Электростанции как работают: Как работает атомная станция?

Содержание

Как работает тепловая электростанция (ТЭЦ)?

У этой паровой турбины хорошо видны лопатки рабочих колес.

Тепловая электростанция (ТЭЦ) использует энергию, высвобождающуюся при сжигании органического топлива — угля, нефти и природного газа — для превращения воды в пар высокого давления. Этот пар, имеющий давление около 240 килограммов на квадратный сантиметр и температуру 524°С (1000°F), приводит во вращение турбину. Турбина вращает гигантский магнит внутри генератора, который вырабатывает электроэнергию.

Современные тепловые электростанции превращают в электроэнергию около 40 процентов теплоты, выделившейся при сгорании топлива, остальная сбрасывается в окружающую среду. В Европе многие тепловые электростанции используют отработанную теплоту для отопления близлежащих домов и предприятий. Комбинированная выработка тепла и электроэнергии увеличивает энергетическую отдачу электростанции до 80 процентов.

Паротурбинная установка с электрогенератором

Типичная паровая турбина содержит две группы лопаток. Пар высокого давления, поступающий непосредственно из котла, входит в проточную часть турбины и вращает рабочие колеса с первой группой лопаток. Затем пар подогревается в пароперегревателе и снова поступает в проточную часть турбины, чтобы вращать рабочие колеса с второй группой лопаток, которые работают при более низком давлении пара.

Вид в разрезе

Типичный генератор тепловой электростанции (ТЭЦ) приводится во вращение непосредственно паровой турбиной, которая совершает 3000 оборотов в минуту. В генераторах такого типа магнит, который называют также ротором, вращается, а обмотки (статор) неподвижны. Система охлаждения предупреждает перегрев генератора.

Выработка энергии при помощи пара

На тепловой электростанции топливо сгорает в котле, с образованием высокотемпературного пламени. Вода проходит по трубкам через пламя, нагревается и превращается в пар высокого давления. Пар приводит во вращение турбину, вырабатывая механическую энергию, которую генератор превращает в электричество. Выйдя из турбины, пар поступает в конденсатор, где омывает трубки с холодной проточной водой, и в результате снова превращается в жидкость.

Мазутный, угольный или газовый котел

Внутри котла

Котел заполнен причудливо изогнутыми трубками, по которым проходит нагреваемая вода. Сложная конфигурация трубок позволяет существенно увеличить количество переданной воде теплоты и за счет этого вырабатывать намного больше пара.

В феврале 2022 украинские АЭС выйдут на полную мощность

С 1 по 15 февраля 2022 г. энергоблок на Ровенской АЭС, который сейчас выведен в ремонт, будет подключен к системе

Киев, 22 ноя — ИА Neftegaz.RU. Украинские атомные электростанции (АЭС) в феврале 2022 г., впервые в истории, будут работать на максимальной мощности.
Об этом 22 ноября 2022 г. сообщил министр энергетики Украины Г. Галущенко.

Тезисы от Г. Галущенко:

будем работать 14 энергоблоками,

в феврале есть возможность включить 15^й энергоблок,

такого раньше не было,

мы изменили отношение к атомной генерации.

Глава НАЭК Энергоатом П. Котин уточнил, что примерно с 1 по 15 февраля 2022 г. энергоблок на Ровенской АЭС, который сейчас выведен в ремонт, будет подключен к системе.
Таким образом, впервые в истории Украины в работе будут находиться все 15 энергоблоков украинских АЭС.

На Украине работает 4 АЭС, в составе которых насчитывается 15 энергоблоков.

В настоящее время АЭС работают с повышенной нагрузкой в связи с нехваткой мощности в энергосистеме Украины в связи с дефицитом угля в стране для ТЭС.

Эксперты говорят о том, что АЭС Украины сейчас работают более чем на 90% мощности.

Учитывая то, что украинские АЭС были построены во времена СССР, их оборудование уже в значительной степени изношено.

Однако сроки планово-предупредительных ремонтов (ППР) на энергоблоках украинских АЭС сильно сокращаются, что ставит вопрос о том, все ли запланированные работы проводятся и насколько качественно.

Кроме того, на украинских АЭС идет работа по переводу энергоблоков на американское топливо Westinghouse, что эксперты считают небезопасным.

В настоящее время топливо Westinghouse используется на 4 энергоблоках Запорожской и 2 энергоблоках Южно-Украинской АЭС.

В этой ситуации все чаще звучат предупреждения о том, что атомная энергетика на Украине находится в опасности.

22 ноября 2021 г. Энергоатом и Westinghouse подписали соглашения о реализации многострадального долгостроя — проекта по сооружению 2 энергоблоков на Хмельницкой АЭС.
За основу в реализации проекта возьмут американскую технологию ядерного реактора АР-1000.
Проект планируется реализовать за 5 лет.

До 2040 г. Энергоатому предстоит построить 24 ГВт атомных мощностей, что позволит вывести из эксплуатации энергоблоки, построенные во времена СССР.
Сроки эксплуатации действующих энергоблоков продлеваются, но к качеству проводимых работ в рамках этой процедуры также возникают вопросы.

Как работают солнечные электростанции, на чем они основаны

В поисках альтернативных источников энергии человечество всё чаще обращается к солнцу, и это не удивительно. Именно солнце является неисчерпаемым источником света, тепла и жизни на планете. Попытки использовать его энергию для получения электричества предпринимались людьми давно. Но лишь в ХХ столетии эта идея обрела конкретную форму и вступила в фазу реального воплощения в жизнь. Поэтому сегодня вряд ли кого-то сможет удивить, например, солнечная электростанция для загородного дома или уличные фонари, работающие на солнечных батареях.

Солнце является бесплатным возобновляемым источником энергии, мощности которого могло бы хватить на обеспечение всего земного шара электричеством. Это позволило бы человечеству отказаться от таких дорогих и наносящих вред окружающей среде энергоносителей, как нефть, газ, уголь, радиоактивное топливо. К сожалению, из-за достаточно низкого КПД доступного в настоящий момент оборудования, мощности существующих ныне солнечных электростанций пока недостаточно для их полноценной замены. Сегодня мы стоим у самых истоков развития данной технологии, которой, безусловно, принадлежит будущее.

Все существующие в настоящее время солнечные электростанции можно разделить на две большие группы – промышленные и мобильные энергетические установки для обеспечения жилых домов. Разница между ними заключается не только в масштабах, но во многом и в принципах работы, которые будут рассмотрены ниже.

