Русия реши проблема с градския транспорт в големите регионални центрове. Трамваите и тролейбусите не само се превърнаха в икономически стимул за използването на електроенергия в транспорта, но и донесоха значително намаляване на потреблението на течни горива. Евтината енергия доведе до появата на железнициелектрически локомотиви.
През 70-те години на миналия век в резултат на световната енергийна криза се наблюдава рязко покачване на цените на петрола. В Русия започна да се изпълнява план за развитие на ядрената енергетика. Почти всички републики съветски съюззапочва да строи атомни електроцентрали. Днешна Русия стана лидер в това отношение. Към днешна дата на територията Руска федерацияИма 21 атомни електроцентрали.
Основни технологични процеси в електроенергетиката
Производството на електроенергия в Русия се основава на три стълба на енергийната система. Това са ядрена, топлинна и водна енергия.
Три вида производство на електроенергия
Индустрии на енергетиката
Списъкът на промишлените източници за производство на електроенергия се състои от 4 енергийни сектора:
- атомен;
- термичен;
- хидроенергия;
- алтернатива.
Ядрената енергия
Този отрасъл на производството на енергия е най-много ефективен начингенериране на електричество чрез ядрена реакция. За това се използва пречистен уран. Сърцето на станцията е ядрен реактор.
Източници на топлина са TVEL (горивни елементи). Представляват тънки дълги циркониеви тръби, в които са поставени уранови пелети. Те са комбинирани в групи - TVS (горивен агрегат). Те зареждат корпуса на реактора, в корпуса на който са поставени тръби с вода. При ядрения разпад на урана се отделя топлина, която загрява водата в първи контур до 3200.
Парата навлиза в лопатките на турбините, които въртят алтернаторите. Електричеството чрез трансформатори постъпва в общата енергийна система.
Забележка!Спомняйки си трагедията на Чернобил, учени от цял свят подобряват системата за безопасност на атомните електроцентрали. Последните разработки в ядрената енергетика осигуряват почти 100% безопасност на атомните електроцентрали.
Термална енергия
Топлоелектрическите централи работят на принципа на изгаряне на природни горива: въглища, газ и мазут. Водата, преминаваща през тръбопроводите през котлите, се превръща в пара и впоследствие се подава към лопатките на генераторните турбини.
Допълнителна информация.За 4 години работа на една група горивни пръти се генерира такова количество електроенергия, че ТЕЦ ще трябва да изгори 730 резервоара за природен газ, 600 вагона с въглища или 900 петролни танкера.
Освен това топлоелектрическите централи значително влошават екологичната ситуация в районите, където се намират. Продуктите от горенето на горивата замърсяват атмосферата. Само станциите, работещи на газотурбинни агрегати, отговарят на изискванията за чистота на околната среда.
хидроенергия
Примери за ефективно използване на водноелектрическата енергия са Асуанските, Саяно-Шушенската водноелектрически централи и др. Най-екологичните електроцентрали, които използват кинетичната енергия на движението на водата, не произвеждат никакви вредни емисии в околната среда. Масовото строителство на хидравлични конструкции обаче е ограничено от комбинация от обстоятелства. Това е наличието на определено количество естествен воден поток, особеност на терена и много други.
алтернативна енергия
Научната и технологичната революция не спира нито за минута. Всеки ден носи иновации в получаването на електрически ток. Любознателните умове постоянно търсят нови технологии за производство на електроенергия, които действат като алтернатива на традиционните начини за производство на електроенергия.
Трябва да се спомене вятърните генератори, приливните офшорни станции и слънчевите панели. Заедно с това се появиха устройства, които генерират електрически ток, използвайки топлината на разлагането на битовите отпадъци, отпадните продукти на добитъка. Има устройства, които използват температурната разлика на различните слоеве на почвата, алкалната и киселинната среда на почвата на различни нива. Алтернативните източници на електроенергия имат едно общо нещо - това е несъвместимостта на генерираното количество енергия с обемите електроенергия, които се получават по традиционните начини (атомни електроцентрали, ТЕЦ и водноелектрически централи).
