Тепловые электростанции.
Тепловая электростанция (ТЭС) — это электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. ТЭС — основной вид электрических станций.
На тепловых электростанциях, энергия образуется путем сжигания топлива, сначала в механическую, а после и в электрическую. Топливом для ТЭС является: уголь, торф, газ, горючие сланцы, мазут, дрова. Тепловые электрические станции разделяют на конденсационные (КЭС), которая предназначена для выработки электроэнергии, и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), которые производит электричество с помощью горячей воды и пара.
Тепловые конденсационные электростанции имеют невысокий кпд (30— 40%), так как большая часть энергии теряется с отходящими топочными газами и охлаждающей водой конденсатора. Что и указывает на их малую популярность, всё же значительная часть энергии теряется вместе с горячим отработанным паром.
Гидроэлектрические станции.
Гидроэлектрическая станция (ГЭС) — это сооружения и оборудования, благодаря которым из сильного потока воды преобразуют энергию в электрическую энергию, принцип работы состоит в создании достаточного напора воды, который позволяет крутить лопасти генератора. Таким образом, ГЭС преобразует механическую энергию в электрическую. Главная особенность гидроэнергетических ресурсов по сравнению с другими топливно-энергетическими ресурсами — их непрерывная возобновляемость.
Атомные электростанции.
Атомная электростанция (АЭС) — это электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия преобразуется в электрическую. Главный генератор на АЭС – это атомный реактор. Тепло, выделяемым реактором, в результате деления ядер преобразуется в электроэнергию. Различие от ТЭС, работающих на простом горючем, АЭС работает на ядерном горючем.
АЭС имеет ряд преимуществ перед другими электростанциями. При правильной работе не загрязняется окружающая среда, не требуется привязанность и возобновляемость источника энергии. Но и существуют минусы в АЭС. Один из них и самый масштабный, при таких ситуациях как ( землетрясение, ураган и человеческий фактор) сбой в работе может привести к очень большим проблемам для всего человечества.
Нетрадиционныеспособы получения электрической энергии.
Солнечная энергия
Многие используют фотоэлектрические элементы (солнечное излучение) как альтернативный источник энергии. Лучи Солнца можно использовать как для получения теплоснабжения, так и для получения электроэнергии.
К главным преимуществам такой энергии можно отнести: возобновление источника, тихая работа,отсутствие вредных выбросов в окружающую среду. Недостатками же являются: солнечная энергия, которая зависит от времени суток и интенсивности излучения, и потребность в большой площади для строительства и размещения таких станций.
Ветряная энергия
Один из самых лучших видов источников энергии является ветер. Принцип работы ветрогенератора очень прост. Ветряная сила, используется для движения ветряных лопастей. Эти вращения передаются ротору электрического генератора. Таким образом, ветряная сила вырабатывает электрическую энергию.
Преимуществом является неисчерпаемость этой энергии, в местах с постоянными сильными ветрами. Кроме того, ветрогенераторы, производя энергию, не загрязняют атмосферу вредными выбросами.
К недостаткам такого источника можно отнести непостоянство силы ветра и малую мощность единичного ветрогенератора. Также они производят достаточно много шума, из-за чего их стараются разместить вдалеке от мест проживания людей.
Геотермальная энергия
Большое количество тепловой энергии хранится в недрах Земли. Так как температура ядра Земли очень высокая. Энергию этих геотермальных источников и предлагают использовать в качестве альтернативного источника энергии. Одни источники служат для теплоснабжения, другие – для получения электричества из тепловой энергии.
Главный плюс такого источника — это неисчерпаемость и независимость от времени суток и времени года. Минус же этого источника — термальные воды сильно минерализованы, и насыщены токсичными соединениями разных химических элементов. Что делает невозможным сброс обработанных термальных вод в поверхностные водоёмы. И такую воду необходимо закачивать обратно в подземный водоносный горизонт.