Принципы работы разных видов промышленных солнечных электростанций

Преобразование солнечной энергии в электрическую может происходить напрямую либо опосредованно – через предварительную выработку тепловой энергии, которая затем преобразуется в электрическую. Все существующие сегодня электростанции базируются на одном из этих принципов. Они бывают следующих видов:

Башенные солнечные электростанции, которые вырабатывают электричество вторым способом, то есть, путём предварительного преобразования солнечной энергии в тепловую. При достаточном уровне инсоляции в регионе их расположения они могут иметь достаточно большую мощность и КПД порядка 20%. Принцип работы основан здесь на использовании пара, получаемого в результате нагрева солнечными лучами резервуара с водой. При удачном месторасположении, ясной погоде и успешной работе оборудования температура нагрева воды может достигать 700? C. Поэтому в дальнейшем электроэнергия вырабатывается здесь при помощи стандартных паровых турбин, как на обычной ТЭЦ. Достигать таких высоких результатов помогает оригинальная конструкция башенных электростанций. Как видно из названия, в основе её располагается башня. Она может достигать 25 метров и более. В верхней её части устанавливается резервуар с водой чёрного цвета (для увеличения степени поглощения солнечных лучей). Однако простого нахождения на солнце резервуара с водой недостаточно для разогрева её до такой высокой температуры. Поэтому вокруг него по всему периметру устанавливают гелиостаты, улавливающие и перенаправляющие к нему большее количество солнечных лучей. Данные устройства представляют собой вогнутые зеркала площадью в несколько квадратных метров. Специальная регулируемая опора позволяет им менять положение по ходу движения солнца, чтобы максимально эффективно улавливать его лучи и направлять их на нагреваемую ёмкость с водой. На площадке вокруг башни могут быть установлены сотни таких зеркал. Для перекачки воды в башне предусмотрена система насосов. Управление процессом осуществляется при помощи специальной компьютерной программы. Подобная конструкция стационарной солнечной электростанции является на сегодняшний день одной из самых эффективных. Среди минусов – слишком большая площадь, занимаемая гелиостатами, а также невозможность работать круглосуточно.
Солнечно-вакуумные электростанции, в основании которых также располагается высокая башня. Но принцип её работы другой. Генератором вырабатывается электроэнергия от работы воздушной турбины, которую приводит в действие поток горячего воздуха. Разница температур у основания башни и на её вершине заставляет воздух двигаться. Кроме башни в конструкцию включается покрытый зеркалами участок земли у её основания, нагревающийся под лучами солнца. Воздух движется вверх, вращая турбину. Так как разница температур в такой конструкции сохраняется достаточно долго, данный вид электростанции может функционировать не только днём, но и ночью. Это является её большим преимуществом.
Используют энергию пара и в так называемых параболо-цилиндических концентраторах. В основе работы данного вида электростанции лежит нагрев масляного теплоносителя до температуры, необходимой для преобразования воды в теплообменнике в пар. А уже пар в свою очередь приводит в действие всё ту же стандартную паровую турбину. Отличие от башенных электростанций состоит в том, что здесь не требуется строительства высокой башни, а нагрев резервуара с водой происходит не непосредственно от направляемых на него лучей солнца, а от искусственного теплоносителя. Просто устанавливается трубка с нагреваемым масляным теплоносителем, на которой фокусируется тепловой луч, создаваемый специальным параболо-целиндрическим зеркалом, закреплённым на постаменте и отражающим солнечный свет в нужном направлении.
Одной из разновидностей установки, работающей на параболо-цилиндрических концентраторах, является солнечная электростанция, вырабатывающая энергию при помощи так называемого двигателя Стирлинга. В данном устройстве параболо-целиндрическое зеркало фокусирует отраженный солнечный свет на указанном двигателе. Эффективность таких установок может быть чрезвычайно высокой с КПД порядка 30%. Однако их работа требует применения водорода или гелия в качестве охлаждающего элемента.
Параболо-цилиндические концентраторы используются также в работе одной из самых необычных разновидностей солнечной электростанции – аэростатной СЭС. Здесь концентраторы параболической формы размещаются на аэростате, покрытом прозрачной армированной плёнкой. Безусловным достоинством такой конструкции является возможность стабильно работать на высоте, превышающей 20 км, где отсутствует ветер, облака и осадки. Термопреобразователь, на котором концентрируется луч, может при этом охлаждаться посредством гелия либо водорода. Ориентация параболического концентратора на солнце осуществляется при помощи гироскопа. Каждый аэростат может оснащаться несколькими параболо-цилиндическими концентраторами. Используется и другая разновидность аэростатных солнечных электростанций. В основе их работы лежит преобразование солнечного света при помощи специальных фотоэлементов, о которых будет рассказано ниже.
Тарельчатые электростанции также используют принцип преобразования тепловой солнечной энергии в электрическую. Они состоят из отдельных модулей. Основным элементом в модулях являются ферменные конструкции, включающие отражатель и приёмник. При этом отражателями являются зеркала диаметром до 2 метров, имеющие форму тарелок и крепящиеся к ферме. Отражаемый ими солнечный свет концентрируется на приёмнике. Промышленные электростанции могут состоять из десятков модулей, каждый из которых в свою очередь включает по нескольку десятков тарельчатых зеркал. Чем больше их количество, тем выше мощность модулей и электростанции в целом.

К сожалению, в настоящее время промышленные солнечные электростанции достаточно эффективны лишь в регионах с большим количеством солнечных дней в году. Многие из них не способны работать вообще либо крайне малопроизводительны в ночное время. Хотя энергия солнца является бесплатной, оборудование для таких электростанций всё ещё довольно дорогое, поэтому их строительство в промышленных масштабах не всегда рентабельно.

Мобильные электростанции для дома

Есть ещё одна сфера, где использование солнечной энергии в последнее время заметно набирает популярность. Это обустройство мобильных электростанций в частном секторе. В отличие от промышленных они предназначены для обеспечения электроэнергией отдельного дома или небольшой группы строений. Такая локальная солнечная электростанция или энергетическая установка, как правило, в своей основе имеет работу солнечных панелей, устанавливаемых на наиболее доступных для солнечной радиации местах – крышах домов, балконах, возвышенностях, открытых лужайках. В её состав входят:

солнечные панели с оптическими элементами для преобразования солнечных лучей;
аккумуляторы для обеспечения бесперебойной подачи электричества в тёмное время суток, пасмурную погоду и в случае аварии.
инверторы, преобразующие ток постоянного напряжения в переменный;
контроллеры, обеспечивающие контроль над уровнем зарядки батарей.

Частные домовладения могут обеспечиваться электроэнергией и от башенных солнечных электростанций, и от модульных, однако наиболее популярны в данной сфере мобильные панельные электростанции на фотоэлементах. Они позволяют использовать энергию солнечного света даже в пасмурную погоду. Солнечные панели могут приобретаться и устанавливаться в любом количестве в зависимости от нужд конкретного потребителя. Многочисленные фотоэлектрические полупроводниковые преобразователи устанавливаются на специальные монтажные платы. От их количества и мощности напрямую зависит мощность электростанции. Они довольно просты в монтаже и обслуживании.

Панельные электростанции бывают:

сетевые, работающие в стационарной электросети и не требующие применения аккумуляторных батарей, так как роль накопителя в данном случае играет сама сеть;
автономные с накопительными аккумуляторными батареями, преимуществом которых является независимость от внешних источников электроэнергии;
гибридные, совмещающие сетевой и автономный тип, благодаря чему снижается себестоимость установки и зависимость её от внешних источников.

Существуют также комбинированные варианты, когда солнечная электростанция для коттеджа оборудуется дополнительными теплообменниками, позволяющие использовать в хозяйстве получаемую в процессе выработки электроэнергии горячую техническую воду. На таком принципе часто построены системы отопления частных домов, оборудованных солнечными панелями.