Пренос и разпределение на електрическа енергия
Независимо от проекта на електроцентралите, тяхната енергия се доставя в единната енергийна система на страната. Предадената електрическа енергия се подава към разпределителни подстанции, оттам достига до самите консуматори. Преносът на електроенергия от производителите се осъществява по въздух чрез електропроводи. За къси разстояния токът преминава в кабела, който е положен под земята.
Консумация на електроенергия
С появата на нови промишлени съоръжения, въвеждане в експлоатация жилищни комплексии граждански сгради, потреблението на електроенергия се увеличава всеки ден. Почти всяка година в Русия се пускат в експлоатация нови електроцентрали или съществуващите предприятия се попълват с нови електроцентрали.
Видове дейности в електроенергетиката
Електрическите компании се занимават с непрекъснато доставяне на електроенергия до всеки потребител. В енергетиката нивото на заетост надвишава този показател на някои от водещите сектори на националната икономика на държавата.
Оперативен диспечерски контрол
ODE играе съществена роляв преразпределението на енергийните потоци в среда на променящи се нива на потребление. Диспечерските услуги са насочени към предаване на електрически ток от производителя към потребителя в безавариен режим. В случай на аварии или повреди в електропроводите, ODU изпълняват задълженията на оперативния щаб за бързо отстраняване на тези недостатъци.
Снабдяване с енергия
Тарифите за плащане на потреблението на електроенергия включват разходите за печалба на енергийните компании. Коректността и навременността на плащането за консумирани услуги се следи от услугата - Energosbyt. От това зависи финансовата подкрепа на цялата енергийна система на страната. Налагат се санкции за неплатци, до прекъсване на електрозахранването на потребителя.
Енергийна система - кръвоносна система единичен организъмдържави. Производството на електроенергия е стратегическа сфера за сигурността на съществуването и развитието на икономиката на страната.
Видео
В тази парна турбина лопатките на работните колела са ясно видими.
Топлоелектрическата централа (CHP) използва енергията, освободена от изгарянето на изкопаеми горива - въглища, нефт и природен газ - за превръщане на водата в пара високо налягане. Тази пара, която има налягане от около 240 килограма на квадратен сантиметър и температура от 524°C (1000°F), задвижва турбина. Турбината върти гигантски магнит в генератор, който генерира електричество.
Съвременните топлоелектрически централи преобразуват около 40 процента от топлината, отделена при изгарянето на горивото, в електричество, останалата част се изхвърля в заобикаляща среда. В Европа много топлоелектрически централи използват отпадна топлина за отопление на близки домове и предприятия. Комбинираното производство на топлинна и електрическа енергия повишава енергийната ефективност на централата с до 80 процента.
Парна турбинна инсталация с електрогенератор
Типичната парна турбина съдържа две групи лопатки. Парата под високо налягане, идваща директно от котела, навлиза в потока на турбината и завърта работните колела с първата група лопатки. След това парата се нагрява в пароперегревателя и отново влиза в потока на турбината, за да завърти работните колела с втората група лопатки, които работят при по-ниско налягане на парата.
Изглед в разрез
Типичен генератор в топлоелектрическа централа (CHP) се задвижва директно от парна турбина, която се върти с 3000 оборота в минута. В генераторите от този тип магнитът, който се нарича още ротор, се върти, а намотките (статор) са неподвижни. Охлаждащата система предпазва генератора от прегряване.
Производство на парна енергия
В ТЕЦ горивото се изгаря в котел, за да се образува високотемпературен пламък. Водата преминава през тръбите през пламъка, нагрява се и се превръща в пара под високо налягане. Парата задвижва турбината, произвеждайки механична енергия, която генераторът преобразува в електричество. След като напусне турбината, парата навлиза в кондензатора, където измива тръбите със студена течаща вода и в резултат се превръща обратно в течност.
Котел на нафт, въглища или газ
Вътре в котела
Котелът е изпълнен със сложно извити тръби, през които преминава нагрята вода. Сложната конфигурация на тръбите ви позволява значително да увеличите количеството топлина, предавана на водата, и поради това да произвеждате много повече пара.
Трудно е да се надцени значението на електричеството. По-скоро подсъзнателно го подценяваме. В крайна сметка почти цялото оборудване около нас се захранва от електрическата мрежа. За елементарно осветление няма нужда да говорим. Но ние практически не се интересуваме от производството на електроенергия. Откъде идва електричеството и как се съхранява (и изобщо възможно ли е да се пести) електроенергията? Колко наистина струва производството на електроенергия? И колко е безопасно за околната среда?