Содержание
Глава 1. Традиционные источники энергии…………4
Глава 2. Альтернативные источники энергии………12
Введение
Электричество было известно людям с самых давних времен. Однако практически измерять электричество человек научился только в начале 19 века. Потом понадобилось еще 70 лет до того момента, когда в 1872 году русский ученый А.Н.Лодыгин изобрел первую в мире электрическую лампочку накаливания. В современном мире доля потребления электроэнергии огромна. Главным потребителем электроэнергии является промышленность, на долю которой приходится около 70% производимой электроэнергии. Крупным потребителем является также транспорт. Все большее количество железнодорожных линий переводится на электрическую тягу. Почти все деревни и села получают электроэнергию от государственных электростанций для производственных и бытовых нужд. О применении электроэнергии для освещения жилищ и в бытовых электроприборах знает каждый.
Для обеспечения электроэнергией населения Земли используются традиционные источники энергии – ТЭС, ГЭС и АЭС. Из-за массового освоения строительства данных станций они широко распространены. При их эксплуатации используются природный газ, уголь, продукты нефти. Однако, эти ресурсы невозобновляемы, а значит – рано или поздно исчерпают себя. Отсутствие электроэнергии в буквальном смысле остановит жизнь людей. Можно ли избежать этого? Да. Многие ученые трудятся в сфере разработки способов получения электроэнергии из альтернативных источников – ветра, солнца, геотермального потенциала Земли, приливов и отливов океана, а также биогаза. Страны всего мира уже ограниченно используют альтернативные источники энергии. Но о полном переходе стран на возобновляемые ресурсы говорить еще рано.
Целью работы является изучение способов получения электроэнергии из традиционных источников и рассмотрение перспектив применения альтернативных источников энергии.
Для этого были поставлены следующие задачи: изучить принципы работы ТЭС, ГЭС и АЭС и рассмотреть их технические характеристики; узнать наиболее крупные электростанции России; проанализировать перспективы использования альтернативных источников энергии в России и мире.
Глава 1.Традиционные источники энергии
Энергетическими ресурсами называются природные источники энергии, преобразуемые в дальнейшем в формы энергии, которые используются в производственных процессах, на транспорте, в быту. Существует несколько способов преобразования энергии. Можно назвать три основных способа преобразования энергии. Первый из них заключается в получении тепловой энергии при сжигании топлива (ископаемого или растительного происхождения) и потреблении ее для непосредственного обогревания жилых домов, школ, предприятий и т. п. Второй способ – преобразование заключенной в топливе тепловой энергии в механическую работу, например, при использовании продуктов перегонки нефти для обеспечения движения различного оборудования, автомобилей, тракторов, поездов, самолетов и т. д. Третий способ – преобразование тепла, высвобождающегося при сгорании топлива или деления ядер, в электрическую энергию с последующим ее потреблением либо для производства тепла, либо для выполнения механической работы.
Тепловые электростанции (ТЭС) – электростанции, вырабатывающие электрическую энергию за счет преобразования химической энергии топлива в процессе сжигания в тепловую, а затем в механическую энергию вращения вала электрогенератора. В качестве топлива используются различные горючие ископаемые топлива: уголь, природный газ, мазут, торф и горючие сланцы.
По типу установок ТЭС делятся на:
Среди ТЭС преобладают тепловые паротурбинные (ПТУ). Принцип работы: После получения тепла от сгорания топлива свежий пар из котельного агрегата попадает в турбину и, расширяясь в ней, совершает механическую работу, вращая ротор электрогенератора. Далее пар выходит из турбины и поступает в конденсатор (происходит конденсация). Конденсат отработавшего в турбине пара при помощи насоса проходит в деаэратор для очистки от нежелательных газовых примесей. Из деаэратора питательный насос подаёт воду в котельный агрегат. В качестве топлива на таких ТЭС используют уголь (преимущественно), а так же мазут и природный газ. Различают два типа паротурбинных тепловых электростанций:
1) Конденсационные, вырабатывающие только электрическую энергию;
2)Теплофикационные, где осуществляется комбинированная выработка электрической и тепловой энергии; горячая вода или пар передаются от теплоэлектроцентралей по трубопроводам промышленным и коммунально-бытовым потребителям.