Нарвские электростанции работают с полной нагрузкой, но цена от этого ниже не становится | Экономика

Eesti Energia задействовала все производственные мощности Нарвских электростанций. В эксплуатации находятся блоки номер 3, 4, 5, 6, 8 Эстонской электростанции и 11-й блок Балтийской электростанции. При этом блок номер 3 до сих пор был законсервирован, его ввели в эксплуатацию только 25 ноября. Блок номер 4 был подключен к сети в сентябре.

«Всё работает, кроме электростанции в Аувере, которая, как ожидается, вернется на рынок 13 декабря», — сказал представитель Eesti Energia Прийт Лутс, уточнив, что станция в Аувере не действует с конца ноября из-за поломки внешнего теплообменника.

В понедельник электростанции Eesti Energia достигают совокупной мощности порядка 900 МВт. К этому добавляются мощности ветряных электростанций и когенерационных установок. По состоянию на 11 утра понедельника общий объем выработки электроэнергии в Эстонии составил 1 200 МВт. При этом потребность Эстонии достигала в тот же момент времени 1 500 МВт.

Производственная мощность станции в Аувере составляет 270 МВт, поэтому в случае ее запуска в эксплуатацию потребности Эстонии были бы покрыты практически полностью.

По словам Прийта Лутса, рекордные цены на электроэнергию не связаны с деятельностью Нарвских электростанций.

«Нарвские электростанции уже долгое время не влияют на биржевую цену, поскольку наш метод производства не относится к числу дорогих. Производство электроэнергии из газа уже довольно давно является более дорогим, чем из угля или сланца. Не говоря о резервных станциях», — заверил Лутс.

Биржевая стоимость определяется совокупной мощностью, предлагаемой всеми участниками рынка, и цену диктует тот, кто последним пускает в ход свои резервы для покрытия спроса.

«Мы не остров, цена не зависит от того, насколько дорого наши станции производят электричество. Даже если бы мы производили вдвое больше, цена бы не снизилась, потому что эта электроэнергия идет на экспорт. Мы не формируем цену. Вопрос в том, по какой цене последние [производители энергии, направляющие ее в сеть] готовы пустить в ход свои резервы», — пояснил Лутс.

Современные электростанции Enefit Power, помимо горючего сланца, также используют в качестве топлива полукоксовый газ и древесные отходы с целью сокращения выбросов CO2 и повышения конкурентоспособности на рынке.

Глава отдела коммуникаций Elering Айн Кёстер сказал, что электроснабжение гарантировано во всем регионе, но в случае применения резервов цена на электричество вырастет еще больше.

«Есть еще небольшой резерв, но в странах Балтии очень важно вернуть в эксплуатацию мощности, вышедшие из строя из-за аварий или планового техобслуживания. В запасе еще есть финские и шведские стратегические резервы и аварийные резервы стран Балтии, но их запуск будет означать еще более высокие цены на электроэнергию, чем сегодняшний пик», — отметил Кёстер.

К моменту публикации статьи стало известно, что рыночная стоимость электроэнергии во вторник значительно превысит рекордный уровень понедельника. При том, что резервные мощности еще не были использованы.

«Резервные мощности, как правило, используются системными операторами для выработки электроэнергии, которая оказывается в дефиците в случае аварии. Аварии носят случайный характер, и ответственность за связанные с ними расходы обычно несут владельцы аварийных мощностей», — пояснил Кёстер.

Если спрос начинает превышать рыночные возможности, поставки более крупным потребителям могут быть ограничены или приостановлены. Однако Elering заверяет, что на данный момент такой опасности нет. Резервы будут приняты в эксплуатацию до достижения предельной цены. Во вторник рекордная пиковая цена — порядка 1000 евро/МВт/ч — составит примерно треть от предельной стоимости.

«Ограничение потребления — самая крайняя мера, применяемая для предотвращения полного отключения системы электроснабжения. До того как к ней прибегнуть, системные операторы используют все доступные резервы. Также, с точки зрения столь высокой стоимости электроэнергию — предельная цена составляет 3000 евро/МВт/ч — у потребителей есть стимул использовать только необходимое количество электроэнергии», — считает Кёстер.

Добавлен видеосюжет из Ида-Вирумаа, подготовленный для «Актуальной камеры» корреспондентом ERR Александром Красноумовым.

Казахстан задумался о строительстве АЭС из-за притока майнеров криптовалюты из Китая

Власти Казахстана в качестве возможных площадок для строительства АЭС рассматривают поселок Улкен в Алма-Атинской области и город Курчатов в Восточно-Казахстанской области. Об этом пишут «Ведомости» со ссылкой на министра энергетики Казахстана Магзума Мирзагалиева. Одна из причин обсуждения вопроса об увеличении мощности энергосистемы страны — массовое перемещение майнинга криптовалют из Китая.

«Мы однозначно видим необходимость строительства атомной электростанции для того, чтобы обеспечить электроэнергией наше население и нашу экономику», — приводит ТАСС слова Мирзагалиева. По словам министра, вариант с поселком Улкен власти страны рассматривают как приоритетный, потому что эта площадка находится зоне ЛЭП «Север – Юг» и ближе к основным потребителям. Окончательное решение, по словам Мирзагалиева, не принято, а само строительство может занять до 10 лет.

Летом 2021 года страна столкнулась с энергодефицитом из-за массовой миграции майнинга криптовалют из Китая, где эта деятельность попала под запрет. Нехватка мощностей компенсируется за счет перетока энергии из России. Недовольство положением дел высказывали российские энергетики, которые вынуждены поддерживать устойчивость энергосистемы соседней страны за счет внеплановых включений электростанций в России. Мирзагалиев на брифинге 28 декабря уточнил, что в 2022 году республика планирует закупать у России в день 500–1000 МВт электроэнергии. Импорт электроэнергии, по его словам, потребуется в течение 4–5 лет.

Реклама на Forbes

Улкен и Курчатов назывались как возможные точки размещения АЭС еще в 2010 году, когда «Росатом» вел переговоры о строительстве АЭС в Казахстане. В ноябре 2016 года Казахстан отказался от этих планов. В 2019 году президент России Владимир Путин на встрече с президентом Казахстана Касым-Жомартом Токаевым снова предложил построить АЭС по российским технологиям, а в сентябре 2021 года Токаев поручил проработать в течение года «возможность развития в республике безопасной атомной энергетики». 27 декабря глава Агентства по стратегическому планированию и реформам Казахстана Кайрат Келимбетов в интервью «Коммерсанту» сообщил о возобновлении переговоров с «Росатомом» о строительстве АЭС.

По словам Келимбетова, Казахстан будет двигаться в сторону низкоуглеродной генерации, включая атомную, ветровую и солнечную, в рамках стратегии достижения нулевых выбросов СО₂ к 2060 году. Долю угольной энергетики он тогда оценил в 70%. По оценкам Vygon Consulting, в 2021 году дефицит электроэнергии в Казахстане составит 1,7 млрд кВт•ч, а в перспективе до 2030 года на фоне роста потребления электричества увеличится еще на 25–30 млрд кВт•ч.