Икономическо значение
От училищната скамейка знаем, че захранването е един от основните фактори за постигане на висока производителност на труда. Електроенергетиката е в основата на цялата човешка дейност. Няма индустрия, която да може без това.
Развитието на тази индустрия показва високата конкурентоспособност на държавата, характеризира темпа на растеж на производството на стоки и услуги и почти винаги се оказва проблематичен сектор на икономиката. Разходите за производство на електроенергия често се състоят от значителна първоначална инвестиция, която ще се изплаща в продължение на много години. Въпреки всичките си ресурси, Русия не е изключение. В крайна сметка енергоемките отрасли съставляват значителен дял от икономиката.
Статистиката ни казва, че през 2014 г. производството на електроенергия в Русия все още не е достигнало нивото от съветската 1990 г. В сравнение с Китай и САЩ, Русия произвежда съответно 5 и 4 пъти по-малко електроенергия. Защо се случва това? Експертите твърдят, че това е очевидно: най-високите непроизводствени разходи.
Който консумира електричество
Разбира се, отговорът е очевиден: всеки човек. Но сега се интересуваме от индустриален мащаб и следователно от онези индустрии, които се нуждаят предимно от електричество. Основен дял се пада на индустрията - около 36%; Горивен и енергиен комплекс (18%) и жилищен сектор (малко повече от 15%). Останалите 31% от произведената електроенергия идват от непроизводствени индустрии, железопътен транспорт и загуби в мрежата.
В същото време трябва да се има предвид, че в зависимост от региона структурата на потреблението варира значително. Така че в Сибир наистина повече от 60% от електроенергията се използва от промишлеността и горивно-енергийния комплекс. Но в европейската част на страната, където се намират голям брой населени места, най-мощният потребител е жилищният сектор.
Електроцентралите са гръбнакът на индустрията
Производството на електроенергия в Русия се осигурява от почти 600 електроцентрали. Мощността на всеки надвишава 5 MW. Общата мощност на всички електроцентрали е 218 GW. Как получаваме електричество? В Русия се използват следните видове електроцентрали:
- термични (делът им в общото производство е около 68,5%);
- хидравличен (20,3%);
- ядрен (почти 11%);
- алтернатива (0,2%).
Когато става въпрос за алтернативни източници на електричество, на ум идват романтични снимки на вятърни мелници и слънчеви панели. Но при определени условия и местности това са най-печелившите видове производство на електроенергия.
Топлоелектрически централи
В исторически план топлоелектрическите централи (ТЕЦ) са играли основна роля в производствения процес. На територията на Русия ТЕЦ, осигуряващи производство на електроенергия, се класифицират по следните критерии:
- източник на енергия - изкопаемо гориво, геотермална или слънчева енергия;
- вид генерирана енергия - топлоизвличане, кондензиране.
Друг важен показател е степента на участие в покриването на графика на електрическото натоварване. Тук основните топлоелектрически централи са разпределени с минимално работно време от 5000 часа годишно; полупикови (те също се наричат маневрени) - 3000-4000 часа годишно; пиков (използва се само в пиковите часове) - 1500-2000 часа годишно.
Технология за производство на енергия от гориво
Разбира се, основното производство, пренос и използване на електроенергия от потребителите става за сметка на ТЕЦ, работещи на изкопаеми горива. Те се отличават с производствена технология:
- въздушна турбина;
- дизел;
- газова турбина;
- пара-газ.
Най-често срещаните са парните турбини. Те работят с всички видове гориво, включително не само въглища и газ, но и мазут, торф, шисти, дърва за огрев и дървесни отпадъци, както и преработени продукти.
органично гориво
Най-големият обем на производството на електроенергия се дължи на Сургутская ГРЕС-2, най-мощната не само в Руската федерация, но и в целия Евразийски континент. Работейки с природен газ, той произвежда до 5600 MW електроенергия. А от въглищните централи Рефтинская ГРЕС има най-висок капацитет - 3800 MW. Повече от 3000 MW могат да бъдат генерирани и от Кострома и Сургутска ГРЕС-1. Трябва да се отбележи, че абревиатурата GRES не се е променила от Съветския съюз. Това означава Държавна областна електроцентрала.