ТЭС с приводом электрогенератора от газовой турбины называются газотурбинными электростанциями (ГТУ). Принцип работы: Газ или жидкое топливо поступает в котел для последующего сгорания. Полученное тепло передается воде, которая выходит из котла в виде пара и крутит паровую турбину. С помощью вращающейся паровой турбины приходит в действие генератор, из которого получается электроэнергия. А оставшийся пар используется для промышленных нужд.
Последний вид – ТЭС с парогазовой установкой (ПГУ), отличается повышенным КПД. Принцип работы: Первый генератор снабжает установку электрическим током. В газотурбинной установке турбину вращают газообразные продукты сгорания топлива. Проходя через газовую турбину, продукты сгорания отдают ей лишь часть своей энергии и на выходе из газотурбины все ещё имеют высокую температуру. Из газотурбины продукты сгорания попадают в паросиловую установку, в котел-утилизатор, где нагревают воду и образующийся водяной пар. Температура продуктов сгорания достаточна для того, чтобы довести пар до состояния, необходимого для использования в паровой турбине. Паровая турбина приводит в действие электрогенератор, а следовательно – вырабатывается энергия.
Главные преимущества ТЭС:
1. Требует меньших капиталовложений.
2. Возможность расположения в любой географической точке. Топливо может доставляться с помощью различных видов транспорта.
3. Площади отчуждения и вывода из хозяйственного оборота земли под сооружение ТЭС относительно небольшие.
4. Обслуживание и эксплуатационный процесс ТЭС характеризуются простотой.
Главные недостатки ТЭС:
1. Нарушение экологического равновесия и загрязнение из-за выброса дыма и копоти, сернистых и азотистых соединений в большом объеме.
2. Нарушение теплового баланса водоёмов, что приводит к повышению температурных показателей.
3. В ходе эксплуатации используются не возобновляемые природные ресурсы.
4. Высокие эксплуатационные расходы.
К крупнейшим производителям электроэнергии относятся США, Китай, Япония, Россия, Канада. В структуре выработки электроэнергии преобладают тепловые электростанции (ТЭС). В мировом производстве их доля составляет 64 %. По размерам выработки электроэнергии на ТЭС лидируют США, Китай, Россия, Япония, ФРГ, а также страны Персидского залива.
На сегодняшний день в Российской Федерации функционирует около 370 тепловых электростанций, что составляет 68% ото всей получаемой энергии. Из них 7 имеют мощность свыше 2 500 МВт. Основными видами топлива для ТЭС являются природный, нефтяной газ и уголь. Многие тепловые электростанции в России используют несколько видов топлива. Например, Новочеркасская электростанция в Ростовской области использует все три основных вида топлива. Доля мазута составляет 17%, газа – 9%, а угля – 74%.
* по данным «Росатом»
Гидроэлектростанция (ГЭС) — электростанция, использующая в качестве источника энергии энергию водных масс. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища.
Принцип работы ГЭС достаточно прост. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию.
Виды ГЭС в зависимости от вырабатываемой мощности:
1. Мощные — вырабатывают от 25 МВт и выше;
2. Средние — до 25 МВт;
3. Малые — до 5 МВт.
Виды ГЭС в зависимости от принципа использования природных ресурсов:
1. Плотинные. Напор воды создаётся посредством установки плотины, полностью перегораживающей реку, или поднимающей уровень воды в ней на необходимую отметку. Такие ГЭС строят на многоводных равнинных реках и на горных реках, в местах, где русло реки более узкое, сжатое.
2. Приплотинные. Строятся при более высоких напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода, в этом случае, подводится к турбинам через специальные напорные тоннели, а не непосредственно.
3. Деривационные ГЭС. Используются при большом уклоне реки. Необходимая концентрация воды в ГЭС такого типа создаётся посредством деривации. Вода отводится из речного русла через каналы и специальные водоотводы. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС.
Главные преимущества ГЭС:
1. Использование дешевой и возобновляемой энергии.
2. Работа не сопровождается вредными выбросами в атмосферу.
3. Быстрая подача рабочей мощности после включения.
Главные недостатки ГЭС:
1. Необходимы большие запасы энергии воды для строительства.
2. Нарушение экосистем из-за сокращенных спусков воды.