Солнечные электростанции. СЭС. Солнечная энергетика. Принцип работы солнечных электростанций

Солнечная энергетика. Солнечная электростанция. Принцип работы современных солнечных электростанций. Первые опыты использования солнечной энергии. Башенные и модульные электростанции

Солнечная энергетика

Солнечная энергетика — направление нетрадиционной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии.

Солнечная электростанция

Солнечная электростанция — инженерное сооружение, служащее для преобразования солнечной радиации в электрическую энергию. Способы преобразования солнечной радиации различны и зависят от конструкции электростанции.

Принцип работы современных солнечных электростанций

Принцип работы современных солнечных электростанций (СЭС) основан на сборе сконцентрированной солнечной энергии при помощи зеркал и отражении солнечных лучей на приемники, которые собирают солнечную энергию и преобразуют его в тепло. Эта тепловая энергия может быть использована для производства электроэнергии с помощью паровой турбины или теплового двигателя, который приводит в действие генератор.

Рис.1. Принцип действия солнечной электростанции

Получение электроэнергии от солнца давно применяется во всем мире. Главной задачей ученых на данный момент является необходимость так усовершенствовать имеющиеся технологии, чтобы как можно больше увеличить их КПД.

Производство электроэнергии из солнечной энергии — тема очень актуальная и интересная для многих государств в сегодняшнее время. Малые солнечные электростанции могут обеспечить электроэнергией дома, предприятия, общественные здания и сохранят богатство глубинных недр земли. Большие солнечные энергетические системы способны вырабатывать неограниченное число электроэнергии и способствовать развитию электроэнергетической отрасли в мировом масштабе.

Фотоэлектрические элементы, названные в ученой среде как солнечные элементы, являются устройствами из полупроводниковых материалов и служат для выработки электричества. Фотоэлектрические элементы бывают разных размеров, объемов и форм. Их чаще всего объединяют между собой в фотоэлектрические модули, а модули — соединяют в фотоэлектрические батареи.

Фотоэлектрические (PV) элементы, фотомодули и устройства преобразуют солнечный свет в электрическую энергию. Понятие фотогальваники или выработки тока из солнечной энергии, можно в буквальном смысле охарактеризовать, как свет и электричество.

Впервые это понятие упоминалось примерно в 1890 году, как «photovoltaic» — фотоэлектрический (фотогальванический) и имело две составляющие: фото, происходит от греческого слова свет и напряжения, связанного с именем пионера Алессандро Вольта в области электричества. Фотоэлектрические материалы и устройства преобразующие энергию света в электрическую энергию, были открыты известным французским физиком Эдмоном Беккерелем еще в 1839 году.

Беккерель смог открыть процесс использования солнечного света для получения электрического тока при помощи твердого материала. Но потребовалось, чтобы прошло больше полувека, чтобы ученые по-настоящему смогли понять этот процесс и узнать, что фотоэлектрический или фотогальванический эффект вызывают только определенные материалы способные преобразовывать энергию света в электрическую энергию на атомном уровне.

Сегодня фотоэлектрические системы стали важной частью нашей повседневной жизни. Мини солнечные электростанции применяются для обеспечения питания у мелких приборов и приспособлений используемых в быту, таких как, калькуляторы, наручные часы или зарядное устройство для сотового телефона. Более сложные — применяются для спутников связи, водяных насосов, уличного освещения, работы бытовых приборов и машин в некоторых домах и на рабочих местах. Многие дороги и дорожные знаки, также теперь работает с помощью фотоэлектрических элементов или модулей.

Впервые на практическую возможность использования людьми огромной энергии Солнца указал основоположник теоретической космонавтики К.Э. Циолковский в 1912 году во второй части своей книги: “Исследования мировых пространств реактивными приборами”. Он писал: “Реактивные приборы завоюют людям беспредельные пространства и дадут солнечную энергию, в два миллиарда раз большую, чем та, которую человечество имеет на Земле”.

Энергия солнца может быть использована как в земных условиях, так и в космосе. Наземные солнечные электростанции следует строить в районах расположенных как можно ближе к экватору с большим количеством солнечных дней. В настоящее время солнечную энергию экономически целесообразно использовать для горячего водоснабжения сезонных потребителей типа спортивно-оздоровительных учреждений, баз отдыха, дачных поселков, а также для обогрева открытых и закрытых плавательных бассейнов.

Первые опыты использования солнечной энергии

В 1600 г. во Франции был создан первый солнечный двигатель, работавший на нагретом воздухе и использовавшийся для перекачки воды. В конце XVII в. ведущий французский химик А. Лавуазье создал первую солнечную печь, в которой достигалась температура в 1650 С и нагревались образцы исследуемых материалов в вакууме и защитной атмосфере, а также были изучены свойства углерода и платины. В 1866 г. француз А. Мушо построил в Алжире несколько крупных солнечных концентраторов и использовал их для дистилляции воды и приводов насосов. На всемирной выставке в Париже в 1878 г. А. Мушо продемонстрировал солнечную печь для приготовления пищи, в которой 0,5 кг мяса можно было сварить за 20 минут. В 1833 г. в США Дж. Эриксон построил солнечный воздушный двигатель с параболоцилиндрическим концентратором размером 4,8* 3,3 м. Первый плоский коллектор солнечной энергии был построен французом Ш.А. Тельером. Он имел площадь 20 м 2 и использовался в тепловом двигателе, работавшем на аммиаке. В 1885г. Была предложена схема солнечной установки с плоским коллектором для подачи воды, причем он был смонтирован на крыше пристройки к дому.

Первая крупномасштабная установка для дистилляции воды была построена в Чили в 1871 г. американским инженером Ч. Уилсоном. Она эксплуатировалась в течение 30 лет, поставляя питьевую воду для рудника.

В 1890 г. профессор В.К. Церасский в Москве осуществил процесс плавления металлов солнечной энергией, сфокусированной параболоидным зеркалом, в фокусе которого температура превышала 3000 С.

Преобразование солнечной энергии в теплоту, работу и электричество

Солнце — гигантское светило, имеющее диаметр 1392 тыс. км. Его масса (2*10 30 кг) в 333 тыс. раз превышает массу Земли, а объем в 1,3 млн. раз больше объема Земли. Химический состав Солнца: 81,76 % водорода, 18,14 % гелия и 0,1% азота. Средняя плотность вещества Солнца равна 1400 кг/м3. Внутри Солнца происходят термоядерные реакции превращения водорода в гелий и ежесекундно 4 млрд. кг материи преобразуется в энергию, излучаемую Солнцем в космическое пространство в виде электромагнитных волн различной длины.

Солнечную энергию люди используют с древнейших времен. Еще в 212г. н.э. с помощью концентрированных солнечных лучей зажигали священный огонь у храмов. Согласно легенде Приблизительно в то же время греческий ученый Архимед при защите родного города поджег паруса римского флота.

Солнечная энергия может быть преобразована в тепловую, механическую и электрическую энергию, использована в химических и биологических процессах. Солнечные установки находят применение в системах отопления и охлаждения жилых и общественных зданий, в технологических процессах, протекающих при низких, средних и высоких температурах. Они используются для получения горячей воды, опреснения морской или минерализированной воды, для сушки материалов и сельскохозяйственных продуктов и т.п. Благодаря солнечной энергии осуществляется процесс фотосинтеза и рост растений, происходят различные фотохимические процессы.