По време на реформата на индустрията, производството и разпределението на електроенергия в топлоелектрическите централи трябва да бъде придружено от техническо преоборудване на съществуващи станции, тяхната реконструкция. Сред приоритетните задачи е и изграждането на нови енергийни мощности.
Електричество от възобновяеми източници
Електричеството, произведено от водноелектрически централи е съществен елементстабилност на единната енергийна система на държавата. Именно водноелектрическите централи могат да увеличат производството на електроенергия за броени часове.
Големият потенциал на руската хидроенергетика се крие във факта, че почти 9% от световните водни запаси се намират на територията на страната. Това е вторият по големина водноенергиен ресурс в света. Страни като Бразилия, Канада и САЩ изостават. Производството на електроенергия в света за сметка на водноелектрическите централи донякъде се усложнява от факта, че най-благоприятните места за тяхното изграждане са значително отдалечени от населени места или промишлени предприятия.
Въпреки това, благодарение на електроенергията, генерирана от водноелектрическите централи, страната успява да спести около 50 милиона тона гориво. Ако беше възможно да се развие пълният потенциал на водната енергия, Русия би могла да спести до 250 милиона тона. А това вече е сериозна инвестиция в екологията на страната и гъвкавия капацитет на енергийната система.
Хидростанции
Изграждането на водноелектрическа централа решава много въпроси, които не са свързани с производството на енергия. Това включва създаването на водоснабдителни и канализационни системи за цели региони и изграждането на напоителни мрежи, които са толкова необходими селско стопанство, и борба с наводненията и т. н. Последното, между другото, е от немалко значение за безопасността на хората.
Производството, преносът и разпределението на електрическа енергия в момента се осъществява от 102 ВЕЦ, чиято единична мощност надхвърля 100 MW. Общият капацитет на водноелектрическите инсталации в Русия се приближава до 46 GW.
Държавите по производство на електроенергия редовно съставят своите рейтинги. Така Русия сега е на 5-то място в света по производство на електроенергия от възобновяеми източници. Най-значимите съоръжения трябва да се считат за ВЕЦ Зея (тя е не само първата, построена в Далечния изток, но и доста мощна - 1330 MW), каскадата на електроцентралите Волга-Кама (общото производство и пренос на електроенергия е повече от 10,5 GW), ВЕЦ Бурейская (2010 MW) и др. Отделно бих искал да отбележа кавказките ВЕЦ. От няколко десетки, работещи в този регион, най-много се откроява новата (вече въведена в експлоатация) ВЕЦ Кашхатау с мощност над 65 MW.
Геотермалните ВЕЦ на Камчатка също заслужават специално внимание. Това са много мощни и мобилни станции.
Най-мощните водноелектрически централи
Както вече беше отбелязано, производството и използването на електроенергия е затруднено от отдалечеността на основните консуматори. Държавата обаче е заета с развитието на тази индустрия. Не само съществуващите се реконструират, но и се изграждат нови. Те трябва да овладеят планинските реки на Кавказ, висоководните реки Урал, както и ресурсите на Колския полуостров и Камчатка. Сред най-мощните отбелязваме няколко водноелектрически централи.
Саяно-Шушенская им. P. S. Neporozhny е построен през 1985 г. на река Енисей. Настоящият му капацитет все още не достига очакваните 6 000 MW поради реконструкция и ремонт след аварията през 2009 г.
Производството и потреблението на електроенергия от ВЕЦ Красноярск е предназначено за алуминиевата топилна компания в Красноярск. Това е единственият "клиент" на ВЕЦ, пуснат в експлоатация през 1972г. Проектната му мощност е 6000 MW. ВЕЦ Красноярск е единствената с монтиран корабен лифт. Осигурява редовно плаване по река Енисей.
Братската ВЕЦ е пусната в експлоатация през 1967 г. Неговият язовир блокира река Ангара близо до град Братск. Подобно на Красноярската водноелектрическа централа, Братската водноелектрическа централа работи за нуждите на Братския алуминиев завод. Всичките 4500 MW електроенергия отиват за него. И поетът Евтушенко посвети стихотворение на тази водноелектрическа централа.