Абсолютным лидером по выработке гидроэнергии на душу населения является Исландия. Кроме неё этот показатель наиболее высок в Норвегии (доля ГЭС в суммарной выработке — 98 %), Канаде и Швеции. В Парагвае 100 % производимой энергии вырабатывается на гидроэлектростанциях. Доля ГЭС в выработке энергии в России составляет 16%. Самая крупная ГЭС в РФ, 9-я — среди действующих гидроэлектростанций в мире – Саяно-Шушенская в республике Хакасия.
* по данным «Росатом»
Атомная электростанция (АЭС) — ядерная установка, которая содержит комплекс сооружений и оборудования для производства электрической энергии с помощью ядерного реактора. Наличие ядерного реактора – отличительная черта АЭС. В качестве топлива используется уран-235.
Принцип работы: Основой станции является реактор — конструктивно выделенный объем, куда загружается ядерное топливо и где протекает управляемая цепная реакция. Уран-235 делится медленными нейтронами. В результате выделяется огромное количество тепла. Тепло отводится из активной зоны реактора теплоносителем — жидким или газообразным веществом, проходящим через ее объем. Эта тепловая энергия используется для получения водяного пара в парогенераторе. Механическая энергия пара направляется к турбогенератору, где она и превращается в электрическую.
1. Небольшие затраты топлива.
2. Выбросы от АЭС практически безвредны
1. Сложность утилизации радиоактивных отходов
2. Опасность аварий
Мировым лидером по доле АЭС в национальном производстве электроэнергии является Франция. Атомные электростанции вырабатывают 78% всей электроэнергии страны. В Швеции доля выработки энергии на АЭС составляет 45%, в Японии – 33% , в России – 16%. А самый большой в мире парк атомных электростанций принадлежит США – в эксплуатации находятся 106 энергоблоков.
*по данным «АтомЭнергоМаш»
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома — страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 8815 — 
| 7172 — 
или читать все.
91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно
Широкое практическое использование электроэнергии в сравнении с другими видами энергии объясняется относительной легкостью ее получения и возможностью передачи на большие расстояния.Традиционные источники электрической энергии: тепловая ТЭС, энергия потока воды — ГЭС, атомная энергия — АЭС.
Тепловые электростанции (ТЭС) вырабатывают электроэнергию в результате преобразования тепловой энергии, которая выделяется при сжигании органического топлива (угля, нефти, газа). Невосполнимость этих природных ресурсов заставляет задуматься о рациональном их применении и замене более дешевыми способами получения электроэнергии.Гидроэлектростанция (ГЭС) — комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. При их сооружении также наносится вред окружающей среде: перегораживаются реки, меняется их русло, затопляются долины рек.Важнейшая особенность гидротехнических ресурсов в сравнении с топливно-энергетическими — их непрерывная возобновляемость.Атомная электростанция (АЭС) — электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия используется для получения электрической. Генератором энергии здесь является атомный реактор. Тепло, выделяемое в нем в результате цепной реакции деления ядер некоторых тяжелых элементов, преобразуется в электроэнергию. АЭС работают на ядерном горючем (уран, плутоний и др.), мировые запасы которого значительно превышают запасы органического топлива.Нетрадиционные источники электрической энергии,где невосполняемые энергоресурсы практически не тратятся:ветроэнергетика, приливная энергетика, солнечная энергетика.