Солнечная энергия преобразуется в электрическую на солнечных электростанциях (СЭС), имеющих оборудование, предназначенное для улавливания солнечной энергии и ее последовательного преобразования в теплоту и электроэнергию. Для эффективной работы солнечных электростанций (СЭС) требуется аккумулятор теплоты и система автоматического управления.

Улавливание и преобразование солнечной энергии в теплоту осуществляется с помощью оптической системы отражателей и приемника сконцентрированной солнечной энергии, используемой для получения водяного пара или нагрева газообразного или жидкометаллического теплоносителя (рабочего тела).

Для размещения солнечных электростанций лучше всего подходят засушливые и пустынные зоны.

На поверхность самых больших пустынь мира общей площадью 20 млн.км 2 (площадь Сахары 7 млн. км 2 ) за год поступает около 5*10 16 кВт*ч солнечной энергии. При эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую, равной 10%, достаточно использовать всего 1 % территории пустынных зон для размещения СЭС, чтобы обеспечить современный мировой уровень энергопотребления.

Башенные и модульные электростанции

В настоящее время строятся солнечные электростанции в основном двух типов: солнечные электростанции (СЭС) башенного типа и солнечные электростанции (СЭС) распределенного (модульного) типа.

Идея, лежащая в основе работы солнечных электростанций башенного типа, была высказана более 350 лет назад, однако строительство СЭС этого типа началось только в 1965г., а в 80-х годах был построен ряд мощных солнечных электростанций в США, Западной Европе, СССР и в других странах.

В башенных солнечных электростанциях (СЭС) используется центральный приемник с полем гелиостатов, обеспечивающим степень концентрации в несколько тысяч. Система слежения за Солнцем значительно сложна, так как требуется вращение вокруг двух осей. Управление системой осуществляется с помощью ЭВМ. В качестве рабочего тела в тепловом двигателе обычно используется водяной пар с температурой до 550 С, воздух и другие газы — до 1000 С, низкокипящие органические жидкости (в том числе фреоны) — до 100 С, жидкометаллические теплоносители — до 800 С.

Главным недостатком башенных солнечных электростанций являются их высокая стоимость и большая занимаемая площадь. Так, для размещения солнечных электростанциях мощностью 100 МВт требуется площадь в 200 га, а для АЭС мощностью 1000 МВт — всего 50 га.

Башенные СЭС мощностью до 10 МВт нерентабельны, их оптимальная мощность равна 100 МВт, а высота башни 250м.

В СЭС распределительного (модульного) типа используется большое число модулей, каждый из которых включает параболо-цилиндрический концентратор солнечного излучения и приемник, расположенный в фокусе концентратора и используемый для нагрева рабочей жидкости, подаваемой в тепловой двигатель, который соединен с электрогенератором. Самая крупная СЭС этого типа построена в США и имеет мощность 12,5 МВт.

При небольшой мощности СЭС модульного типа более экономичны чем башенные. В солнечных электростанциях (СЭС) модульного типа обычно используются линейные концентраторы солнечной энергии с максимальной степенью концентрации около 100.

В соответствии с прогнозом в будущем СЭС займут площадь 13 млн.км2 на суше и 18 млн.км2 в океане.

Электростанция с комбинированным циклом | Kawasaki Heavy Industries

Список установок
Установка	Клиент	Награда	Контракт	Завершение	Тип	Топливо	Модель №	Общая мощность (МВт)
Компания Beijing Electronic Zone (Китай)	Энергетическая группа Beijing Zheng- Dong Electric Power Group	2004	Строительство под ключ	2006	Когенерация	Природный газ	GE F6-2	118
Blue Hills TA11 (Багамские острова)	Корпорация Bahamas Electricity Corp.	2003	Строительство под ключ	2005	Дополнительное оборудование для комбинированного цикла	Дистиллятное топливо	ГТУ Hitachi Н-25	71
Fortaleza (Бразилия)	CGTF	2001	Строительство под ключ	2003	Комбинированный цикл	Природный газ	GT11 N2	319
Gelugor (Малайзия)	TNB	2000	Строительство под ключ	2003	Дополнительное оборудование для комбинированного цикла	Природный газ	GE F9E-2	320
Monterrey (Мексика)	Enron de Mexico	2000	Строительство под ключ	2003	Когенерация	Природный газ	GE F7FA	252
KSC-Chiba- IPP (Япония)	Компания Kawasaki Steel (JFE)	1998	Строительство под ключ	2002	Комбинированный цикл	Коммунальный газ (сжиженный природный газ)	KA26-1	398
KSC- Mizushima (Япония)	Компания Kawasaki Steel (JFE)	1998	Строительство под ключ	2001	Когенерация	BFG	(GT11 N2- Lbtu)	90
POSCO Pohang (Южная Корея)	POSCO/ POSEC	1997	FOB+SV	2001	Комбинированный цикл	Природный газ/ Дизельное топливо	KA11 N2-2	345
TNP (Таиланд)	Компания Thai National Power	1998	Строительство под ключ	2000	Когенерация	Природный газ	GE F6-2	110
Hlawga (Мьянма)	Компания Myanma Electric Power	1997	Строительство под ключ	1999	Доп. оборудование для комбинированного цикла	Природный газ	GE F6-3	154
Ahlone (Мьянма)	Компания Myanma Electric Power	1997	Строительство под ключ	1999	Доп. оборудование для комбинированного цикла	Природный газ	GE F6-3	154
Marmara (Турция)	Uni-Mar	1996	C&F	1998	Комбинированный цикл	Природный газ / Дизельное топливо	KA13 E2-2	480
THARKAYTA Add-on (Мьянма)	Компания Myanma Electric Power	1995	Строительство под ключ	1997	Комбинированный цикл	Природный газ	Hitachi F5-3	92
Bao Shan (Китай)	Компания Baoshan Steel	1994	FOB+SV	1997	Комбинированный цикл	BFG	KA11 N2-1	150
LIMAY BATAAN БЛОК “B” (Филиппины)	NPC	1993	Строительство под ключ	1995	Комбинированный цикл	Дизельное топливо / Дизельное топливо	KA11 N-3	326
GANDHAR (Индия)	NTPC	1992	Строительство под ключ	1995	Комбинированный цикл	Природный газ	KA13 E-3	649
LIMAY BATAAN БЛОК “A” (Филиппины)	NPC	1992	Строительство под ключ	1994	Комбинированный цикл	Тяжелое нефтяное топливо / Дизельное топливо	KA11 N-3	326
KGRC (Япония)	KGRC	1992	Строительство под ключ	1994	Простой цикл	Коммунальный газ (сжиженный природный газ)	GT13 E2-1	145

Как работают электростанции?

org/Person»> Криса Вудфорда. Последнее обновление: 25 октября 2021 г.