Друга водноелектрическа централа се намира на река Ангара - Уст-Илимская (с мощност малко над 3800 MW). Строителството му започва през 1963 г. и завършва през 1979 г. В същото време започва производството на евтина електроенергия за основните потребители: Иркутския и Братски алуминиеви заводи, Иркутския самолетостроителен завод.
Волжската ВЕЦ се намира северно от Волгоград. Капацитетът му е почти 2600 MW. Тази най-голяма водноелектрическа централа в Европа работи от 1961 г. Недалеч от Толяти работи „най-старата“ от големите водноелектрически централи „Жигулевская“. Въведена е в експлоатация през 1957 г. Мощността на ВЕЦ от 2330 MW покрива нуждите от електроенергия на Централна Русия, Урал и Средна Волга.
И тук е необходимото за нуждите Далеч на изтокПроизводството на електроенергия се осигурява от ВЕЦ "Бурейская". Можем да кажем, че все още е доста "млад" - пускането в експлоатация е извършено едва през 2002 г. Инсталираната мощност на тази ВЕЦ е 2010 MW електрическа енергия.
Експериментални офшорни водноелектрически централи
Множество океански и морски заливи също имат водноенергиен потенциал. В крайна сметка разликата във височината по време на прилив в повечето от тях надвишава 10 метра. А това означава, че можете да генерирате огромно количество енергия. През 1968 г. е открита експерименталната приливна станция Кислогубская. Капацитетът му е 1,7 MW.
Мирен атом
Руската ядрена енергетика е технология с пълен цикъл: от добив на уранова руда до производство на електроенергия. Днес страната разполага с 33 енергоблока в 10 атомни електроцентрали. Общата инсталирана мощност е малко над 23 MW.
Максималното количество електроенергия, произведено от атомните електроцентрали, е през 2011 г. Цифрата беше 173 милиарда kWh. Производството на електроенергия на глава от населението от атомни електроцентрали се увеличава с 1,5% спрямо предходната година.
Разбира се, приоритетната посока в развитието на ядрената енергетика е безопасността на експлоатацията. Но атомните електроцентрали играят значителна роля в борбата срещу глобалното затопляне. Еколозите непрекъснато говорят за това, като подчертават, че само в Русия е възможно да се намалят емисиите на въглероден диоксид в атмосферата с 210 милиона тона годишно.
Ядрената енергетика е развита главно в северозападната и европейската част на Русия. През 2012 г. всички атомни електроцентрали са генерирали около 17% от цялата произведена електроенергия.
Атомни електроцентрали в Русия
Най-голямата атомна електроцентрала в Русия се намира в Саратовска област. Годишният капацитет на АЕЦ Балаково е 30 милиарда kWh електроенергия. В АЕЦ Белоярск (област Свердловск) в момента работи само 3-ти блок. Но това също ни позволява да го наречем един от най-мощните. 600 MW електроенергия се генерира от реактор на бързи неутрони. Струва си да се отбележи, че това беше първият в света енергоблок с бързи неутрони, инсталиран за производство на електроенергия в промишлен мащаб.
В Чукотка е инсталирана АЕЦ Билибино, която генерира 12 MW електроенергия. А атомната електроцентрала Калинин може да се счита за наскоро построена. Първият й блок е пуснат в експлоатация през 1984 г., а последният (четвърти) е пуснат в експлоатация едва през 2010 г. Общата мощност на всички енергоблокове е 1000 MW. През 2001 г. е построена и пусната в експлоатация АЕЦ Ростов. От присъединяването на втория енергоблок - през 2010 г. - инсталираната му мощност надхвърли 1000 MW, а степента на използване на мощността е 92,4%.
вятърна енергия
Икономическият потенциал на индустрията за вятърна енергия в Русия се оценява на 260 милиарда kWh годишно. Това е почти 30% от цялата произведена днес електроенергия. Капацитетът на всички вятърни турбини, работещи в страната, е 16,5 MW енергия.
Особено благоприятни за развитието на тази индустрия са региони като крайбрежието на океаните, предпланинските и планинските райони на Урал и Кавказ.