Ветроэнергетическая установка способна превращать энергию ветра в электроэнергию. Запасы ветровой энергии на территории нашей страны огромны, так как во многих районах среднегодовая скорость ветра составляет б м/с. Устройство ветроэнергетической установки достаточно простое: вал ветряного колеса, способного вращаться под действием ветра, передает вращение ротору генератора электрической энергии. Стоимость производства электроэнергии на ветровых электростанциях ниже, чем на любых других. Кроме того, ветроэнергетика экономит богатства недр. Недостатки ветроэнергетических установок — низкий коэффициент полезного действия, небольшая мощность. Они применяются там, где нет стабильного обеспечения электроэнергией — на нефтяных разработках, горных пастбищах, в пустынях и т. п.Приливная энергетика использует для производства электроэнергии энергию прилива и отлива Мирового океана. Два раза в сутки уровень океана то поднимается, то опускается. Это происходит под действием гравитационных сил Солнца и Луны, которые притягивают к себе массы океанской воды. У берега моря разности уровней воды во время прилива и отлива могут достигать более 10 м. Если в заливе на берегу моря в устье реки сделать плотину, то в таком водохранилище во время прилива можно создать запас воды, которая при отливе будет спускаться в море и вращать гидротурбины. В нашей стране уже созданы и работают приливные электростанции. Основными недостатками такого способа производства электроэнергии являются неравномерность выработки электроэнергии во времени и необходимость сооружения дорогостоящих плотин и резервуаров для воды.Гелиоэнергетика (энергия Солнца). В настоящее время получение электроэнергии от гелиоустановок осуществляется с помощью солнечных батарей. Основу таких батарей составляют фотоэлементы — кристаллы кремния, покрытые тончайшим, прозрачным для света слоем металла. Поток фотонов — частиц света, проходя сквозь слой металла, выбивает электроны из кристалла. Электроны при этом начинают концентрироваться в слое металла, поэтому между слоем металла и кристаллом возникает разность потенциалов. Если тысячи таких фотоэлементов соединить параллельно, то получается солнечная батарея, способная питать электроэнергией электронную аппаратуру на космических кораблях, спутниках. В южных районах, где много солнечных дней в году, размещение на крышах домов солнечных батарей может частично обеспечить потребность в необходимой электроэнергии. Такие батареи используют и для питания электронных часов, калькуляторов и других устройств.МГД-генераторы. Основу современной электроэнергетики, как было уже отмечено, составляют теплоэлектростанции и гидроэлектростанции, в которых очень велики потери при преобразовании тепловой энергии (от сжигания топлива на ТЭС) или механической энергии (на ГЭС) в электрическую. Техническим устройством, в котором таких потерь практически нет, является магнитогидродинамический генератор (МГД-генератор). Его действие основано на явлении электромагнитной индукции: в проводнике, движущемся в магнитном поле, возникает электрический ток. В МГД-генераторе происходит преобразование энергии, движущейся в магнитном поле плазмы, — раскаленного до очень высокой температуры газа — непосредственно в электроэнергию. Электрический ток, образованный свободными электронами и положительными ионами, возникает непосредственно в плазме и отдается во внешнюю цепь. Основная техническая проблема при создании МГД-генерато-ров — получение высоких температур (несколько тысяч градусов), необходимых для образования плазмы — газообразной смеси из свободных электронов, положительных ионов и нейтральных атомов.В условиях все возрастающих тарифов на оплату энергоресурсов – топлива, тепловой и электрической энергии, а также воды – экономия и финансовые затраты на их оплату являются актуальной задачей для учреждений образования. Альтернативой традиционному централизованному энергоснабжению является поиск и использование нетрадиционных и низкопотенциальных видов энергии для системы теплоснабжения и электроснабжения образовательных учреждений. Использование энергии нетрадиционных, возобновляемых источников дает возможность экономить органическое топливо, снизить загрязнения окружающей среды, удовлетворить нужды потребителей как вдали от централизованной системы энергоснабжения, так и в близи от них, снимая дефицит финансовых затрат по оплате за энергопотребление.
Энергоснабжение образовательных учреждений от центральных и автономных источников требует больших затрат топлива на выработку тепловой и электрической энергии. Основными недостатками традиционных источников энергоснабжения является низкая энергетическая (особенно на малых котельных) экологическая и экономическая эффективность. При этом энергоснабжение от традиционных источников является одним из основных источников загрязнения окружающей среды.
Высокие тарифы, присущие традиционному энергоснабжению, усугубляют негативные факторы. Велики затраты на эксплуатацию тепловых сетей. Все перечисленные недостатки традиционного энергоснабжения устраняются при использовании нетрадиционных методов. К нетрадиционным, возобновляемым источникам энергии, применение которых является наиболее целесообразным для системы образования, относятся: солнечная энергия, энергия ветра, теплоты грунтовых вод, грунта, водоемов, окружающего воздуха. Возможности использования того или иного вида источника зависят от его особенностей.