Не так давно алхимики мечтали стать дешевыми и уродливыми
металлы в ценные, такие как золото. Силовые установки (также называемые
электростанции) проворачивают аналогичный трюк, превращая куски угля и капли масла в
электрический ток, которым можно приготовить обед или зарядить телефон. Если
если бы не электростанции я бы не писал эти слова
сейчас — и вы бы их не читали.На самом деле, большинство вещей
мы делаем каждый день, и многое из того, что мы используем, имеет скрытый долг
благодарность этим гигантским энергетическим фабрикам, которые превращают
«ископаемое топливо» (уголь, природный газ и нефть) в электроэнергию.

Эта энергетическая алхимия — довольно удивительный трюк — и совсем недавно
тоже, так как самая первая действующая электростанция была построена в
только 1882 г. (Томас Эдисон). Однако изумление часто бывает последним, что мы чувствуем, когда
подумайте о производстве электроэнергии в начале 21 века. В эпоху, когда
забота об окружающей среде (совершенно справедливо) важнее, чем
когда-нибудь модно насмехаться над электростанциями, как над злыми, грязными местами
закачка загрязнений в наш воздух, землю и воду. Однажды мы могли бы быть
в состоянии сделать все наше электричество абсолютно чистым и зеленым способом.
До тех пор электростанции жизненно важны для поддержания наших школ,
больницы, дома и офисы светлые, теплые и кипят жизнью;
современная жизнь была бы невозможна без них. Как они работают? Давайте
посмотри внимательнее!

Фото: Типичная электростанция, работающая на ископаемом топливе, в Дидкоте, Англия.Первоначально это были две отдельные электростанции: старая работала на угле и нефти, а новая работала на природном газе. Работает только газовая установка. Обратите внимание на градирни справа и опоры и линии электропередач слева.

Волшебная наука о силовых установках

Одна крупная электростанция может производить достаточно электроэнергии (около 2
гигаватт, 2 000 мегаватт или 2 000 000 000 ватт) для обеспечения
пара сотен тысяч домов, и это столько же энергии
вы могли бы сделать около 1000 больших ветряных турбин
работает на износ. Но великолепная наука, стоящая за этим удивительным трюком, имеет меньшее отношение к силовой установке.
чем с топливом он горит. Настоящая магия не в этом
электростанции превращают топливо в электричество: дело в том, что даже небольшое количество
ископаемого топлива содержат большое количество энергии. Килограмм угля
или литр масла содержит около 30 МДж энергии — огромное количество,
эквивалентно нескольким тысячам 1,5-вольтовых батарей! Работа электростанции
состоит в том, чтобы высвободить эту химическую энергию в виде тепла, использовать тепло для приведения в действие
вращающаяся машина, называемая турбиной, а затем используйте турбину для питания
генератор (машина для производства электроэнергии).Электростанции могут сделать так
много энергии, потому что они сжигают огромное количество топлива, и каждый
немного этого топлива наполнено силой.

К сожалению, большинство электростанций не очень эффективны: на типичной старой электростанции, работающей на угле, только около трети энергии, заключенной в топливе, преобразуется в электричество, а остальная часть тратится впустую. Более новые конструкции, такие как электростанции с комбинированным циклом (которые мы рассмотрим через минуту), могут иметь КПД до 50 процентов. Как показывает приведенная здесь диаграмма, на пути от электростанции до вашего дома тратится еще больше электроэнергии.Если сложить все потери вместе, то только пятая часть энергии топлива будет доступна в качестве полезной энергии в вашем доме.

Диаграмма: Крупные централизованные электростанции, работающие на ископаемом топливе, очень неэффективны, тратя впустую около двух третей энергии топлива. Вот типичный сценарий: около 62 процентов тепла теряется на самой станции в виде отработанного тепла. Еще 4 процента исчезают в линиях электропередач и трансформаторах, которые передают электричество от электростанции к вашему дому. Как только электричество подается, ваша бытовая техника тратит впустую еще 13 процентов.В целом, только 22 процента исходной энергии топлива (зеленый фрагмент) превращается в энергию, которую вы действительно можете использовать. Источник: Цифры из «Децентрализация власти: энергетическая революция 21 века», Гринпис, 2005 г.

Типы силовых установок

Паровая турбина

Большинство традиционных электростанций вырабатывают энергию, сжигая топливо до
выпуск тепло . По этой причине они называются термальными .
(тепловые) электростанции. Угольные и масляные заводы работают так же, как я
показано на рисунке выше, сжигание топлива с кислородом для выделения тепла
энергия, которая кипятит воду и приводит в действие паровую турбину.Этот
базовую схему иногда называют простым циклом .

Фото: Отличная модель паровой турбины и электрогенератора в разрезе. Пар поступает в турбину через огромные серые трубы наверху, вращая турбину, похожую на ветряную мельницу, посередине. Когда турбина вращается, она вращает подключенный к ней генератор электроэнергии (синий цилиндр, который вы можете видеть справа). Эта модель живет в Think Tank, музее науки и техники в Бирмингеме, Англия.

Газовая турбина

Заводы, работающие на природном газе, работают немного по-другому.
похоже на то, как работает реактивный двигатель. Вместо того, чтобы производить пар, они горят
постоянный поток газа и использовать его для привода турбины немного другой конструкции (называемой газовой турбиной )
вместо.

Фото: The
Электростанция McNeil в Берлингтоне, штат Вермонт, сжигает древесное топливо (коричневое, слева) в газовой турбине, вырабатывая скромные 50 мегаватт энергии, которых достаточно для местного города.Фото Уоррена Гретца предоставлено Министерством энергетики США/NREL (Министерство энергетики США/Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии).

Комбинированные конструкции

Каждая когда-либо построенная электростанция преследовала одну главную цель:
как можно больше полезной электроэнергии из своего топлива, другими словами,
быть максимально эффективным. Когда реактивные двигатели кричат через
небо стреляет горячими газами, как ракетные струи, они тратят впустую
энергия. Мы мало что можем сказать об этом в самолете, но мы можем сделать
что-то об этом на электростанции.Мы можем взять горячий выхлоп
газы, поступающие из газовой турбины, и использовать их для питания паровой турбины.
а также в так называемом комбинированном цикле . Это позволяет нам
производить на 50 процентов больше электроэнергии из топлива по сравнению с
на обычную, простую циклическую установку. В качестве альтернативы мы можем улучшить
КПД электростанции за счет пропускания отработанных газов через теплообменник
теплообменник, поэтому вместо этого они нагревают воду. Эта конструкция называется
комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ)
или когенерация, и она быстро становится одной из самых популярных конструкций (она также может быть
используется для очень мелкосерийного производства электроэнергии в единицах примерно одинаковых
размер как автомобильный двигатель).

Ядерный

Атомные электростанции работают аналогично угольным или
масляные растения, но вместо того, чтобы сжигать топливо, они разбивают атомы на
выделять тепловую энергию. Он используется для кипячения воды, производства пара и
питание паровой турбины и генератора обычным способом. Для большего
подробности читайте в нашей основной статье о том, как работают атомные электростанции.

Гидро

Хотя все эти типы электростанций по сути являются тепловыми
(выработка и выделение тепла для привода паровой или газовой турбины), два
другие очень распространенные типы вообще не используют никакого тепла.гидроэлектростанция
гидроаккумулирующие установки предназначены для перекачки огромного количества
вода мимо огромных водяных турбин (думайте о них как об очень эффективных
водяные колеса), которые напрямую приводят в действие генераторы. В гидроэлектростанции
завод , реку заставляют отступать за огромной бетонной дамбой. То
вода может выходить через относительно небольшое отверстие в плотине, называемое
напорный трубопровод , и при этом он заставляет вращаться одну или несколько турбин
вокруг. Пока течет река, крутятся турбины и плотина
вырабатывает гидроэлектроэнергию. Хотя они не производят загрязнения или
выбросы, гидроэлектростанции очень вредны в других отношениях: они ухудшают
реки, блокируя их течение, и они затапливают огромные территории, вынуждая многих людей
из своих домов (плотина «Три ущелья» в Китае привела к перемещению примерно 1,2 миллиона человек).

Гидроаккумулятор вырабатывает электроэнергию аналогично
гидроэлектростанции, но перекачивает одну и ту же воду туда и обратно между озером, расположенным выше, и озером, расположенным ниже. Во времена
пиковый спрос, вода может стекать из высокогорного озера в
нижний, генерирующий электроэнергию по высокой цене.Когда спрос
ниже, посреди ночи, вода снова закачивается обратно
от низкого озера к высокому с использованием низкотарифной электроэнергии. Так накачан
хранение на самом деле способ воспользоваться преимуществами электричества
в некоторые моменты стоит больше, чем в другие.

Фото: ГЭС МакНэри в Орегоне вырабатывает 980 мегаватт электроэнергии, когда через нее проносится вода
его турбины. Фото Дэвида Хикса предоставлено Министерством энергетики США/NREL (Министерство энергетики США/Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии).

Как электричество попадает в ваш дом

Одна из замечательных особенностей электричества заключается в том, что мы можем сделать его
практически в любом месте и передавать его на огромные расстояния по линиям электропередач в
наши дома. Это позволяет нам снабжать энергией огромные города без
строительство огромных грязных электростанций прямо посреди них или
размещать электростанции там, где есть удобные залежи угля или
реки с быстрым течением, чтобы питать их. Теперь требуется энергия, чтобы послать
электрический ток по проводу, потому что даже самые лучшие провода, сделанные
из таких веществ, как золото, серебро и медь, имеют то, что называется
сопротивление — они препятствуют потоку электричества.То
чем длиннее провод, тем больше сопротивление и тем больше энергия
это впустую. Таким образом, вы можете подумать, что отправка электроэнергии чрезвычайно
длинные силовые кабели были бы очень глупым и расточительным занятием.

Однако есть простой способ обойти это. Оказывается, чем больше текущий ток
через провод, тем больше энергии теряется. Превратив в текущий
как можно меньше, мы можем свести энергию к минимуму — и мы
что, сделав напряжение как можно большим.Электростанции производят электричество на чем-то
как 14 000 вольт, но они используют трансформаторы (повышение напряжения или
понижающие устройства) для «подъема» напряжения на что-либо от
от трех до пятидесяти раз, примерно до 44 000–750 000
вольт, прежде чем отправить его по линиям электропередач в города и поселки
где это будет потребляться. Как правило, мощность передается в течение длительного времени.
расстояния с использованием ВЛ, натянутых между опорными рамами
позвонил пилоны ; это гораздо быстрее и дешевле, чем закапывать линии под землю,
что обычно делается в городах.Поставка пилонов
подстанций , которые фактически являются мини-точками снабжения, предназначенными для питания, возможно,
крупная фабрика или небольшой жилой район. Подстанция использует
«понижающие» трансформаторы для преобразования высоковольтной электроэнергии
от линии электропередач к одному или нескольким более низким напряжениям, подходящим для
фабрики, офисы, дома или что-то еще, что он должен поставлять.

Фото: Слева: Трансформаторы линии электропередач. Справа: линия передачи
(пилон).

Как работает электросеть

Подстанции получили свое название со времен, когда электростанции снабжали очень четко определенные локальные районы:
каждая станция питала ряд близлежащих подстанций, которые передавали
Включите питание домов и других зданий.Беда с этим
договоренность заключается в том, что если электростанция внезапно выйдет из строя, многие дома
приходится обходиться без электричества. Есть и другие проблемы с запуском
электростанции самостоятельно. Одна электростанция могла бы производить
электричество очень дешево (возможно, потому, что оно очень новое и использует
природный газ), а другой (по старой технологии на основе угля)
может быть намного дороже, поэтому, возможно, имеет смысл использовать
более дешевая станция, когда это возможно. К сожалению, электростанции не похожи на автомобили.
двигатели: они должны работать все время; как правило, они не могут начать и
останавливаться вообще, когда мы этого хотим.По этим и ряду других причин,
коммунальные предприятия пришли к выводу, что имеет смысл подключить все
их электростанции в обширную сеть, называемую сеткой . Высоко
сложные компьютеризированные центры управления используются для поднятия или
снизить производительность станций, чтобы соответствовать спросу с минуты на
минуту и час за часом (таким образом, больше станций будет работать в полную силу в
вечер, например, когда большинство готовит ужин).

Что ждет электростанции в будущем?

Нам всегда будет нужна энергия и особенно электричество — очень
универсальный вид энергии, который мы можем легко использовать по-разному, но
это не значит, что нам всегда будут нужны электростанции, подобные тем, которые мы
есть сегодня.Давление окружающей среды уже заставляет многих
странах закрыть угольные электростанции, производящие наибольшее
выбросы углекислого газа (отвечающие за изменение климата и глобальное потепление). Хотя атомные станции могут предложить самый чистый путь к низкоуглеродному будущему,
есть серьезные опасения по поводу того, сможем ли мы построить их достаточно быстро
или преодолеть опасения людей по поводу загрязнения и безопасности (будь то
страхи рациональны или нет).

Приборная панель для газа

В краткосрочной перспективе довольно ясно, что нас ждет в будущем:
есть всемирная «гонка за газом».«Большинство новых электрических
электростанции теперь работают на природном газе, что значительно
дешевле, относительно распространены (на данный момент) и производят меньше выбросов
чем другие станции, работающие на ископаемом топливе. Также есть газовые станции
быстрее и дешевле построить, чем более сложные альтернативы, такие как
атомных электростанций и меньше встречают общественное сопротивление. В 2011 году США произвели около четверти
электричество от природного газа; к 2021 году этот показатель вырос более чем на треть (38 процентов).

Диаграмма: черточка для газа. За последнее десятилетие или около того в Соединенных Штатах произошел значительный переход от угольных электростанций (синий) к природному газу (красный), в то время как ядерная энергетика (желтый) и гидроэлектроэнергия (зеленый) по-прежнему обеспечивают чуть более четверти электроэнергии. всей электроэнергии. Ветер (фиолетовый) и солнечная энергия (оранжевый) сильно выросли, но с очень маленькой базы, поэтому даже сейчас они по-прежнему обеспечивают лишь около 13 процентов всей электроэнергии. На этой диаграмме показана разбивка источников выработки электроэнергии в период с 2007 г. (внутреннее кольцо) по 2020 г. (внешнее кольцо). Она была построена с использованием данных за июль 2021 г. из журнала Electric Power Monthly Управления энергетической информации США, по состоянию на 27 октября 2021 г. (и предыдущих версий этого отчета). документ).Примечания: 1) Гидроэнергетика сокращена за счет гидроаккумулирующих. 2) На диаграмме показано только производство электроэнергии в масштабах коммунальных предприятий и не включены небольшие фотоэлектрические и другие небольшие установки. 3) «Ветровая и прочая энергия» включает все возобновляемые источники энергии, кроме солнечной и гидроэлектроэнергии.

ТЭЦ

Другие тенденции также становятся важными, особенно изменение
в сторону небольших электростанций, работающих на комбинированном производстве тепла и электроэнергии (ТЭЦ).
В отчете Управления энергетической информации Министерства энергетики США за 2016 г.
Соединенные Штаты имеют потенциал для строительства почти 300 000 малых ТЭЦ
станции (многие просто питают отдельные здания или комплексы), которые
позволит избежать необходимости строительства около 100 крупных угольных или ядерных
заводы и производят около 240 ГВт электроэнергии.Поскольку некоторые из них будут питаться биомассой (например, деревья или
«энергетические культуры», выращенные специально для этой цели) или отходы, которые
иллюстрирует три различные тенденции в действии: переход к меньшему
растений и многое другое, а также переход от ископаемого топлива к
возобновляемые источники энергии.

Возобновляемые источники энергии

В долгосрочной перспективе будущее должно быть возобновляемым, поскольку ископаемые
запасы топлива либо закончатся, либо (что более вероятно) будут сочтены слишком грязными или
дорого в использовании. Мы уже видели огромное распространение энергии ветра по всему миру.
последние пару десятилетий, и солнечная энергия, вероятно, увеличится
резко в ближайшие годы.Большой недостаток, как я
упоминалось ранее, заключается в том, что вам нужно как минимум 1000 ветряных турбин (номинальная
на 2 МВт) или 400 000 солнечных крыш (на 5 кВт), работающих на максимальной мощности, чтобы сделать то же самое.
мощности как одна большая электростанция (2ГВт), так что если мы собираемся перейти
от электростанций до зеленой энергии, нам нужно очень много
охватывая огромную территорию. Какие бы недостатки у силовых установок ни были,
они, безусловно, очень эффективно используют землю (хотя можно возразить, что
следует также учитывать обширный захват земель угольных шахт или месторождений нефти и газа).

Карты: Меняющийся характер электростанций. На этих двух диаграммах общая численность электростанций электроэнергетики США разбита по видам топлива или другой энергии, которую они используют на 2003 и 2019 годы. Вы можете видеть, что произошло значительное сокращение угольных и нефтяных станций, небольшое увеличение на заводах, работающих на природном газе (и другом газе), и огромном увеличении возобновляемых источников энергии (хотя гидроэлектростанции остаются примерно такими же). Нарисовано с использованием данных за декабрь 2019 г.
Сколько и какие электростанции находятся в Соединенных Штатах? , Управление энергетической информации США, 18 ноября 2020 г. (и
более ранние версии того же документа для более ранних данных).

Эффективность и управление спросом

Некоторые утверждают, что мы можем избежать строительства электростанций
за счет энергоэффективности, например, за счет использования более эффективных домашних
приборы и лучшую изоляцию. Многие коммунальные предприятия имеют
принял эту идею с помощью простых инициатив, таких как раздача бесплатных
энергосберегающие лампочки для домохозяек. Теоретически, если вы выдаете
50 миллионов энергосберегающих ламп, каждая из которых экономит 50 ватт энергии, вы
полностью избежать необходимости строить один большой (2.5 ГВт) электростанция. (Эта идея
иногда называемые «негаваттами» — слово, придуманное Эмори Ловинсом из Института Роки-Маунтин.) Мы также можем уменьшить потребность в новых
электростанции за счет более разумного хранения энергии и управления спросом, поэтому
у нас нет таких огромных пиков энергопотребления. К сожалению, это
подход только заводит нас так далеко. Проблема в том, что наша общая энергия
потребности постоянно растут — и наша потребность в электричестве ограничена
также расти по мере того, как мы переходим от автомобилей, работающих на ископаемом топливе, к дизельным
поезда на электрические альтернативы.Кроме того, существует проблема
растущие потребности в энергии в развивающихся странах: люди в тех
страны не могут экономить энергию, которую они еще не используют, и это было бы
быть аморальным, чтобы попытаться помешать им использовать энергию, чтобы выбраться из нищеты. В конечном счете,
миру в целом потребуется использовать гораздо больше энергии и
гораздо больше электроэнергии и, хотя эффективность имеет решающее значение
роль, это лишь малая часть решения.

В краткосрочной перспективе рывок в пользу газа помогает, если он отдаляет нас от угля.CHP также помогает, если он улучшает
эффективности, но не в том случае, если это привязывает нас к ископаемому топливу на десятилетия, чтобы
приходить. Улавливание и хранение углерода (CCS) может помочь нам состарить,
угольные электростанции более экологичны, но остаются
во многом бездоказательно и дорого. Долгосрочное будущее, безусловно, должно
быть возобновляемой, а энергоэффективность может сделать будущее более зеленым,
питается от солнца и ветра, легче достичь. Тем не менее, пока
и в ближайшие десятилетия традиционные электростанции на ископаемом топливе
останется основой нашего энергоснабжения и электроснабжения.Мы
должны восхищаться ими, уважать их за то, что они питают нашу жизнь, и делать
их настолько чистыми и зелеными, насколько это возможно.

Как работают электростанции?

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 25 октября 2021 г.

Не так давно алхимики мечтали стать дешевыми и уродливыми
металлы в ценные, такие как золото. Силовые установки (также называемые
электростанции) проворачивают аналогичный трюк, превращая куски угля и капли масла в
электрический ток, которым можно приготовить обед или зарядить телефон.Если
если бы не электростанции я бы не писал эти слова
сейчас — и вы бы их не читали. На самом деле, большинство вещей
мы делаем каждый день, и многое из того, что мы используем, имеет скрытый долг
благодарность этим гигантским энергетическим фабрикам, которые превращают
«ископаемое топливо» (уголь, природный газ и нефть) в электроэнергию.

Эта энергетическая алхимия — довольно удивительный трюк — и совсем недавно
тоже, так как самая первая действующая электростанция была построена в
только 1882 г. (Томас Эдисон). Однако изумление часто бывает последним, что мы чувствуем, когда
подумайте о производстве электроэнергии в начале 21 века.В эпоху, когда
забота об окружающей среде (совершенно справедливо) важнее, чем
когда-нибудь модно насмехаться над электростанциями, как над злыми, грязными местами
закачка загрязнений в наш воздух, землю и воду. Однажды мы могли бы быть
в состоянии сделать все наше электричество абсолютно чистым и зеленым способом.
До тех пор электростанции жизненно важны для поддержания наших школ,
больницы, дома и офисы светлые, теплые и кипят жизнью;
современная жизнь была бы невозможна без них. Как они работают? Давайте
посмотри внимательнее!